高空長航時無人機(jī)平臺是我國急待發(fā)展的重大軍事裝備項(xiàng)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(jì)空間大、比強(qiáng)度和比剛度高、熱膨脹系數(shù)小等諸多優(yōu)點(diǎn)。將復(fù)合材料直接應(yīng)用于無人機(jī)結(jié)構(gòu)上對減輕空機(jī)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(jī)（包括中、高空無人偵察機(jī)、無人作戰(zhàn)飛機(jī)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(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)/ 制造技術(shù)是影響無人機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。
復(fù)合材料在無人機(jī)上的應(yīng)用
1、復(fù)合材料在無人機(jī)上應(yīng)用
復(fù)合材料在無人機(jī)上應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)與有人飛機(jī)相比，無人飛機(jī)（UAV）在機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中既不需要考慮機(jī)動飛行過程中人的生理承受能力限制，也不需要因?yàn)樘貏e強(qiáng)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(jī)機(jī)載設(shè)備技術(shù)先進(jìn)，要求高，因此也要求無人機(jī)有相當(dāng)好的機(jī)體結(jié)構(gòu)性能，這使無人飛機(jī)在結(jié)構(gòu)選材上具有一些有別于有人飛機(jī)的新特點(diǎn)。無人機(jī)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(qiáng)度和比剛度高、熱膨脹系數(shù)小、抗疲勞能力和抗振能力強(qiáng)的特點(diǎn)，將它應(yīng)用于無人機(jī)結(jié)構(gòu)中可以減重25％ ~30％。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上各種先進(jìn)無人機(jī)的復(fù)合材料用量一般占機(jī)體結(jié)構(gòu)總重的60％ ~80％，復(fù)合材料的總用量可達(dá)90％以上。在無人機(jī)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(jì)性，在不改變結(jié)構(gòu)重量的情況下，可根據(jù)飛機(jī)的強(qiáng)度剛度要求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；在設(shè)計(jì)制造技術(shù)上滿足了大多數(shù)無人機(jī)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(diǎn)。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(jī)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(jī)惡劣環(huán)境下長儲存壽命的特殊要求，降低使用維護(hù)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(jī)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(jī)除機(jī)身的龍骨、梁和隔框、起落架等結(jié)構(gòu)件采用鋁合金外，機(jī)翼、尾翼及各種天線罩、護(hù)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(jī)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(jī)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。
