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為滿足高強(qiáng)度輕型或高載荷輕型無(wú)人機(jī)先進(jìn)要求，需采用特殊工藝或輕量化的材料
通常來(lái)講無(wú)人機(jī)的續(xù)航是一大難題，除了可以采用提升電池容量或者探索新的動(dòng)力來(lái)源以外，人們可以通過(guò)先進(jìn)的材料和制造工藝來(lái)減少動(dòng)力的消耗，達(dá)到提升續(xù)航時(shí)間的目的。下面是一些無(wú)人機(jī)輕量化材料的創(chuàng)新方案。
和傳統(tǒng)金屬材料相比，塑料具有結(jié)構(gòu)重量輕、大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)易于成型、設(shè)計(jì)空間大、比強(qiáng)度和比剛度高、熱膨脹系數(shù)小等諸多優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)該工藝可直接應(yīng)用于無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)上，對(duì)減輕空機(jī)身重量、增加有效載荷、提高安全性和隱身性具有重要的作用。但是一些特殊用途的無(wú)人機(jī)，需要更好的韌性和耐候性，就需要比塑料更先進(jìn)的材料。
小型無(wú)人機(jī)的代表，如英國(guó)Bug無(wú)人機(jī)。它有效載荷能力高達(dá)50g。它還能夠承載高達(dá)100克的有效載荷，同時(shí)仍保持在 250 克的重量限制內(nèi)。該飛行器可容納一系列有效載荷系統(tǒng)，例如麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、白光/紅外 (IR)/紅光、可互換鏡頭、測(cè)繪相機(jī)、熱像儀和分心裝置等先進(jìn)性能。
一、碳纖增強(qiáng)材料
碳纖維是一種含碳量在95%以上的高性能富碳材料，其具有：低比重(鋼材的1/4)、高強(qiáng)度(鋼材的7倍)、電導(dǎo)率高、耐磨性好、高溫環(huán)境惰性好等特點(diǎn)，被稱為“材料之王”。碳纖維增強(qiáng)PC、PA等材料用于制作機(jī)翼、起落架、機(jī)身等能顯著提高材料強(qiáng)度，降低整機(jī)重量。
二、輕量化鍍金屬防波套
金屬化高分子PBO纖維，是由美國(guó)空軍空氣動(dòng)力學(xué)研發(fā)人員，于上世紀(jì)60年代由美國(guó)斯坦福研究所SRI實(shí)驗(yàn)室，針對(duì)航空航天材料的設(shè)計(jì)需求而專項(xiàng)研發(fā)。
以一架傳統(tǒng)商業(yè)客機(jī)531米防波套為例進(jìn)行對(duì)比，傳統(tǒng)36AWG A-A-59569鍍鎳銅防波套，重量為重量33.56kg，而金屬化高分子PBO纖維重量?jī)H為5kg，減重達(dá)到28.56kg以上，減重幅度達(dá)到85.10% 。同時(shí)具有與金屬機(jī)械和溫度相位穩(wěn)定、低衰減、屏蔽效果高、柔韌性能好、重量輕等優(yōu)異性能于一身的特種功能，可廣泛適用于輕型無(wú)人機(jī)，特種航空航空飛行器等特殊要求。
PBO鍍金屬纖維絲編織而成的防波套可承受耐彎折50000次（90°-120°循環(huán)彎折），自身沒有任何裂痕和損壞等。
三、3D打印結(jié)構(gòu)件
3D打印提供的高度自由設(shè)計(jì)和集成能，為高度定制的輕量化無(wú)人機(jī)提供了新的道路。例如，一個(gè)輕量級(jí)的3D打印框架，可以省去無(wú)人機(jī)中的許多小部件，將它們整合成一個(gè)具有集成空腔和配件的一體化部件。除了減少材料使用和節(jié)約成本外，這還可以大大縮短定制幾何形狀的交貨時(shí)間，否則通過(guò)傳統(tǒng)制造，可能需要幾周或幾個(gè)月的時(shí)間來(lái)采購(gòu)。
四、納米注塑材料
納米注塑成型技術(shù)(NMT，NanoMoldingTechnology)，是金屬與塑料以納米技術(shù)結(jié)合的工法，先將金屬表面經(jīng)過(guò)納米化處理后，塑料直接射出成型在金屬表面，讓金屬與塑料可以一體成型。
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