無人駕駛飛機(jī)簡稱 “無人機(jī)”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱不載人的飛機(jī)，或者由車載計(jì)算機(jī)完全地或間歇地自主操作。無人機(jī)作為一種新式航空器，與有人飛機(jī)相比，無論是使用要求還是任務(wù)使命都有所不同。無人機(jī)通常具有低成本、輕結(jié)構(gòu)、高隱身、長航時(shí)和高存儲(chǔ)壽命等要求，對于無人作戰(zhàn)飛機(jī)來說還有高機(jī)動(dòng)和大過載的要求。
由于復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量大、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、抗疲勞能力強(qiáng)、可提升機(jī)體隱身性能、使用壽命長、減震性能好等特點(diǎn)，因此，無人機(jī)大多數(shù)結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料，如機(jī)身、機(jī)翼、平尾、垂尾、尾撐、舵面和起落架等。
復(fù)合材料應(yīng)用于無人機(jī)結(jié)構(gòu)可以減重20%-30%。目前，行業(yè)認(rèn)為復(fù)合材料的用量已經(jīng)成為衡量一款無人機(jī)先進(jìn)程度的重要指標(biāo)之一，一般需要達(dá)到60%-80%左右，但是美國已有無人機(jī)達(dá)到全復(fù)合材料結(jié)構(gòu) (復(fù)合材料用量達(dá)到90%以上) 。
復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在無人機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用
聚丙烯腈基碳纖維與 Nomex 蜂窩材料被廣泛應(yīng)用于無人機(jī)的機(jī)體外殼、機(jī)翼蒙皮與前緣；
PAN 基碳纖維板與泡沫材料復(fù)合制成的泡沫夾心復(fù)合材料或聚丙烯腈基碳纖維管被大量用作無人機(jī)主梁；
Kevlar纖維材料應(yīng)用于螺旋槳、機(jī)身、連接件等部位以大幅提高抗疲勞強(qiáng)度與抗沖擊能力。
中大型無人機(jī)主承力結(jié)構(gòu)采用金屬，其余采用復(fù)合材料，中小型無人機(jī)采用碳纖維、玻璃纖維及其混雜材料，無人戰(zhàn)斗機(jī)采用碳纖維復(fù)合材料，芳綸纖維等。小型低速無人機(jī)采用碳纖維、芳綸纖維、紙蜂窩以及木質(zhì)材料。
由于無人機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不需要考慮人的生理承受能力限制，能更專注的針對無人機(jī)的機(jī)動(dòng)性能進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其在材料選用上具有一些有別于載人飛機(jī)的特點(diǎn)。復(fù)合材料的應(yīng)用能夠在很大程度上提升機(jī)體的隱身能力。
首先，由于聚合物不具有導(dǎo)電性，因此，其能夠避免探測波散射場的形成；其次，復(fù)合材料的應(yīng)用對于結(jié)構(gòu)與功能有效結(jié)合來說起著非常重要的作用，例如通過對結(jié)構(gòu)型隱身材料的應(yīng)用，能夠大大降低機(jī)體對雷達(dá)探測波的反射; 最后，復(fù)合材料的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)機(jī)體的整體性，從而通過光滑、一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到隱身的目的，避免接縫、釘子等不光滑設(shè)計(jì)導(dǎo)致對探測波的散射?？偠灾?，這些設(shè)計(jì)有效提升了無人機(jī)的隱蔽性。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，世界各國都在無人機(jī)上大幅度使用以碳纖維復(fù)合材料為主的先進(jìn)復(fù)合材料，占到了結(jié)構(gòu)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 60%-80%；使機(jī)體減質(zhì)量 25% 以上。從開始的非承力結(jié)構(gòu)，無人機(jī)越來越多承力結(jié)構(gòu)采用了碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造。
無人機(jī)復(fù)合材料共固化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
想要更好的減重，增加任務(wù)載荷，延長續(xù)航時(shí)間，復(fù)合材料的輕量化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代無人機(jī)設(shè)計(jì)的趨勢，而輕量化趨勢就是結(jié)構(gòu)整體化設(shè)計(jì)與制造。
隨著復(fù)合材料用量的增大，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度不斷攀升，能夠充分發(fā)揮復(fù)合材料的潛力、大幅降低重量，進(jìn)一步簡化裝配關(guān)系的整體化結(jié)構(gòu)，縮短生產(chǎn)工序，顯得非常有意義。
無人機(jī)結(jié)構(gòu)一般采用板、梁、肋結(jié)構(gòu)分別成型，然后通過室溫膠接裝配，首先膠接單側(cè)板件與骨架，其次與另外一個(gè)板件進(jìn)行室溫膠接，膠接質(zhì)量無法監(jiān)測。本項(xiàng)目擬通過摸索，建立一種壁板與梁膠接共固化一次成型(中溫固化)，粘接強(qiáng)度更大，可靠性更高，部件裝配的周期更短，成本大幅度降低，而且能夠減少連接件的使用。
共固化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)具有先進(jìn)性，能夠更好的發(fā)揮復(fù)合材料可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、比強(qiáng)度大、比模量高的優(yōu)勢，能夠進(jìn)一步進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，從而達(dá)到系統(tǒng)減重、任務(wù)載荷增加，續(xù)航時(shí)間延長等目的。
復(fù)合材料的應(yīng)用部位已由非承力部件及次承力部件發(fā)展至主承力部件。發(fā)展方向也趨向大型化、整體化和低成本化，復(fù)合材料整體成型技術(shù)通過減少復(fù)雜、大型結(jié)構(gòu)的零部件裝配和緊固件數(shù)量來實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料制件的輕質(zhì)、高效、低成本。復(fù)合材料整體成型技術(shù)中優(yōu)先選擇共固化成型技術(shù)，該技術(shù)制造的復(fù)合材料制件結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、變形量小。（來源：互聯(lián)網(wǎng)）
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