碳纤维无人机机身复合材料结构

2019-04-23 08:57


碳纤维无人机机身复合材料结构

碳纤维无人机外壳
 
为了保证无人机的承载能力和延长续航能力,其外壳结构需刚度大、重量轻。目前无人机外壳件一般采用工程塑料,但逐渐被碳纤维复合材料替代。碳纤维复合材料重量轻、比刚度大、强度高,可以一体制作出各种外形结构。是目前应用无人机外壳最优材料,而且不可替代。碳纤维除了质量轻,还具有突出的强度、韧性、耐候性等特性,能有效防止跌落等情况对机体的损伤,增强机体的抗冲击性能等,这也都是无人机对壳体材料的关键需求。碳纤维是一种非金属材料,电化学活性低,具有优秀的耐腐蚀和抗老化性能,能够有效延长无人机的使用寿命。
 
碳纤维无人机机身复合材料结构
碳纤维无人机机身复合材料结构
 
一种碳纤维无人机机身复合材料结构,包括机身,其特征在于:所述机身由上盖、中心架体和下盖组成,所述下盖下端设置有起落架,所述机身侧面设置有旋翼臂,所述旋翼臂末端设置有机座,所述机身、所述旋翼臂和所述机座均为一体结构,所述中心架体和所述旋翼臂内安装有骨架,所述机座内安装有电机,所述电机上端安装有螺旋桨,所述中心架体与所述上盖结合处还安装有开盖器。
 
碳纤维复合材料具有高比强度和高比刚度,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、小型化和高性能化意义重大,成为新一代无人机的理想材料。
 
以沪国碳纤维复合材料科技为一款重载四旋翼无人机提供的碳纤维部件为例,这款无人机满额起飞重量为25kg,有效载荷为11kg,轴距为1700mm,空载续航为40min,满载续航为20min,客户要求该款无人机的结构强度和结构稳定性安全系数都要达到2.0。这款无人机整体结构主要包括中心板、机臂和起落架这三部分。沪国碳纤维复合材料科技主要负责碳纤维机臂和中心板部分的制作。其中,机臂尺寸长610mm,宽37mm、高47mm。
 
碳纤维无人机机身复合材料结构
碳纤维无人机机身复合材料结构
 

沪国碳纤维复合材料科技发现当机臂在使用碳纤维复合材料【0°】7的铺层方案时,机臂的结构强度及稳定性均高于设计强度及稳定性系数2.0的要求。而强度及稳定性过剩必然导致结构材料冗余,增加了无效机重,给飞行效率及成本带来负面影响。因此,必须通过碳纤维复合材料的铺层优化,使机臂既能满足设计强度和稳定性的要求,又能保持相对较低的机体重量。沪国碳纤维复合材料科技通过多次实验比较,选择采用碳纤维复合材料【0°】4的铺层方案,这样,单根机臂重量仅有130g,相比【0°】7的铺层减重了60g,整机实现减重240g。同样,在碳纤维复合材料优异的抗拉压性能保证下,中心板也采用碳纤维铺层优化方案,采用上中心板【0°/45°/90°/45°】s,下中心板铺层为【0°/45°/90°】s。这样,整个中心板的重量仅为377g,实现了满足设计强度及稳定性要求下的轻量化。
 
 碳纤维材料质轻而高强,物理化学性能都非常好,如今的航拍机、植保机、模型玩具飞机等飞行器都偏向于使用这种高新材料,深受人们欢迎。性能方面:和金属相比,铝合金的重量算是低的,根据加入合金元素的不同而不同,密度一般在2.2~2.8g/cm^3左右,抗拉强度在300MPa左右,弹性率及刚性较低。铝本身是很容易受腐蚀的材料,但铝合金的抗腐蚀性能很好,它在空气中能形成一层氧化膜,阻止腐蚀的进一步发生。碳纤维复合材料的密度只有1.6g/cm^3,强度比钢材还要高,且抗震、耐高温、耐低温、热膨胀系数低,和铝合金相比更胜一筹。
 
 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。
 
 碳纤维的价格要比铝合金高,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,能减少无人机的能源消耗,对环境保护也有重要意义,从长远角度看,经济效益显著。
 
碳纤维无人机机身复合材料结构
碳纤维无人机机身复合材料结构
 
 碳纤维同其它结构材料相比它的密度极小,可以很好的解决无人机自重过大的问题,并且,利用碳纤维制作的无人机外壳能够减少能源消耗,有效缓解我国能源紧张的问题。低碳、节能、环保也是
 
利用一体化成型工艺减重:
 
碳纤维复合材料的成型工艺包括:编织缠绕、真空辅助成型、RTM、真空热压罐、模压等等。无人机需要高度翼身融合的飞翼式总体启动外形,所以在气动外形上要尽量做到精准。因此,无锡威盛新材建议,使用碳纤维复合材料制作无人机机体时,尽可能地采用大面积的一体化成型工艺。因为一体化整体成型还可以避免因分片制备部件、拼接组装等带来的连接问题和连接赘重,从而实现结构减重。
 
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,才能有效突出和利用碳纤维复合材料的特殊优势。
部分素材来源于网络,如有侵权请告知删除。
江苏沪国碳纤维复合材料科技秒速时时彩主营:碳纤维工业CT板 | 碳纤维医疗检测板 | 碳纤维无人机机身 联系电话:13913225881
北京赛车网站 秒速时时彩计划 秒速时时彩官网 秒速时时彩开奖网 北京赛车彩票 秒速时时彩官网 北京赛车开奖视频直播 北京赛车微信二维码进群玩 秒速时时彩计划 北京赛车时间表