Applicazione di materiali compositi nel settore UAV

A causa delle differenze nei campi di applicazione e dell'uso previsto, gli UAV (veicoli aerei senza pilota) differiscono in modo significativo dagli aeromobili con equipaggio convenzionali in termini di materiali di produzione e strutture per la cellula. Durante la progettazione di aeromobili con equipaggio, la considerazione principale è la sicurezza umana, che impone standard e requisiti rigorosi sul quadro strutturale e sulla capacità del carico del materiale. Al contrario, gli UAV non devono tenere conto della sicurezza dei passeggeri, consentendo una maggiore flessibilità nella progettazione strutturale e nella selezione dei materiali. I materiali compositi, con la loro rigidità, resistenza, resistenza alle vibrazioni e affaticamento, e un coefficiente di espansione termica bassa, sono diventati la scelta preferita per la produzione UAV.

(I) Aree di applicazione dei materiali compositi negli UAV

1. Componenti strutturali: La struttura principale, le ali, le pinne di coda e altri componenti degli UAV possono essere fabbricati utilizzando materiali compositi. Questi materiali offrono proprietà leggere, alta resistenza, eccellente resistenza alla fatica e resistenza all'impatto, migliorando la durata della UAV e le prestazioni di volo.

2. Alloggi a motore: I componenti principali degli UAV, come motori e controller, possono anche essere protetti usando materiali compositi. Questi materiali forniscono un'eccellente schermatura elettromagnetica, riducendo efficacemente le interferenze e garantendo il funzionamento stabile dei sistemi elettrici dell'UAV.

3. Componenti di gestione termica: Gli UAV generano calore significativo durante il volo. I materiali compositi possono essere utilizzati per produrre componenti di dissipazione del calore, garantendo un'efficace gestione termica e un funzionamento stabile dell'UAV.

4. Sistema di alimentazione: I materiali compositi sono sempre più utilizzati nei sistemi di carburante UAV. Ad esempio, i serbatoi di accumulo di idrogeno composito possono conservare il combustibile per idrogeno, fungendo da fonte di energia per gli UAV.

5. Alloggi per sensori: Gli UAV trasportano vari sensori come GPS, barometri e giroscopi. I materiali compositi possono essere utilizzati per produrre alloggi leggeri e ad alta resistenza che proteggono questi sensori dai fattori ambientali, garantendo accuratezza e stabilità.

(Ii) Processi di produzione di componenti UAV compositi

1. Processo di stampaggio autoclaveIl processo di stampaggio autoclave garantisce componenti compositi leggeri e di alta qualità con contenuto di resina uniforme e proprietà meccaniche superiori. Questo processo è preferito per la produzione di strutture con carico UAV e componenti ad alta velocità. Tuttavia, la sua efficienza economica è relativamente bassa a causa degli elevati requisiti di attrezzatura, degli investimenti iniziali significativi e degli alti costi di elaborazione. Di conseguenza, le tecniche di stampaggio a bassa temperatura a bassa pressione sono spesso utilizzate come alternativa nella produzione UAV.

2. Processo di modanatura della borsa a vuotoIl processo di stampaggio della borsa a vuoto è conveniente, che richiede investimenti minimi, ottenendo i risultati di produzione desiderabili. Inoltre, è relativamente facile da usare e ampiamente applicabile. Tuttavia, la bassa pressione di stampaggio ne limita l'uso ai componenti compositi con requisiti di qualità più bassi. Questo processo è comunemente usato in piccoli UAV a bassa velocità. Esistono due metodi principali: layup pre -preg e layup bagnato. Prepreg Layup si traduce in una distribuzione di resina più uniforme, offrendo una maggiore stabilità e qualità.

3. Processo di stampaggio a compressioneIl processo di stampaggio a compressione è efficiente, facile da funzionare e conveniente, fornendo al contempo un'elevata pressione di stampaggio. Questo processo bilancia il costo e la qualità nella produzione UAV ed è particolarmente adatto per la produzione di strutture composite in schiuma. Il processo prevede due passaggi chiave: (1) fabbricazione del nucleo in schiuma e laminazione della pelle e (2) pressione e cura della muffa. Nella produzione di pannelli delle ali UAV, questo processo migliora significativamente la precisione e l'estetica. La corretta selezione della macchina pressante è fondamentale per ottenere risultati ottimali di stampaggio.

4. Tecnologia di stampaggio a bassa temperaturaLa tecnologia di stampaggio a bassa temperatura offre vantaggi in termini di costi e efficienza energetica. Questo processo può curare la resina polimerica a bassa temperatura a 60–80 ° C, rendendolo un integratore praticabile allo stampaggio autoclave. Supporta una vasta gamma di dimensioni dei componenti e consente la cura diretta a temperatura ambiente e la pressione atmosferica, portando ad un'adozione diffusa nella produzione UAV. Rispetto alle tecniche di stampaggio ad alta temperatura, lo stampaggio a bassa temperatura riduce i costi di produzione mantenendo la qualità. Per ottimizzare i risultati, sono essenziali continui miglioramenti nelle formulazioni di resina e nei materiali pre -preg a bassa temperatura.