小型无人机普遍具有载荷小、飞行高度低、 速度慢、续航时间短等性能劣势,因为作业环境复杂,机体的毁伤频率也比较高,传统的铝合等金属材质已经远远不能满足无人机在性能方面的发展需求。碳纤维复合材料具有比强度和高比刚度,能大大减轻无人机的机身重量,从而降低无人机的载荷成本和增加无人机的有效载荷量,延长机体的飞行距离和飞行时间,对无人机结构的轻质化、小型化和化意义重大,成为新一代无人机的理想材料。
从材料本身来说,使用碳纤维复合材料至少能比铝合金材料减重30%以上,但是在实际的应用中, 要想大化地体现出碳纤维复合材料的轻量化优势还需从以下几个方面着手。
1、利用铺层设计减重
2、利用夹芯结构减重
3、一体化成型工艺减重
从目前情况看,在无人机上使用碳纤维复合材料是减轻机体重量和增强机身机翼结构强度的有效途径,但是这也需要适用于无人机的碳纤维复合材料在材料设计及工艺体系方面进行配合,才能大化地体现和利用碳纤维复合材料的特殊优势。
碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，是由有机纤维和塑料树脂结合在一起炭化制得，具有比模量高、比强度大、耐腐蚀、耐酸碱、耐盐雾轻质高强，被称为 “新材料”。上世纪，碳纤维作为军民两用材料属于技术密集型和政治敏感性的关键材料，在民用领域应用还比较单一。随着现代社会科学技术的发展，碳纤维在民用领域尤其是无人机行业应用显著。
碳纤维无人机设计
无人机的应用源于军事领域，当时多为你军事训练靶机。现代社会，随着科学技术的发展，无人机的应用领域向多方拓展，除了传统的军事用途外，还广泛应用于民用领域。如植保机、教练机、数据测绘、高空监控、环境保护、灾后救援等
减重是无人机设计时首要考虑的问题。首先无人机的设计重量要尽可能的轻，以满足长时间续航的需要，现代社会无人机普遍续航之际过短。采用新材高强度的替代材料的呼声越来越高，作为新型材料的碳纤维则具有更大应用优势，越多越多的无人机外壳、机架采用碳纤维材料。
成本降低是需要考虑的基础性问题。众所周知碳纤维以轻质高强著称，但其价格也比普通材料的成本要贵很多。但随着现代科学技术的发展，碳纤维材料的制作成本、人工成本等逐年降低，相信随着国家十三五规划对新材料产业的关注，其成本必然会快速降低，其在无人机领域的应用优势将会更加显著。
碳纤维增强聚醚醚酮复合材料有哪些特点
碳纤维增强聚醚醚酮复合材料研究历程：我国聚醚醚酮的研制经历了30多年的漫长历程。2008年T300级碳纤维工业化生产全流程关键技术得到突破，已基本实现国产化，产品部分替代进口。目前，T700级碳纤维尚未形成大规模量产，T800进入研究阶段。我国的碳纤维研究、产业应用与国外上游20-30年差距。聚醚醚酮在航空航天方面尝试应用于70、80年代，但使用范围、用量，进入90年代中期，随着第三代航空装备和载人航天项目开始运用，碳纤维复合材料聚醚醚酮逐渐崭露头角，但碳纤维复合材料聚醚醚酮的生产在国内呈现井喷的发展态势。综上，虽然我国碳纤维复合材料聚醚醚酮在航空航天领域的发展远落后于西方国家，但追赶速度非常快。预计2025-2030年可以与西方国家同台竞技，一较高下。
碳纤维增强聚醚醚酮复合材料还有哪些应用领域：上面主要是热塑性碳纤维增强聚醚醚酮航空航天应用，那在工业行业里面增强聚醚醚酮复合材料也有非常好的市场，比如问你常见的有钓鱼竿、网球拍的等生活用品领域。
那上面在碳纤维增强聚醚醚酮复合材料简介里面也有关于48K大丝速碳纤维，这个其实又叫宇航级;那还有工业级，主要就是民用领域，包含了纺织、卫生、交通运输等。并且聚醚醚酮复合材料因为有非常好的绝缘性，让它在电子信息领域也有很大的运用，比如输送超纯水的管道、阀门等。在半导体行业里面还被用来制造成晶圆承载器、电子绝缘膜片等。
快递无人机在具体的实际应用中还存在着许多问题，比如安全问题，在无人机设计方面这就是个难题，洛桑联邦理工学院推出了一款新型无人机，一次飞行距离可达2千米，专门用来投送不超过500克的包裹。这款无人机能自动避让障碍物，能飞到不平整甚至陡峭的目的地。它是它自带保护笼，保护笼由碳纤维材料构成，在飞行过程中整个无人机和包裹都处于保护笼中，如果途中遇到任何意外，保护笼都可以起到很好的防护作用；它还能保护收件人不被旋转中的螺旋桨伤到，因为整个螺旋桨结构都处于保护笼内部，而内置的电路会确保只有螺旋桨停止转动后，保护笼才会收起。保护笼的结构参考折纸概念设计，可以一步折叠、快速收起。收起后的无人机体积将缩小92%，可以轻易放入普通背包中。
上述的无人机虽然在安全上有所保障，但是荷载过小，远远不能满足绝大多数的快递运送需求。可运送10公斤以内货物，飞行高度达到300米—500米之间是国内快递对无人机的基本要求。
除了安全问题和荷载能力，还有一个续航能力的问题。目前用于物流的无人机分为油、电两种，使用较多的还是电力无人机。首先，电力无人机价格相对较便宜，售价在几千至上万元不等。燃油的无人机价格则在几万甚至十几万元之间。同时，燃油无人机体型较大、不太灵活，在物流领域中较少使用。从目前正在推广应用的电力无人机来看，平均充电一次后，10分钟可以飞行10公里左右。也就是说，考虑到回程，电力无人机的运送范围在5公里以内。如果作为使用高频率的快递无人机，这种续航能力是远远不够的，不能只送2-3个包裹后，就要充电才能继续使用。
以上信息由专业从事碳纤异形件厂家的星河运动于2024/4/29 7:28:48发布
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