今年12月摩洛哥的HevenDrones公司推出了H2D200系列,该系列是一款利用氢气动力的碳纤维无人机,以氢能为动力来源,碳纤维为身体躯干。该类型无人机载荷4.5公斤,具备510公里飞行距离,飞行时间可达4小时。目前较为常用的无人机有铝、钛和碳纤维等材料制成,而常规动力为燃油或电能,以氢能为动力实属罕见。那氢动力+热塑性碳纤维+无人机的组合会是未来小型飞行器的发展趋势吗?
  
 
  热塑性碳纤维可应用于无人机生产中
  
  首先我们需要先从碳纤维无人机一个部分进行讨论,目前主流的碳纤维无人机多为热固性碳纤维复合材料制成,其中以碳纤维+环氧树脂的组合居多,该类碳纤维复合材料制备难度较低,可批量化生产,同时具备的综合性能也并不弱。而热塑性碳纤维很可能作为未来热固性碳纤维的升级版,更全面的应用在各个领域,国内外很多机构和企业竞相探究。从理论上来说,热塑性碳纤维确实可以应用在无人机的生产制造上,而且已经有了一些尝试和成果。
  
氢动力+热塑性碳纤维+无人机会是趋势吗?
 
  热塑性碳纤维无人机具备的优势介绍: 
  
  1、轻质结构:热塑性碳纤维复合材料密度同样较低,制作中大型无人机时,同样具有轻量化的优势。 
  
  2、高强度高模量:部分热塑性碳纤维具备极高的抗拉强度和模量,可确保无人机在飞行过程中更稳定。 
  
  3、耐用性:热塑性碳纤维复合材料抗冲击性更好,有助于承受飞行过程中遇到的压力和应变,降低振动。 
  
  4、易于设计:热塑性材料提供设计灵活性,可以一体化、智能化加工,便于模制成复杂的形状。 
  
  5、高效加工:热塑性塑料可以使用多种技术成型,如注塑成型或热成型,还支持重塑、焊接等加工方式。
  
  6、可回收利用:与热固性碳纤维不同,热塑性碳纤维可以熔化和重塑,便捷回收碳纤维原丝,环保性高。 
  
 
  热塑性碳纤维会推高无人机价格吗?
  
  单纯的比较热塑性和热固性碳纤维复合材料的话,前者的价格是后者的好几倍。目前全球可以批量生产连续碳纤维增强热塑性复合材料的企业并不多,产能相对热固性碳纤维少的可怜,但极强的机械性能和可重塑加工的方式,又决定了它具备极高的使用价值,这些因此都推高了热塑性碳纤维复合材料的整体售价。现阶段,如果使用热塑性碳纤维替代热固性碳纤维,制作碳纤维无人机,需要投入的成本会大幅上涨。
  
  不过制作热塑性碳纤维无人机,原材料只是成本中的一部分,另外还有一些重要的因素需要综合参考,而且还需要加入时间的维度,从长远的角度来思考热塑性碳纤维无人机的发展是否合理。
  
 
  制约热塑性碳纤维无人机价格的因素
  
  1、材料成本:热塑性碳纤维复合材料价格更高,而且占据整体成本中较大的部分。 
  
  2、制造工艺:热塑性碳纤维复合材料未来可实现自动化、智能化生产,设备投入较大,但产能可大幅提升,前期成本高,后期可拉低成本。
  
  3、设计复杂性:无人机自身的结构和形状的复杂程度,决定生产周期和难度,影响成本。
  
  4、技术进步:随着时间的推移,材料和制造技术会有所提升,从而降低生产成本和时间。
  
  5、市场应用: 热塑性碳纤维无人机的市场接纳度和应用效果,会影响成本和售价。
  
  热塑性碳纤维无人机作为一个产品,是具有商品的价值和意义的,同时生产成本和售价也会受到市场的影响和制约。未来热塑性碳纤维复合材料的产能井喷,加工设备和技术更成熟,无疑会降低它的整体价格。
  
 
  氢动力+热塑性碳纤维+无人机会是趋势吗?
  
  随着H2D200系列氢动力碳纤维无人机的问世,是否意味着氢动力+热塑性碳纤维+无人机的组合具有极大的潜力,成为未来无人机发展的趋势呢?其实这个问题,在当下很难回答。关于氢动力的研究一直在进行,尤以日本一些老牌企业为例,如本田、铃木等,几十年的研究并未能得到相对成熟的氢能解决方案,即便是日本相对成熟的汽车产业,也没有可靠的氢能方案。
  
  氢动力热塑性碳纤维无人机确实是一个不错的方向,它具备一下的潜在优势:
  
  1、零排放:氢动力能源唯一的副产品是水蒸气,这使得氢动力无人机环境友好,在运行过程中温室气体排放量为零。 
  
  2、更长的续航时间:氢能源具有高能量密度,与传统能源相比,可能提供更长的飞行续航时间。 
  
  3、减轻重量:与传统能源相比,氢能源本身的重量更轻,有助于提高无人机的整体性能。 
  
 
  但氢动力热塑性碳纤维无人机也存在一些问题: 
  
  1、安全:氢能源高度易燃易爆,在氢动力系统的设计和运行中必须仔细实施安全措施。 
  
  2、成本:开发和制造储氢相关基础设施的成本可能很高,如储氢瓶等。 
  
  3、技术成熟度:无人氢动力技术仍在不断发展,目前来看远没有达到成熟的阶段。
  
氢动力+热塑性碳纤维+无人机的目前还只是概念,实现上具有较高的难度,而且后续量产及售后维护都会面临很多的问题。当下应该先解决如何高效、安全、便捷的使用氢能源的问题,以此为基础,才能更放心的应用在多个行业领域。
 
  
  其次智上新材料认为热塑性碳纤维复合材料的研究同样重要,现阶段连续碳纤维热塑性复合材料的制备受限于技术,很难稳定产出,更别说后续的加工和回收。目前国内从事连续碳纤维热塑性复合材料研究的机构有很多,但稳定产出该型复合材料的企业却很少,想要氢动力热塑性碳纤维无人机真正的应用于日常生活,还需要走很长的路。