先进复合材料在无人机上的应用

120研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2018.11 (上)1 先进复合材料在无人机上的应用优势1.1 重量轻不可否认，无论是在强度还是刚度等性能上，复合材料都比普通材料具有更大的优势，且复合材料的可塑性相对较强，目前已经在航空领域得到了非常重要的应用，例如在我国的民用飞机B-787中，其复合材料含量已经高达50%。

其中，复合材料的重量轻是其得到广泛应用的重要优势之一。

重量会在很大程度上限制飞机的整体性能。

无人机的设计中虽然没有关于“人”的相关设备与装置，然而其增加了通信与控制中心的重量。

与此同时，目前无人机的侦察方式已经由战术型向战略型转变，从而能够有效替代有人机，实现对区域的实时监控。

减小无人机重量是提升无人机使用寿命、续航时间的重要措施。

相较于有人机，设计人员无需顾虑人类的生理需求，只需最大程度提升飞机的航行时间即可，与铝合金相比，先进复合材料的强度竟高于其十倍，因此，高强度又轻巧的复合材料是满足无人机性能设计的最佳选择。

1.2 提升机体隐身能力复合材料的应用能够在很大程度上提升机体的隐身能力。

首先，由于聚合物不具有导电性，因此，其能够避免探测波散射场的形成；其次，复合材料的应用对于结构与功能有效结合来说起着非常重要的作用，例如通过对结构型隐身材料的应用，能够大大降低机体对雷达探测波的反射；最后，复合材料的应用可以实现机体的整体性，从而通过光滑、一体化的结构设计达到隐身的目的，避免接缝、钉子等不光滑设计导致对探测波的散射。

总而言之，这些设计有效提升了无人机的隐蔽性。

1.3 使用寿命长相较于有人机，无人机的存储时间应该更长，因此，这要求制造材料需要具有较强的防腐蚀性、刚度以及强度等。

与一般材料相比，复合材料的性能则更加优异，例如环氧基体，这是在无人机中应用最为广泛的材料之一，其具有非常强大的抗酸性、耐碱性以及抗溶性等，且强度与刚度等性能也远高于普通金属材料，例如碳纤维复合材料的密度仅为钢的五分之一，但强度却是其五倍，是铝的四倍。

