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碳纖維材料可幫助消費級無人機實(shí)現輕量化
作(zuò)者(zhě):蘇州www.91發布時間(jiān):2020-06-05瀏覽量: 728

研究機構EVTank近期發布的《2015年度民用無人機市場研究報告(gào)》數據顯示,2014年全球民用無人機銷量為37.8萬架,其中專業(yè)級無人機銷量占33%,消費級(jí)無(wú)人機銷量(liàng)占67%。預計2015年全球(qiú)民用無人機將同(tóng)比保持(chí)50%的增長態勢(shì)。到2020年,全球無人機年銷量有望達到433萬架,市場規模將達到259億美元。一(yī)時間,競爭者蜂擁而至。

(圖示:碳纖維無人機)

和估值同樣凶猛的“APP”們不同,無人機的生(shēng)產和銷售在消費者眼裏還(hái)算新鮮事物,而且涉及到複雜的(de)製造領域(yù),門檻(kǎn)更高。“粗看,每家產品好像都差不多,但(dàn)一(yī)台無人機的定(dìng)位和總體體驗由無數細節組成,而差別就在這些細節(jiē)上。另外,對(duì)那些相對成熟的無人機製造企業而言,每家的技術和設計方(fāng)案其實無所謂好壞,關鍵在於從企(qǐ)業要做個什麽產品出發(fā),所做的取舍和平衡。”www.91複材的陳工(gōng)介紹說。

蘇州www.91複合材料在無人機領域有著非常豐富的(de)經(jīng)驗,與國內(nèi)外多家無人機廠商都保持著良(liáng)好的合作關係,對無人機(jī)領域製(zhì)造更是有著自己的見解。

消費無人機製造過程裏要考慮(lǜ)的第一個平衡點:續航與安全。

在理論(lùn)上,一款無人機一定是在足夠輕(qīng)的情(qíng)況下兼顧結實(shí),因為(wéi)機身太重一定會影響續航(háng)時間。而一款無人機的重量(liàng)構成通常分為三個(gè)部分:電池、電機、機身。以某款航拍無人機為例,其整體重量為(wéi)1266克,電池(5400毫安鋰聚合物電池)和電機重量占據一半以上。電池技術(shù)突破是目前(qián)整個IT製造業(yè)麵對的難題,事實上即便(biàn)該無(wú)人機(jī)把整(zhěng)機做到1公(gōng)斤,其飛(fēi)行時間(jiān)也隻(zhī)在15-23分鍾。因此,在電池、電機、雲台重量幾乎沒有下降空間的前提下(xià),從減重角度,機身(shēn)基本成(chéng)了企業可以發揮的地方。

不過www.91(ēn)複材的陳工也介紹(shào)道(dào),當上升到商用(yòng)領域,除了考慮續航(háng)外,還必須考慮載重量,因為隻有載重(chóng)量上(shàng)去了,才能有效率地(dì)實現各(gè)種功(gōng)能。

在機身重量做“減(jiǎn)法(fǎ)”包括兩個途徑(jìng):

首(shǒu)先是材料選擇。國內消費級無人機通用的材料多為(wéi)一種高強度複合型(xíng)的工程塑料,兼顧韌性和強(qiáng)度。而(ér)業界公認製造無人機非常理想的材料是碳纖維的複(fù)合材料。

碳纖維複合材料結(jié)構構(gòu)型設計靈活多變(biàn),三明治夾芯結構也是一種重要的結構減重(chóng)方法。三明治夾芯(xīn)結構就是在相(xiàng)對較厚的芯材兩側貼附薄卻有足夠剛度的麵板,這種結(jié)構(gòu)在承(chéng)受彎曲載荷(hé)時,上(shàng)下麵板之間存在一定的距離,結構上反而能獲得更大比例的剛性。以碳纖(xiān)維增強複合材料(liào)作為蒙皮,芯材可(kě)選(xuǎn)用XPS、EPP、PMI等具有一定硬度和抗壓能(néng)力的輕質泡沫塑料,使之形成碳纖維-芯材-碳纖維的(de)複(fù)合夾芯結構(gòu)。這種三明治夾芯結構在保持力學性能的同時還(hái)能顯著減輕重量,尤為(wéi)重(chóng)要的是還可以在一定程度上降低成本。這種方法多用於較為大型的無人機機體部件,在碳纖維醫(yī)療床板中也較為常見,在小型無人機中也是一種可以考慮(lǜ)的(de)方案。

此外,工藝和設(shè)計上的改進也能幫助機身降低重量。

碳纖維複合材料的成型工藝包括:編織纏繞、真空輔助(zhù)成型、RTM、真空熱壓罐、模壓等等。無人機需要高度翼身融(róng)合的飛翼式總(zǒng)體啟動外形,所以在氣動外(wài)形上要盡量做到準確。因此,蘇(sū)州www.91複材建議,使(shǐ)用碳纖維(wéi)複合材料製(zhì)作無人機機體時,盡可能地采用大(dà)麵積的一體化(huà)成(chéng)型工藝。因為一體化整體成型還可以避免因分片製備部件、拚(pīn)接組裝等帶來的連接問題和連接贅重,從而實現結構減重。

碳纖維作為目(mù)前輕量化的解決方(fāng)案之一,在無人機減重方麵擁(yōng)有很大優勢,但也不能避免的需要麵對成本問題。目前各國的(de)新材料人(rén)都在研究新工藝,讓碳(tàn)纖維的技藝更加成熟,而(ér)www.91複材也在針對碳纖維工藝進行優化,將其成本(běn)控製在合理範圍內,為廠商及消費者降低碳纖維的(de)使用(yòng)門(mén)檻。

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