全球鹰无人机世界闻名,由美国诺斯罗普·格鲁曼公司自2001年研制生产,经历多次更新迭代,性能趋近完善。为了提高续航,采用太阳能动力驱动的同时,对无人机机翼进行重新设计,采用碳纤维复合材料制作,飞行时间更长。
 
高模量碳纤维在太阳能无人机中的应用
 
高模量碳纤维在太阳能无人机中的应用
 
高空长航时无人机的用途多为侦查和通信,在双翼翼面需要铺设大面积的太阳能电池,才能保证任务系统和动力系统的长时间运转。为了达到这种需求,需要无人机的设计采用较大的展弦比,减少飞行的阻力,提高升阻比,提高启动效率。
 
既要搭载大面积太阳能板,又要满足大展弦比的设计需求,就需要太阳能无人机采用更轻质,更高强度和刚度的复合材料。这个时候高模量碳纤维复合材料的利用价值就体现出来了,超强的结构强度和抗变形能力,较铝合金更轻的质地,让它更加出类拔萃。
 
全球鹰无人机除了机身是铝合金材质外,其他结构部件中大部分都采用了高模量的碳纤维复合材料,站整体重量的65%。
 
全球鹰高空长航时无人机,除机身采用了铝合金以外,其他结构件大量采用了先进纤维复合材料,而且复合材料占结构总重量高达65%。机翼部分由沃特飞机工业公司(Vought Aircraft Industries)建造,跨度为116.2英尺,每个外部吊舱的硬点最大为1000磅。
 
同时为了满足弯曲刚度等性能要求,全球鹰无人机四梁式承扭盒的I型梁结构完全采用高模量碳纤维增强环氧树脂预浸料制造,其中0°铺层占50%、其他铺层占50%。
 
彩虹太阳能无人机
 
中国对于碳纤维无人机的重视
 
全球鹰无人机是由美国人发明的,他们在此领域具备更多的经验和数据累积,因此想要突破该领域的技术壁垒非常困难的。但中国一直在努力,并且已经通过自己的实力,证明了在无人机领域,我们也能玩得转。
 
2017年由中国航天科技集团公司十一院自主研发的新型彩虹太阳能无人机完成临近空间飞行试验,从而打破了国外技术垄断。先进的无人机包含了大量如材料、设计、通信、电子等多个高端领域技术的掌握和应用,只有在这些领域完成自主掌控,才不会被其他国家扼住喉咙。
 
太阳能无人机等航空航天领域的科研探索,需要巨量的经济投入,更需要海量的技术人才的加入,才能实现真正的自主独立。相信依托太阳能无人机等项目的带动,并配套研发高模量碳纤维、新型太阳能电池、新型储能手段等技术和产品,将有助于进一步推动我国航空航天产业的发展。