碳纤维无人机外壳

2019-04-19 11:51


碳纤维无人机外壳

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碳纤维无人机机身使用碳纤维材质好处
 
将碳纤维复合材料用于无人机零部件制造的相关技术已经取得了一定的进展,特别是将碳纤维管材用于机体的技术已经较为成熟和普遍,但是无人机壳体使用碳纤维复合材料一体化成型的相关技术还处于应用的起步阶段。

 
碳纤维无人机外壳
碳纤维无人机外壳
 
目前,翼身高度融合的飞翼式无人机需要结构上的大面积整体成型,碳纤维复合材料较大的设计空间和易于整体成型的特点恰恰能满足这种需求。下文以无锡威盛新材料科技亿信彩票登入为国内某无人机知名品牌提供的四轴式碳纤维无人机壳体为例,总结出碳纤维无人机壳体一体化成型的性能优势,并对工艺过程中可能出现的问题及处理方法进行简单介绍。
本实用新型为了解决目前分体成型的无人机外壳缺陷多的问题,为此提供了一种碳纤维无人机外壳,包括圆形的壳体1,在壳体1内设有一空腔,空腔的底部中心设有一安装孔3,在壳体1的一侧设有安装支架2,另一侧设有两防护罩4,所述安装支架2的内部中空,且与壳体1内的空腔连通;上述壳体1、安装支架2和防护罩4为一体结构,以碳纤维辅以各模具及成型工艺以热固成型方式一体化成型。
 
 
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。
 
从无人机的发展历程上看,无人机的续航能力一直受能源端发展的制约,常用的方法是在有限能源密度的前提下增加能源体积,获得更长的飞行航时。但是能源端体积重量的增加又会导致无人机的体积增加和飞行难度的加大。那么采用质量更轻的材料作为壳体,将有效减少
重量,就能给能源端提供更多的空间,不仅能实现更快的速度还能大幅度地延长续航里程。碳纤维是一种优秀的减重材料,其密度仅有1.7g/cm3,是传统减重材料铝合金的60%,有效实现结构的轻量化。
 
一体化成型的碳纤维无人机壳体的性能优势:
 
一体化成型的碳纤维无人机壳体虽然具有种种优势,但是对实际的成型工艺来说也是不小的挑战。作为复合材料来说,用碳纤维复合材料制作无人机壳体时需要面对其不像金属构件那样容易得到精确的几何或构型尺寸。无锡威盛新材料科技亿信彩票登入根据多年的碳纤维无人机零部件的制造经验,对无人机壳体的一体化制作提出了适当分模、优化铺层、严格把控温度和压力等建议,以解决碳纤维复合材料壳体制造中容易出现的主要问题。
 
碳纤维无人机外壳
碳纤维无人机外壳
 
从无人机的发展历程上看,无人机的续航能力一直受能源端发展的制约,现阶段只能在有限能源密度的前提下增加能源体积,获得更长的飞行航时。但是能源端体积重量的增加又会导致无人机的体积增加和飞行难度的加大。如果采用质量更轻的材料作为壳体,将有效减少机身重量,就能给能源端提供更多的空间,不仅能实现更快的速度和更高的爬行高度,还能大幅度地延长续航里程和使用寿命。
 
除了对轻质量的追求外,无人机对壳体材料的选择还主要着眼于材料本身的强度、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等,也都是无人机对壳体材料的关键诉求。
 
碳纤维复合材料壳体在升温固化过程中要经历复杂的热-化学变化,温度、压力及保温时间等工艺参数的确定对壳体成型的结果以及质量有着直接的影响。模具的结构以及壳体各部位的厚度差别容易导致整体温度场均匀性不够好
 
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。
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