碳纤维及其复合材料广泛应用于航空航天等领域。其中,树脂基碳纤维复合材料可用于制造飞机、、火箭等*行器的部件
重量轻而且强度优良。新-代民用客机如波音787，其结构中复合材料的占比超过了50% ,机翼蒙皮等部位大
采用碳纤维复合材料。碳纤维复合材料的使用不仅降低了飞机的重量,还增加了使用寿命。因此,在小型无人机领域,碳纤
维复合材料也得到了广泛的应用。
一、为什么小型无人机要采用碳纤维复合材料：小型无人机重量轻(起飞重量一般不超过7kg) ,载荷较小，飞行高度低(不高于500m) ,速度慢(0- 300km/h) ,续航时间通常较短动力系统较弱等。但由于起降场地小，飞行作业环境复杂则又要求飞机具有一定抗毁伤能力。目前,主流的微小型*行器包括固定翼飞机和多旋翼飞机,以及小型旋翼直升机。传统的微小型无人机通常采用轻木结构框架表面加以热缩蒙皮,或者是采用EPP等材质发泡成型;对多旋翼而言,机体通常采用铝合金型材,或者塑料。这些材料虽然重量轻,但是强度刚度不够,在外力的冲击下,轻而易举的就受到损伤,于是碳纤维增强树脂等材料便成为了更好的选择。
二、碳纤维复合材料在小型无人机上的应用优势
碳纤维一般不单独作为材料使用 ,常被加工成织物、毡、席、带、纸等,或者作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷等材料中,作为碳纤维增强复合材料。对于小型*行器,大面积应用碳纤维材料的部位在机翼机翼既要承受全机的载荷,气动升力和阻力,也要承受拉力,扭力,剪切力等。而小型*行器的重量要求十分苛刻,有限的电池容量、更多的任务载荷等的种种原因,每减轻1g重量,无人机的飞行性能都可能会得到巨大的提升。所以减重便是碳纤维复合材料应用在无人机的结构中的大优势。
目前科技领域无人机的研究的进展是广受关乎的事情，无人机在未来无论是军事还是民用都有着非常广阔的空间，无人机制造技术的进步有着很大的意义。减重一直是无人机发展的主要方向之一，在保证强度的情况下，让重量更轻，变能够获得更长的飞行时间和能量消耗。
在的战斗机上碳纤维复合材料已经有着成熟的使用，在无人机方面也是能够有效降重的理想材料。与金属比碳纤维复合材料强度、刚度、抗震性等方面都有很大优势，另外能降低25%~30%的重量，可塑性强能制作出各种造型。碳纤维复材制作出的无人机相对传统材料综合性能要高出很多，大大促进了无人机行业的进步和发展。下面一起来了解碳纤维复合材料在无人机壳上的具体优势。
1、出色的力学性能优势:想要达到符合无人机要求的强度，碳纤维的用料重量要比其他材料轻出很多，而且同重量的情况下该材料的刚性优势明显。这种性能下在有效减重的同时，还能够降低载荷，让无人机更刚性更结实。
2、材料可塑性好，更容易设计:制作无人机的碳纤维复合材料主要是用树脂做基体的，碳纤维起到增强作用。这类材料的制作一般是在模具中一体成型制成，在适应无人机的气动外形等结构设计上有着得天独厚的优势。产品设计开模之后可进入流水化生产，适合大批量制作。
3、材料化学性能稳定:碳纤维复材的化学结构稳定，耐酸碱盐雾等复杂环境，不用担心生锈腐蚀，热膨胀系数低，材料稳定性好，维护成本相对较低，便于储存和运输，使用寿命长。
4、可与其他材料部件结合:碳纤维制品能够扩展添加金属件，另外能够植入或镶嵌芯片，形成整体智能设备。材料本身的抗震性能好，一般无人机电机振动和起落不会对材料性能产生影响。
在战斗机和直升机中,碳纤维复合材料可应用于战机主结构、次结构和战机特殊部件,其中战机的机身、龔、平尾翼垂娓应用到碳纤维材
料起到了明显的减重效果。并且大大提高了、耐腐蚀等性能,有数据显示,用碳纤维复合材料制作的前机身段,能够比金属构件减轻质量31.5% ,同时又能够满足使用强度所需。
在实际应用中,美国策第四代战斗机E-22采用了约24%的碳纤维复合材料,从而是该战机具有超,不过在F-22首飞前,时间- -推再推,其中一个很重要的原因就是超重,所以 ,为了解决这个难题,决定增加碳纤维的使用面,使得大幅降低机体重量,并且使该战机具有超高音速巡航、超视距作战、高机动性和隐身等特性。
如何选用碳纤维材料制造无人机
早起的无人机制造材料多为铝合金，还有小部分为钛合金、钢材等。金属材料的强度高，但重量重，比强度、比钢度普遍较低，导致无人机的有效载荷系数小，并且容易反射雷达信号形成二次波段，如果在军事方面使用的话非常不利。先进的碳纤维复合材料正好弥补了这些缺点，它比强度高，电磁屏蔽效果好。下面，就给大家讲讲以管材为例比较一下碳纤维和铝合金这两种材料。
工艺：铝合金管的成型工艺品主要为挤压，是对在挤压筒内的金属锭坯施加外力，使之从设定的模孔中流出，从而获得所需要的形状和尺寸的产品。碳纤维管的成型工艺多样，可以使用缠绕、模压、拉挤以及热压罐成型。和铝合金材料相比，它一体成型方便，可减少零配件的使用，简化结构，减轻重量。
成本：碳纤维的价格要比铝合金的要高，不过随着经济的发展，它的价格逐渐趋于平民化。而且使用轻质的碳纤维材料，能减少无人机能源消耗，对环境保护也有重要的意义，从长远角度看，经济效益显著。
以上信息由专业从事碳纤维制品订制的星河运动于2025/1/4 4:19:34发布
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