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  2. 復合材料在無人機上的應(yīng)用
    2017-02-06 13:12:00 作者:本網(wǎng)整理 來源: 中國復合材料學會 分享至:

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        現(xiàn)代戰(zhàn)爭已是坦克、大炮、飛機、軍艦多兵種之間有機配合,空地海天電一體的立體戰(zhàn)爭。其技術(shù)之先進、殺傷力之強和危險性之大,都是前所未有的。而無人機以其體積小、重量輕、機動性好、飛行時間長和便于隱蔽為特點,尤其是因其無人駕駛,特別適合于執(zhí)行危險性大的任務(wù),故在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中正發(fā)揮著越來越大的作用。

        作為一種新型航空作戰(zhàn)武器,從集體平臺技術(shù)觀點看,其具有下列共同的技術(shù)特點和要求:低成本、輕結(jié)構(gòu)、高隱身、長航時、低使用壽命、長儲存壽命。上述這些特點和要求給無人機的機體結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了嚴峻的挑戰(zhàn),也給復合材料的應(yīng)用帶來了獨特的需求和良好的發(fā)展機遇。

        減重是飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計永恒的主題。對于無人機來說,只有將結(jié)構(gòu)數(shù)量系數(shù)控制在30%以下才能騰出重量空間讓給燃油、有效載荷、補償隱身等帶來的增重,滿足輕結(jié)構(gòu)、長航時等要求。為減重,在無人機上必將大量使用復合材料,特別是先進復合材料。復合材料具有比強度和比剛度高、熱膨脹系數(shù)小、抗疲勞能力和抗振能力強以及可設(shè)計性強、易于整體成型等特點,將它應(yīng)用于無人機結(jié)構(gòu)可以減重20%~30%。

        據(jù)統(tǒng)計,目前世界上各種先進的無人機復合材料的用量一般占機體總重的60%~80%。如“捕食者”除機身大梁外全機由復合材料制成;“暗星”全機采用復合材料外加吸波涂層,滿足其高隱身性能的要求;X-47B無人作戰(zhàn)飛機 90%機體表面由碳纖維復合材料覆蓋;X-37無人空天飛機機體結(jié)構(gòu)采用雙馬來酰亞胺預(yù)浸料制造。

        小型無人機采用泡沫夾層結(jié)構(gòu)等新式構(gòu)型,泡沫夾層結(jié)構(gòu)重量輕、具有較大的彎曲剛度和強度。泡沫夾層結(jié)構(gòu)是承載效率較高的結(jié)構(gòu)形式,對于小型無人機,不僅一般結(jié)構(gòu)可以采用,主要承載結(jié)構(gòu)也可采用。思瑞安AIREX?泡沫制品是全球優(yōu)質(zhì)的夾芯材料,這種產(chǎn)品含50%-96%的空氣,這不僅可以減少原材料的消耗,而且可以減輕重量和降低成本。將其用作芯材置于玻璃鋼結(jié)構(gòu)之間,可以實現(xiàn)夾層結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)跟傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比重量可以降低50%以上。

        無人機用復合材料設(shè)計標準制定無人機不需要考慮人的生理承受能力,為充分發(fā)揮復合材料的性能優(yōu)勢,可以設(shè)計比有人機更低的安全系數(shù),為了達到更高的靈活機動性能,無人機可以設(shè)計較大的過載荷系數(shù),達到15~20g 。

        此外,無人機由于經(jīng)常出現(xiàn)在敵方的防空和雷達監(jiān)測的空域中,對隱身設(shè)計提出了更高的要求。現(xiàn)代隱身技術(shù)主要有材料隱身、涂層隱身、等離子體隱身、結(jié)構(gòu)細節(jié)設(shè)計隱身等手段,毫無疑問,復合材料為隱身技術(shù)提供了更良好的制造條件。

        低成本、高效費比是無人機的顯著特點。采用整體化成形技術(shù)對于減少復合材料部件結(jié)構(gòu)數(shù)量、降低使用和維護費用、節(jié)約成本、提高效率具有重要的作用。近年來,工程上,已經(jīng)能夠用RTM 和RFI 成型工藝方法制造復合材料構(gòu)件,但是國內(nèi)尚沒有將這種成型工藝方法制造復合材料構(gòu)件批量應(yīng)用到具體型號上。

        無人機應(yīng)用是在人飛上藍天后,又一個重大的科技進步,無論如何,積極地開展復合材料在無人機上各種關(guān)鍵技術(shù)的研究和應(yīng)用,必將使無人機各項性能指標邁上一個新的臺階。

     

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    責任編輯:龐雪潔


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