碳纤维无人机性能优势
碳纤维材料质轻而高强,和金属材料相比,铝合金算是这一种常用的减重材料, 其密度约为2.7g/cm3 ,而碳纤维复合材料的密度仅有
1.7g/cm3 ,而强度比钢还要。同时,碳纤维具备纺织纤维的柔软性,能够采用一体成型工艺,减少零配件的使用,简化结构,减轻重量。
大多数金属材料的疲劳极限是其抗拉强度的30%- 50% ,而碳纤维复合材料的疲劳极限能够达到抗拉强度的70%-80% ,并且其抗拉强度要优于多数结构材料。和金属材料不同的是,碳纤维是-种非金属材料,电化学活性较低,耐腐蚀、防生锈,可以长时间使用。碳纤维的高强度可以抵抗飞行过程中受到的强度阻力,保证了安全性。同时碳纤维无人机还具有吸能抗振、耐高温、抗老化、热膨胀系数小等一系列优点。
快递无人机在具体的实际应用中还存在着许多问题，比如安全问题，在无人机设计方面这就是个难题，洛桑联邦理工学院推出了一款新型无人机，一次飞行距离可达2千米，专门用来投送不超过500克的包裹。这款无人机能自动避让障碍物，能飞到不平整甚至陡峭的目的地。它是它自带保护笼，保护笼由碳纤维材料构成，在飞行过程中整个无人机和包裹都处于保护笼中，如果途中遇到任何意外，保护笼都可以起到很好的防护作用；它还能保护收件人不被旋转中的螺旋桨伤到，因为整个螺旋桨结构都处于保护笼内部，而内置的电路会确保只有螺旋桨停止转动后，保护笼才会收起。保护笼的结构参考折纸概念设计，可以一步折叠、快速收起。收起后的无人机体积将缩小92%，可以轻易放入普通背包中。
上述的无人机虽然在安全上有所保障，但是荷载过小，远远不能满足绝大多数的快递运送需求。可运送10公斤以内货物，飞行高度达到300米—500米之间是国内快递对无人机的基本要求。
除了安全问题和荷载能力，还有一个续航能力的问题。目前用于物流的无人机分为油、电两种，使用较多的还是电力无人机。首先，电力无人机价格相对较便宜，售价在几千至上万元不等。燃油的无人机价格则在几万甚至十几万元之间。同时，燃油无人机体型较大、不太灵活，在物流领域中较少使用。从目前正在推广应用的电力无人机来看，平均充电一次后，10分钟可以飞行10公里左右。也就是说，考虑到回程，电力无人机的运送范围在5公里以内。如果作为使用高频率的快递无人机，这种续航能力是远远不够的，不能只送2-3个包裹后，就要充电才能继续使用。
目前的碳纤维飞机零部件主要采用热压罐工艺，这种工艺比较适宜于制造尺寸较小、结构简单的零部件，但对于尺寸较大、结构复杂的整体成型零部件，生产模具的设计与制造则很难满足相应的水平要求。国内也很重视这方面的尝试和研究，早在2012年，中航工业西飞公司就曾向中国商用飞机有限责任公司（简称中国商飞）交付了C919大型客机中央翼、襟翼及运动机构部段，这是C919大型客机七大部段中难度、工作量两个部分。这两个部段尺寸大、结构复杂、外形公差要求高，尤其是国内民机尺寸、长达15米的襟翼缘条加工，技术难度非常大。西飞突破了复合材料大型成型模具设计制造技术、复合材料构件预装配变形控制技术等多项技术难关，整个研制过程全部采用先进的三维数字化设计、传递与制造，中央翼部段除1号肋是金属件外，全部采用了先进的中模高强碳纤维/增韧环氧树脂复合材料制造，这也是国内在固定翼飞机的主承力结构件上使用碳纤维复合材料。
但是在实际的生产应用中，大体积整体成型的碳纤维复合材料制件还无法做到在主承载力结构中的大规模化应用，例如，在大面积的机身壁板中，仍然需要通过机械加工将分成多块的小型壁板拼接而成。囿于整体成型技术的应用水平，目前的大体积碳纤维机体零部件的出品批次质量不稳定，废品率高，从而使整体成本上升，严重影响到碳纤维复合材料在需求量的商用飞机中的应用程度。
探索无人机复杂环境下的碳纤维材料的特点
在无人机刚出世的时候主要运用在军事上.随着现代化的科技在无人机上的集成,现代无人机在军事方面主要用于参与战斗和侦察对方情况.由于无人机的便利性和灵活性,导致其发展很快.现在有些无人机除了运用在军事之外还涉及民用,比如现代所流行的送快递业务、航拍、区域巡逻和气候监测等.无人机是未来飞行器发展的一个重要阶段,而减重问题是飞行器有史以来所探讨的问题,当然无人机作为飞行器的一种,减重能使其在飞行过程中的阻力更小,反应更加敏捷.因此人们在其研制过程中使用碳纤维复合材料能使其重力有效降低百分之五,使其在复杂环境下均有正常飞行的能力,作为无人机发展的历程来说无疑是一个重大突破.
以上信息由专业从事碳纤维制品订制的星河运动于2024/4/29 8:18:06发布
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