飞兽科普 无人机机身材料大起底

  孟子《鱼我所欲也》里说道:鱼与熊掌不可兼得!

  对于无人机来说,就成为机身重量与飞行高度不可兼得。

  一般而言,无人机就是在保证安全的情况下追求高度。

  但是,那个被苹果砸中的牛顿却开口了!

  所以,现在的无人机工程师想要克服这个矛盾,就必须这个万有定律抗争到底。

  研发出适合无人机机身的材料,但质量又必须过硬,足以支撑机身的各种部件和结构。

  因此,复合材料就隆重登场啦!

  (图例仅供参考)

  纵观国外无人机,无一例外地大量使用了复合材料结构,有些甚至是全复合材料结构。以复合材料为核心的无人机结构设计/ 制造技术是影响无人机发展的关键技术之一。

  虽然找到了合适的对象(七夕提到这词心塞啊!)——复合材料,但人家也有脾气的啊!不信你看

  复合材料制造的一个突出的问题是不能类似于金属构件那样得到精确的几何或构型尺寸,特别是对于大型整体化复杂复合材料结构,往往可能因为一个较小的局部结构制造变形,最终会造成大型整体化复杂结构产生很大的变形,不能用于部件的装配。

  但是,既然盯上了你,我的眼里就只剩下你的美。

  优点一

  和传统金属材料相比,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、比强度和比刚度高、热膨胀系数小等诸多优点。

  优点二

  复合材料本身具有可设计性,在不改变结构重量的情况下,可根据飞机的强度刚度要求进行优化设计;在设计制造技术上满足了大多数无人机在高度翼身融合结构所需的大面积整体成形这一特点。

  优点三

  无人机复合材料结构设计中常使用到的是复合材料的轻质、高比强度比模量等特性。主要通过增强材料(碳纤维、玻璃纤维等)良好的力学性能和基本材料(树脂)的粘结作用两者有机的结合而成。

  综上既可以有强度支撑无人机机体架构,又能够最大程度上摆脱引力不受中立影响的复合材料,融合了下面三种材质。

  碳纤维

  一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。碳纤维"外柔内刚",质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性。

  玻璃纤维

  玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,种类繁多,优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好,机械强度高,但缺点是性脆,耐磨性较差。

  树脂

  指受热后有软化或熔融范围,软化时在外力作用下有流动倾向,常温下是固态、半固态,有时也可以是液态的有机聚合物。广义地讲,可以作为塑料制品加工原料的任何都称为树脂。

  将复合材料直接应用于无人机结构上对减轻空机身重量、增加有效载荷、提高安全性和隐身性具有重要的作用。据统计,目前世界上各种先进无人机的复合材料用量一般占机体结构总重的60%~80%,复合材料的总用量可达90%以上。

  目前,复合材料在无人机领域已成为主要结构材料,具有更好的结构刚性及工作稳定性,整个系统高度集成化的设计,使安装调试工作变得更加简单快捷,中心架具有更大的可用空间,方便安装及内置各类航拍辅助设备,使您的航拍系统拥有更强的美感。

  另外,在中小型无人机上,木质材料、轻型塑料、塑料薄膜等非金属材料也得到大量使用。复合材料的应用对无人飞机结构轻质化、小型化和高性能化已经起到了至关重要的作用。

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