无人飞行器的出现由来已久,最早应用在飞行领域中。1849年的第一次意大利独立战争中,当时的奥地利使用了无人气球绑定可控制时间的炸弹,这当然是一种比较简陋的使用方法,但是却有着重大的意义。无人飞行器在不断的升级,工程师开发出新型的无人机,目的是为了更好的完成任务,降低伤亡和监测。随着无人机技术的更新,以及其他领域的拓展,现在的无人机在民用领域大放异彩。
 
碳纤维无人机的过去和未来
 
无人机不断升级,重量却在下降
 
用于交通运输的民用客机,体重可达数十吨,嫣然一个庞然大物,而对比起来,无人机的体型和重量就小了很多。同时无人机的载荷有限,飞行速度和距离也限制较大。如何提升无人机的载荷和飞行距离是急需解决的问题,原先的无人机采用铝合金材质,通过精确的设计,选择合理的架构,已经降低了一部分自重。
 
但是铝合金毕竟是金属材质,无论如何通过设计和架构,也无法避免密度过大的问题,所以引入新型材料就成了突破口,各种复合材料就成了实验室研究的对象。
 
复合材料的过往
 
早在1940年,玻璃纤维增强复合材料(GFRP)就已经有了实际的使用案例。1944年,第一架复合材料制成的飞行器在美国实验飞行。
 
在1960年代初期,复合材料以“预钉”的形式使用,由环氧树脂预浸纤维塑料(FRP)增强,成为新型的复合材料。在AV-8B rier的机翼和前机身以及A-320的机尾以及其他飞行器经常见到。
 
碳纤维无人机的过去和未来
 
碳纤维无人机应运而生
 
随着复合材料在的成功应用,无人机也出现了复合材料材质的。2009年,根据对200个无人机模型的调查发现,所有模型都具有复合材料组件,其中使用碳纤维制造的无人机机身的案例非常多。
 
为了提升无人机的有效载荷能力和飞行距离等性能,碳纤维增强复合材料(CFRP)也诞生了,直至现在,市面上绝大部分的高端无人机都是使用碳纤维复合材料打造的。
 
碳纤维复合材料根据树脂基本的属性,可以分为热固性和热塑性2种,目前以热固性(加热时固化)为主。与同样体积的金属对比,碳纤维复合材料自重轻,强度高。通过数据显示,钢制结构的重量约为碳纤维结构的5倍。
 
碳纤维无人机的未来
 
数据显示,在2007年和2008年,生产了231吨和247吨复合材料来支持无人机,预计到2018年,市场将生产738吨机身结构。目前在民用无人机行业,我国的大疆拔得头筹,在美国占得60%-70%的份额。而提到无人机的未来,随着热塑性碳纤维的崛起,无人机的性能将会有更大的提升。