簡(jiǎn)單解析無(wú)人機(jī)常用的機(jī)身材料
無(wú)人機(jī)的常用材料包括機(jī)身材料(包括結(jié)構(gòu)材料和非結(jié)構(gòu)材料),發(fā)動(dòng)機(jī)材料和涂料。其中最主要的是機(jī)身結(jié)構(gòu)材料和發(fā)動(dòng)機(jī)材料。其中,機(jī)身結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具有高的比強(qiáng)度和比剛度,以減輕無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)重量,改善飛行性能,還應(yīng)具有良好的可加工性,便于制成所需要的部件。下面,千里眼航空(無(wú)人機(jī)廠家)小編就跟大家分析無(wú)人機(jī)常用的機(jī)身材料。
目前,低速無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)用材主要是木材、塑料、玻璃纖維或碳纖維復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu),高速度無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)多以鋁合金為主體材料,適當(dāng)選用鈦合金或碳纖維復(fù)合材料與先進(jìn)制造工藝方式相適應(yīng)的其他材料。以達(dá)到增加承載能力和減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量的目的。
復(fù)合材料主要由基體材料和增強(qiáng)材料在特定工藝上黏結(jié)制作而成。無(wú)人機(jī)上最常用的復(fù)合材料有碳纖維復(fù)合材料和玻璃纖維復(fù)合材料。
復(fù)合材料具有輕質(zhì)、比強(qiáng)度高、比模量高、抗疲勞能力強(qiáng)、抗震能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),根據(jù)不同的加工工藝,它具備各向異性的特點(diǎn),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)。復(fù)合材料的耐腐蝕性能,可滿足無(wú)人機(jī)惡劣環(huán)境下長(zhǎng)儲(chǔ)存壽命的特殊要求,降低使用維護(hù)的壽命周期成本。
碳纖維和玻璃復(fù)合材料在無(wú)人機(jī)上主要有兩種用途,一是整體成型,二是局部加強(qiáng)。
目前隨著無(wú)人機(jī)制造工藝的發(fā)展,前者應(yīng)用相對(duì)廣泛。采用整體成型的方式制造機(jī)身,機(jī)翼、尾翼等無(wú)人機(jī)部件,具有質(zhì)輕、批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),但其修復(fù)性較差,用于局部加強(qiáng)的纖維材料主要是單向碳片、雙向碳片、碳桿、碳管等,主要用在微型和輕型無(wú)人機(jī)局部加強(qiáng)件上。
1、微型無(wú)人機(jī)材料
一般重只有幾十到幾百克,速度為每小時(shí)幾十千米,機(jī)身表面承受載荷較小,所以對(duì)機(jī)身材料強(qiáng)度要求低于傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)。由于動(dòng)力裝置功率的限制,微型無(wú)人機(jī)對(duì)自身質(zhì)量要求非常高,要求材料密度盡可能小。
目前,微型無(wú)人機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)多用輕質(zhì)材料,常用的非金屬材料有木材(包括輕木,桐木,層板,櫸木,樺木等)、復(fù)合材料(包括凱夫拉材料、碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料)、尼龍、紡織品和塑料等。
2、輕型無(wú)人機(jī)材料
輕型無(wú)人機(jī)速度低,機(jī)身和機(jī)翼承受載荷不高,故在材料選擇上更加強(qiáng)調(diào)“輕質(zhì)”。
輕型無(wú)人機(jī)的典型材料選擇是機(jī)身和機(jī)翼的起落架(滑橇)等主要承力部位用合金鋼、鋁合金等金屬材料,機(jī)身隔框等次要承力部位使用航空層板等輕質(zhì)材料,機(jī)身壁板、蒙皮、整流罩等用玻璃蜂窩夾層材料或玻璃纖維—碳纖維混雜結(jié)構(gòu)材料。
輕型無(wú)人機(jī)選用的復(fù)合材料以玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料為主,在保證強(qiáng)度的條件下降低成本。
3、小型和大型無(wú)人機(jī)材料
隨著飛行速度的提高,機(jī)身載荷增大,無(wú)人機(jī)材料也向金屬結(jié)構(gòu)過(guò)渡,高速度無(wú)人機(jī)中鋁合金用量明顯提高,部分用鈦合金。目前小型和大型無(wú)人機(jī)材料主要以鋁合金為骨架,其他部位大量用碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料。
隨著復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展,大型無(wú)人機(jī)中復(fù)合材料用量越來(lái)越多,漸取代了鋁合金,成為高度無(wú)人機(jī)的主要材料。現(xiàn)代有人機(jī)中復(fù)合材料比例最高的為五成,且目前的先進(jìn)無(wú)人機(jī)中,復(fù)合材料用量遠(yuǎn)超過(guò)五成。如全球鷹除機(jī)身主結(jié)構(gòu)外,其余結(jié)構(gòu)以復(fù)合材料制成,復(fù)合材料占機(jī)身的65%,甚至多款著名無(wú)人機(jī)復(fù)合材料用量超過(guò)90%。
在復(fù)合材料種類中,大型無(wú)人機(jī)與輕型無(wú)人機(jī)也有所區(qū)別。輕型無(wú)人機(jī)所用復(fù)合材料以玻璃纖維和芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為主,大型無(wú)人機(jī)中多數(shù)以性能更好、價(jià)格更高的碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料為主,為降低成本或調(diào)節(jié)性能,混雜部分玻璃纖維和芳綸纖維。
了解更多無(wú)人機(jī)相關(guān)方面的資料與解釋,請(qǐng)閱讀《簡(jiǎn)析無(wú)人機(jī)的不同動(dòng)力系統(tǒng)分類》。
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