碳纤维复合材料完全具备植保无人机的材料要求目前是制作的主流材料,在螺旋桨、机臂、外壳等部件上有着大量应用。
碳纤维螺旋桨:螺旋桨是固定翼植保无人机的主要上升推力部件,传统制作材料有强度差、重量高、加工难度大、不耐磨等缺点,制作出来的螺旋桨叶片使用的时候会出现无人机飞行不稳定,续航能力差,易损坏等特点。碳纤维复合材料强度大且轻、耐磨、不生锈制作出来的螺旋桨耐用且精度高。常用植保螺旋桨的制作是使用碳纤维模压二次成型工艺,制作出来的桨叶外观精美、够硬、够轻,制作过程中对产品精度的把控、设计时对平衡性和碰撞性平衡的把控都是技术难点。
植保无人机臂:目前绝大部分植保无人机的机臂是采用的管装结构,这种部件结构性能稳定,承载能力高,使用材料少。植保无人机的要求载荷一般在十公斤以上,这对于机臂的强度要求非常高,碳纤维是目前工业材料当中拉伸强度材料,制作出来的碳纤维管比模量高、耐疲劳、耐腐蚀、韧性好是做出此部件的理想选择。目前碳纤维管的制作工艺已经非常成熟,各类型号在市场当中均能买到,主要供应无人机厂家。
碳纤维无人机壳:无人机上的核心电子部件均需要外壳包裹保护,植保无人机的工作环境会面临化学腐蚀,强风干扰,高负载的情况。碳纤维材料制作出的无人机壳重量很轻且外壳坚固,材料的组成结构稳定,对于酸、碱、盐的防护能力非常强,表面光滑风阻低对于植保无人机的性能提升有着重要作用。
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。
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。
为了降低无人机自身重量,提高飞行速度和飞行时长,通常会选择钛合金来生产。随着新型材料研究的深入,碳纤维、玻璃纤维等复合材质的无人机也相继问世。其中,碳纤维无人机因为强度和刚性更高等特别,备受青睐。 碳纤维无人机的生产工艺一直都比较繁琐,大量的生产环节都需要人力的投入,因此就有人提出来,是否可以通过全自动的方式,完成对碳纤维无人机的生产,自此碳纤维无人机跟3D打印开始有了联系。
3D打印的基材可以铝合金、软木、聚碳酸酯、钢、玻璃纤维、碳纤维和钛合金,其中铝合金的使用频次较高,钛合金成本太高,碳纤维难度较大。 相信很多人了解过3D打印碳纤维无人机相关的资料,有通过3D打印环氧酯主体,搭配碳纤维蒙皮的方式,也有上面所说的真3D打印碳纤维无人机主体部件的方式,这些与传统的手工设计和制作碳纤维无人机的方式进行对比,可以发现精度和强度明显相差好几个档次。 传统手工碳纤维无人机通过铺层、热压成型、脱模、粗磨、喷漆、精磨、检测等多道程序加工而成,其中热压成型采用高温热压技术,让碳纤维预浸料之间更加密实,大幅度提升强度和韧性,让碳纤维无人机的使用寿命更长。对碳纤维有强度要求的企业,目前还是建议采用传统生产工艺的厂家。
以上信息由专业从事碳纤维FR-4加工件来样定制的星河运动于2025/1/23 6:11:53发布
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