无人机外壳应用碳纤维复合材料优势突显
摘要
本文总结了碳纤维复合材料在无人机设计中的应用优势。该材料具有高比强度、高比刚度、易整体一体化成型、耐腐蚀和耐热性好等特点，可减重25%~30%，提高无人机综合性能。无人机无需考虑人的生理承受能力，更专注于机动性能设计，使得碳纤维复合材料应用具有新特点。碳纤维复合材料的应用对无人机结构的轻质化、小型化和高性能化至关重要，尤其在执行特殊任务时体现出其应用优势。
正文
无人机自问世以来，减轻重量即成为无人机科研工作中共同关注的焦点。在保证无人机安全使用情况下，只有将机体结构重量降下来，才能节约出更多的质量空间来增加燃油和有效载荷，延长飞行距离和续航时间。
随着碳纤维复合材料在大型军用战斗机及民用客机上的广泛应用，其在无人机上也被认为是解决减轻重量难题的最佳材料选择。与传统的金属材料和复合材料相比，碳纤维复合材料具有比强度和比刚度高、热膨胀系数小、抗疲劳能力和抗振能力强的特点，将它应用于无人机结构中可以减重25%~30%。树脂基复合材料具有结构重量轻、复杂或大型结构易于成型、设计空间大等诸多优点。应用于无人机结构中可以大大改善和提高无人机的综合性能。目前，世界各国都在无人机上大幅度使用以碳纤维复合材料为主的先进复合材料，碳纤维复合材料的应用对无人机结构的轻质化、小型化和高性能化起到了至关重要的作用。
由于无人机在结构设计中不需要考虑人的生理承受能力限制，能更专注的针对无人机的机动性能进行设计，使其在材料选用上具有一些有别于载人飞机的新特点。再加上无人机往往被用来执行空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等特殊任务，也使得碳纤维复合材料在多个方面都体现出了其应用优势。
1、比强度和比刚度大
相比于其他复合材料，在满足无人机机体相同强度和刚度的前提下，碳纤维复合材料高比强度和高比刚度的特性能够大大减轻无人机的机身质量，降低无人机的载荷成本，对无人机结构的轻质化、小型化和高性能化意义重大，以确保无人机拥有更长的飞行距离和飞行时间。
2、可整体一体化成型
无人机往往具有高度翼身融合的飞翼式总体气动外形，需要在结构上采用大面积整体一体化成型技术。而碳纤维复合材料在模拟和仿真计算后，不仅可以通过模压成型、热压罐外固化成型等工艺进行大面积一体化整体成型，可以引入自动化流水线生产工艺，提高效率，大大降低生产制造成本，非常适合大规模制造无人机的机身结构。
3、耐腐蚀和耐热性好
碳纤维复合材料还具有优异的耐腐蚀和耐热性能，能够耐受自然界中的水和多种介质的腐蚀以及热膨胀的影响，可满足无人机各种环境条件下长储存寿命的特殊要求，降低使用维护的寿命周期成本。
4、可植入芯片或合金导体
碳纤维复合材料还可以植入芯片活合金导体，形成具有智能的结构整体，可在恶劣环境下长期使用，且不会破坏植入的设备性能，能够可靠执行特殊任务。
文章来源：中国江苏网
