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復(fù)合材料走上無人機,助力大國重器!
來源: | 作者:ykfrpcn | 發(fā)布時間: 2017-09-01 | 3835 次瀏覽 | 分享到:

高空長航時無人機平臺是我國急待發(fā)展的重大軍事裝備項目。與金屬材料相比,樹脂基復(fù)合材料具有結(jié)構(gòu)重量輕、復(fù)雜或大型結(jié)構(gòu)易于成型、設(shè)計空間大、比強度和比剛度高、熱膨脹系數(shù)小等諸多優(yōu)點。將復(fù)合材料直接應(yīng)用于無人機結(jié)構(gòu)上對減輕空機身重量、增加有效載荷、提高安全性和隱身性具有重要的作用。

縱觀國外無人機(包括中、高空無人偵察機、無人作戰(zhàn)飛機等),無一例外地大量使用了復(fù)合材料結(jié)構(gòu),有些甚至是全復(fù)合材料結(jié)構(gòu),因此以復(fù)合材料為核心的無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計/ 制造技術(shù)是影響無人機發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。
                 

復(fù)合材料在無人機上的應(yīng)用

1、復(fù)合材料在無人機上應(yīng)用

復(fù)合材料在無人機上應(yīng)用的優(yōu)點與有人飛機相比,無人飛機(UAV)在機體結(jié)構(gòu)設(shè)計中既不需要考慮機動飛行過程中人的生理承受能力限制,也不需要因為特別強調(diào)人的生存性而對隱身及抗彈傷能力的結(jié)構(gòu)和材料作特殊考慮。不過由于無人機機載設(shè)備技術(shù)先進,要求高,因此也要求無人機有相當(dāng)好的機體結(jié)構(gòu)性能,這使無人飛機在結(jié)構(gòu)選材上具有一些有別于有人飛機的新特點。無人機遂行任務(wù)的特殊性,也使其成為采用新型結(jié)構(gòu)材料的極好的平臺。

和傳統(tǒng)金屬材料相比,復(fù)合材料具有比強度和比剛度高、熱膨脹系數(shù)小、抗疲勞能力和抗振能力強的特點,將它應(yīng)用于無人機結(jié)構(gòu)中可以減重25% ~30%。據(jù)統(tǒng)計,目前世界上各種先進無人機的復(fù)合材料用量一般占機體結(jié)構(gòu)總重的60% ~80%,復(fù)合材料的總用量可達90%以上。在無人機上大量采用復(fù)合材料的益處是多方面的。
                   

首先,復(fù)合材料本身具有可設(shè)計性,在不改變結(jié)構(gòu)重量的情況下,可根據(jù)飛機的強度剛度要求進行優(yōu)化設(shè)計;在設(shè)計制造技術(shù)上滿足了大多數(shù)無人機在高度翼身融合結(jié)構(gòu)所需的大面積整體成形這一特點。其次,聚合物基復(fù)合材料具有特殊的電磁性能,改性后有希望滿足無人機結(jié)構(gòu)/ 功能一體的高隱身技術(shù)要求。復(fù)合材料的耐腐蝕性能,可滿足無人機惡劣環(huán)境下長儲存壽命的特殊要求,降低使用維護的壽命周期成本。

再次,復(fù)合材料易植入芯片或合金導(dǎo)體形成智能材料、結(jié)構(gòu)。目前,復(fù)合材料在無人機領(lǐng)域已成為主要結(jié)構(gòu)材料,如碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料、蜂窩夾層復(fù)合材料等。通常,無人機除機身的龍骨、梁和隔框、起落架等結(jié)構(gòu)件采用鋁合金外,機翼、尾翼及各種天線罩、護板、蒙皮等結(jié)構(gòu)件均大量使用復(fù)合材料。另外,在中小型無人機上,木質(zhì)材料、輕型塑料、塑料薄膜等非金屬材料也得到大量使用。復(fù)合材料的應(yīng)用對無人飛機結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化、小型化和高性能化已經(jīng)起到了至關(guān)重要的作用。

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