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碳纤维复合材料应用在无人机配件中的突出优势

文章出处:网络责任编辑:编辑人气:发表时间:2018-10-23【


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     无人机作为一个热门行业而崛起,在全球范围内倍受追捧。科幻电影中神奇的flight vehicle、军事领域中的作战工具、机械发烧友手里的玩具、农业喷洒农药的利器、还有非常多行业都适用的高科技工具,甚至成为明星们求婚的罗曼蒂克工具,无人机离普通百姓的生活越来越近。专家预计到2020年,全球无人机市场规模将会攀升到20亿美元以上。

      无人机的机身是整个无人机的主体部件,是整个飞行系统(system)的飞行载体,一般使用强度特别高的(strength)重量轻的材料(Material),目前主要的材料有:ABS/改性PC及其合金(alloy)、碳(C)纤维材料、航空铝(Al)材、先进复合材料等。
     在这几种常用材料(Material)中,碳(C)纤维复合材料发挥(表现出内在的能力)出了突出的优势,碳纤维是由化纤和石油经特殊工艺制成的纤维,除了和一般碳素材料一样具备耐高温、耐摩擦、导电、导热等特性外,它强度(strength)更高,质量轻,更耐腐蚀。碳纤维制品由于碳纤维拥有极高的材质特性,因此碳纤维制品的强度大,硬度高,远超过同体积同重量的金属材质。因此,碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。也正是因为如此,此前世界上碳纤维技术发达的国家(美国、德国、日本、韩国),对于向中国输出碳纤维产品和技术,保持着极其谨慎的态度。即使在目前,我国碳纤维以及碳纤维制品的进口,还受到发达国家的严格控制。它的密度不到钢的1/4,但抗拉强度却是钢的7~9 倍,抗拉弹性也高于钢,在2000℃以上的高温惰性环境中,是唯一强度不下降(descend)的物质。在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性出类拔萃。而且它外形柔软,可加工成各种织物。从使用的角度看,碳纤维不存在腐蚀生锈的问题,比普通金属耐用。在极端气候条件下,碳 纤维的性质几乎不发生变化。应用在无人机机身中可以提高整体性能,同时,采用整体化制造技术可以生产(Produce)无人机配件,最大化减少结构重量,降低企业生产成本。     无人机复合材料化已是目前和今后的一个发展趋势(trend),国外无人机在机体结构上大量采用低成本、轻质强度特别高的复合材料,并在材料、机体结构整体化设计、分析(Analyse)和制造技术等方面取得了快速发展与提高,使得无人机结构设计和制造技术已发生了深刻的变革,这种先进的整体结构与常规铆接(方法:使多个零件相连接的方法)结构相比具有许多优点。 123,123
    
  1、气动性能:表面光滑、外形准确、对称性好;
    
  2、结构强度(strength):总体和局部(part)的刚性好、强度高,耐疲劳、耐久性、抗疲劳损伤性及机体可靠性高;
    
  3、重量:减轻机体结构重量约15%~20%,增加有效载重;
    
  4、工艺和经济(jīng jì):简化无人机工艺装备,最大化减少装配工作量,缩短制造周期,降低(reduce)整机全寿命期成本。碳纤维生产具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
     综上所述,碳(C)纤维复合材料(Material)用于无人机制造已是大势所趋,但我国在无人机运用复合材料技术尚处于起步阶段,相关技术手段有待于提高,想要我国在复合材料未来的领域中独树旗帜,这就需要我们加大对其科研的投入和支持;同时要加强与国际间的交流与合作(collaborate),相信不久的将来,相信在不久的将来,碳纤维复合材料将会成为无人机的主流制造材料。碳纤维生产具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
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