无人机自诞生以来,如何减轻质量成为无人机科技工作者们共同关注的热点之- - ,只有将无人机机体的质量减轻, 实现轻量化,就能够减少能源消耗,提升续航能力。随着碳纤维复合材料在越来越多领域的出色表现,在无人机上也被认为是减轻质量的选择。碳纤维复合材料的应用对无人机结构的轻量化和化起到了至关重要的作用。
碳纤维复合材料通过模压成型、热压罐固化成型等成型工艺进行-体化整体成型,能够满足客户对整体外观的要求，且降低了生产制造成
本，减少了其它零部件的拼接,减轻了质量。碳纤维复合材料能够经受自然界中多种介质的腐蚀和高温环境,满足无人机在各种环境条件下的工作,延长使用寿命,减少维护成本。相比于其它金属材料,碳纤维复合材料密度小且比强度大,在满足对强度要求的情况下,又能够很好的实现轻量化，也对无人机结构化具有重大意义。
目前的碳纤维飞机零部件主要采用热压罐工艺，这种工艺比较适宜于制造尺寸较小、结构简单的零部件，但对于尺寸较大、结构复杂的整体成型零部件，生产模具的设计与制造则很难满足相应的水平要求。国内也很重视这方面的尝试和研究，早在2012年，中航工业西飞公司就曾向中国商用飞机有限责任公司（简称中国商飞）交付了C919大型客机中央翼、襟翼及运动机构部段，这是C919大型客机七大部段中难度、工作量两个部分。这两个部段尺寸大、结构复杂、外形公差要求高，尤其是国内民机尺寸、长达15米的襟翼缘条加工，技术难度非常大。西飞突破了复合材料大型成型模具设计制造技术、复合材料构件预装配变形控制技术等多项技术难关，整个研制过程全部采用先进的三维数字化设计、传递与制造，中央翼部段除1号肋是金属件外，全部采用了先进的中模高强碳纤维/增韧环氧树脂复合材料制造，这也是国内在固定翼飞机的主承力结构件上使用碳纤维复合材料。
但是在实际的生产应用中，大体积整体成型的碳纤维复合材料制件还无法做到在主承载力结构中的大规模化应用，例如，在大面积的机身壁板中，仍然需要通过机械加工将分成多块的小型壁板拼接而成。囿于整体成型技术的应用水平，目前的大体积碳纤维机体零部件的出品批次质量不稳定，废品率高，从而使整体成本上升，严重影响到碳纤维复合材料在需求量的商用飞机中的应用程度。
如何选用碳纤维材料制造无人机
早起的无人机制造材料多为铝合金，还有小部分为钛合金、钢材等。金属材料的强度高，但重量重，比强度、比钢度普遍较低，导致无人机的有效载荷系数小，并且容易反射雷达信号形成二次波段，如果在军事方面使用的话非常不利。先进的碳纤维复合材料正好弥补了这些缺点，它比强度高，电磁屏蔽效果好。下面，就给大家讲讲以管材为例比较一下碳纤维和铝合金这两种材料。
工艺：铝合金管的成型工艺品主要为挤压，是对在挤压筒内的金属锭坯施加外力，使之从设定的模孔中流出，从而获得所需要的形状和尺寸的产品。碳纤维管的成型工艺多样，可以使用缠绕、模压、拉挤以及热压罐成型。和铝合金材料相比，它一体成型方便，可减少零配件的使用，简化结构，减轻重量。
成本：碳纤维的价格要比铝合金的要高，不过随着经济的发展，它的价格逐渐趋于平民化。而且使用轻质的碳纤维材料，能减少无人机能源消耗，对环境保护也有重要的意义，从长远角度看，经济效益显著。
以上信息由专业从事碳纤维支架生产厂商的星河运动于2024/5/15 7:29:26发布
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