復合材料在無人機上的應用 zund L-1200-標誌雕刻台中雷射切割雕刻代工－吳寶瑋焦點新聞熱搜

    1、復合材料在無人機上應用的優點與有人飛機相比，無人飛機（UAV）在機體結構設計中既不需要考慮機動飛行過程中人的生理承受能力限制[2-3]，也不需要因為特別強調人的生存性而對隱身及抗彈傷能力的結構和材料作特殊考慮。不過由于無人機機載設備技術先進，要求高，因此也要求無人機有相當好的機體結構性能，這使無人飛機在結構選材上具有一些有別于有人飛機的新特點。無人機遂行任務的特殊性，也使其成為采用新型結構材料的極好的平臺。
    和傳統金屬材料相比，復合材料具有比強度和比剛度高、熱膨脹系數小、抗疲勞能力和抗振能力強的特點，將它應用于無人機結構中可以減重25％ ~30％。據統計，目前上各種先進無人機的復合材料用量一般占機體結構總重的60％ ~80％，復合材料的總用量可達90％以上。在無人機上大量采用復合材料的益處是多方面的。
    首先，復合材料本身具有可設計性，在不改變結構重量的情況下，可根據飛機的強度剛度要求進行優化設計；在設計制造技術上滿足了大多數無人機在高度翼身融合結構所需的大面積整體成形這一特點。其次，聚合物基復合材料具有特殊的電磁性能，改性后有希望滿足無人機結構/ 功能一體的高隱身技術要求。復合材料的耐腐蝕性能，可滿足無人機惡劣環境下長儲存壽命的特殊要求，降低使用維護的壽命周期成本。
    再次，復合材料易植入芯片或合金導體形成智能材料、結構。
    目前，復合材料在無人機領域已成為主要結構材料，如碳纖維復合材料、玻璃纖維復合材料、蜂窩夾層復合材料等。通常，無人機除機身的龍骨、梁和隔框、起落架等結構件采用鋁合金外，機翼、尾翼及各種天線罩、護板、蒙皮等結構件均大量使用復合材料。另外，在中小型無人機上，木質材料、輕型塑料、塑料薄膜等非金屬材料也得到大量使用。復合材料的應用對無人飛機結構輕質化、小型化和高性能化已經起到了至關重要的作用。
2、復合材料在高空長航時無人機上應用
    “鷹”作為上為著名的高空長航時無人偵察機，是由美國諾斯羅譜・格魯門公司為美空軍研制的，由沃特（Vought）飛機工業公司生產。其采用大展弦比下單翼，細長機身，V 形尾翼，前三點起落架布局，機翼1/4 弦長處后掠5°54′，V 形尾翼（上反角50°）。復合材料機翼長達35m，復合材料占結構重量的65％。沃特（Vought）飛機工業公司生產改進型“鷹”RQ-4B 飛機機翼時，使用了商用復合材料和環氧材料。新機翼更增至39.9m，重約1814kg。“鷹”的活動半徑為5500km，航程26000km，續航時間達到42h，實用升限19.8km，整機起飛重量11640kg，燃油重量6727kg，超過總重量的一半，具有從美國本土起飛對任何地點進行戰略偵察和戰術偵察的能力，是目前上先進的高空長航時無人偵察機，它代表了目前高空長航時無人機發展的水平和趨勢。
    “翔龍”無人機2006 年珠海航展上首次亮相。由成都飛機工業公司制造，初期采用金屬機翼，翼展25m，機身長度14.3m，巡航速度750km/h，大任務載荷650kg，大續航時間9.3h。
    可以看出：“鷹”無人機的航程是“翔龍”的3 倍，翼展較“翔龍”多10m，任務載荷多250kg。比較國內、外高空長航時無人機各項性能指標，研究發現：影響我國無人機性能的關鍵是設計制造并使用大展弦比復合材料柔性機翼。根據使用環境（通常高空）和性能要求（通常續航時間大于24h 和一定的任務載荷），高空長航時無人機需要攜帶盡量多的燃油（可以提高航程）和使用大展弦比柔性機翼（可以提高升力）。利用樹脂基復合材料密度小、比強度、比剛度大和可剪裁的優點，可以設計出大展弦比柔性機翼；利用復合材料整體化設計/ 制造技術，可以在機翼上設置整體油箱，提高無人機的續航時間和航程。由此可見，無人機大展弦比復合材料柔性機翼整體化設計/制造技術是提高我國高空長航時無人機各種性能，特別是高空、長航時性能的關鍵技術之一。
3、復合材料在攻擊無人機上應用美國已經開始以X-45A、X-47A的概念驗證基礎上發展空／海軍通用的無人    戰斗機。為了盡可能地降低結構重量，無人戰斗機結構的一個顯著特點就是大量應用復合材料，且遠遠超過有人戰斗機的應用水平。
    波音公司X-45A 翼展10.3m，弦長8m，空重3640kg，搭載有效載荷的能力為680kg。復合材料占X-45A結構重量的45％。其機身由高速切削的鋁合金龍骨、梁及隔框覆以復合材料蒙皮構成。將美國先進復合材料集團開發的LTM45EL 長壽命機織碳／環氧低溫固化預浸帶采用鋪層方式制造蒙皮、進氣道及艙門，工裝由Janicki 工業公司提供。低溫固化預浸料的固化應用了該公司的兩個船形模具。該機身上部蒙皮約9m×3.7m，被鋪成一個整體件，而下部蒙皮則被加工成兩個4.5m×3.7m的部分。噴管部分的上、下蒙皮將分別采用Cytec 公司的BMI-5250.4 碳纖維／雙馬樹脂制造。它的固化溫度范圍處于177℃ ~204℃，使用溫度在59℃ ~204℃之間。依據美國國防部合同，波音獲準放棄X-45B 的開發，將該項目的有效載荷、航程及目標并入目前正在開發的J-UCAS 計劃中的X-45C，X-45C 弦長11m，翼展14.6m，飛行重量達l5900kg。

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