先进复合材料在无人机上的应用及关键技术随着无人机技术的发展，先进复合材料正在大量应用于无人机中，以满足不断增长的无人机性能需求。

本文将探讨先进复合材料在无人机上的应用情况，以及实现这些应用所需要的技术要素。

先进复合材料在无人机中最常用于制造机头和机身。

机头主要用于支撑电子设备，如物联网感知设备和无线信号发射机，而机身则用于承载无人机的动力系统和其他电子设备。

先进复合材料正在大量应用于制造无人机机头和机身，以替代传统的金属材料，有利于减轻整机的重量和体积，同时保持其结构的稳定性和刚度。

在无人机的动力系统中，先进复合材料也可用于制造螺旋桨和电动机，以满足无人机运行时质量尽量轻、力矩性能高的要求。

这类复合材料具有较低的摩擦系数和磨损系数，因此可有效减少摩擦和磨损，提高螺旋桨和电动机的稳定性和可靠性。

此外，基于先进复合材料，可以制造出高性能的风力推进系统，克服现有风力推进系统的缺点，提高无人机飞行距离和飞行速度。

在无人机上应用上述复合材料所需要的核心技术要素包括：第一，基于复合材料的协同设计。

复合材料运用于无人机应用时，既需要考虑到材料特性和结构功能，也需要将电子设备和飞行控制系统进行有效地结合。

第二，复合材料的加工技术。

有效的复合材料加工技术可以帮助无人机制造商更快捷、更高效地完成一架完整的无人机。

第三，复合材料的故障诊断技术。

该技术可以帮助无人机制造商实时监测复合材料结构的性能状况，有效地发现运行中可能产生的异常现象，从而有效地提高无人机的可靠性。

综上所述，当今无人机的发展使用先进复合材料的应用越来越受到重视，复合材料的应用有助于提高无人机的性能、减少其重量和体积，以及提高其结构的稳定性和可靠性。

为实现这些应用，无人机制造商需要掌握协同设计、加工技术和故障诊断技术等核心技术要素，以保障无人机的高效安全运行。

以上就是有关先进复合材料在无人机上的应用及关键技术的介绍，希望能够为您提供参考。

复合材料在航空领域的用途航空工业的发展从来都是以技术进步为驱动力的，而复合材料作为一种新型材料，在航空领域的应用越来越广泛。

复合材料具有高强度、轻质化、耐腐蚀、低热膨胀系数等优点，可以有效提高飞机的性能和安全性。

本文将重点介绍复合材料在航空领域的用途。

1. 结构件应用复合材料在航空领域广泛应用于飞机结构件上，如机身壁板、翼面、垂尾等。

相比于传统金属材料，采用复合材料可以显著减轻结构重量，降低燃油消耗，并提升飞机整体性能。

复合材料的高强度和抗冲击性能可以提高飞机的结构强度，增加安全性。

2. 动力系统应用复合材料在航空领域的另一个重要应用是动力系统上，如发动机叶片、气门、涡轮等。

复合材料可以耐高温、耐磨损、降低噪音和振动，使得动力系统具有更好的性能和可靠性。

同时，采用复合材料制造发动机部件还可以减轻重量，提高燃烧效率，降低机身油耗。

3. 内饰及设备应用除了结构件和动力系统，复合材料还被广泛应用于飞机的内饰及设备中。

例如客舱内部的座椅、行李架、蒙皮等都可以采用复合材料制造，不仅能够提供更好的舒适性和安全性，还能够减轻飞机自身重量，降低能耗。

4. 航空器维修与保养在航空器维修与保养方面，复合材料也起到了重要的作用。

由于其优异的耐腐蚀性能和良好的可靠性，使用复合材料制造的零部件不仅具有较长的使用寿命，而且在维护过程中需要投入较少的时间和费用。

因此，在航空器维修与保养中广泛采用的一种做法就是使用复合材料替换原有金属零件。

5. 其他应用除了以上提到的主要领域，航空工业还会在其他方面应用复合材料。

例如，在无人机制造中，采用复合材料能够提供更好的机动性能和稳定性。

此外，在航天器设计中，使用复合材料可以减轻重量并提供更好的抗辐射和抗高温能力。

结论复合材料在航空领域的应用越来越广泛，对于提升飞机整体性能和安全性起到了重要作用。

随着科学技术的进步和人们对于环保和节能要求的日益增强，相信复合材料在航空领域将会有更大的发展前景，并将持续推动这一行业向更加先进和可持续方向发展。

复合材料在无人飞行器上的应用无人飞行器往往比传统的飞机更小并具有有限的燃油容量，其飞行时间往往显著低于载人飞机。

要提升无人飞行器的航程，那就要考虑减重了。

复合材料有助于无人机的设计和减重，对性能、寿命的提升也有有重要的意义。

什么是复合材料？复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。

无人飞行器使用复合材料的目的是为了减重，所以选用的是非金属基体。

非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。

增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。

复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。

其特点是比重小、比强度和比模量大。

例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。

复合材料在无人飞行器上的应用复合材料应用于无人飞行器的主体结构，可以减重25%~30%。

据有关资料显示，目前世界上各种先进无人飞行器的复合材料用量占机体结构总重60%~90%。

无人飞行器上复合材料性能的优越性主要体现在以下几点：1、在保持同等结构强度和刚度、保持同等结构和尺寸大小的要求下，可以明显减重达25%~35%。

2、复合材料本身的可设计性使得无人飞行器在不改变结构重量的前提下，可以进行刚度和强度的优化，提高材料的利用率，同时也能满足大面积、整体成型的特定需求。

3、复合材料的耐腐蚀性、耐疲劳性能增加无人飞行器的使用寿命。

4、复合材料机体结构中可以根据需要埋入各种类型的驱动材料、控制芯片和传感器，形成智能材料、结构，实现对飞行器的实时监控。

在一般情况下，碳纤维复合材料使用热固性树脂，其在加热时发生固化时，作为基本的结构组成与碳纤维结合。

这使得材料的重量比玻璃钢复合材料更轻、强度更大，即使与金属相比。

芳纶纤维/环氧树脂复合材料已用于螺旋桨结构，因为它比碳纤维更轻。

包装世界Packaging World科学创新复合材料结构与功能及在无人机领域的应用马瑛剑中航通飞华南飞机工业有限公司摘要：随着科技的进步，近几年来，我国研发出了各种新型的材料，复合材料就是其中的一种，并且在各个领域都得到了广泛的应用。

本文内容主要关于复合材料的概述，其中叙述了复合材料的概念和分类，还包括复合材料在无人机中的应用现状，复合材料结构和功能在无人机领域中的应用以及无人机中复合材料的制作工艺。

关键词：复合材料；结构与功能；无人机在二十一世纪中，材料、能量、信息技术是现今社会的三大核心产业，由于它们的重要性，因此各个国家都高度重视这三种产业的发展现状和发展趋势。

就材料来说，它不仅仅只是社会经济的主要支撑，还是各个产业构建和发展的基础，更是国家高新技术发展的关键。

一、复合材料概述（一）合材料的概念复合材料在客观上的概念就是运用当代先进的科学设备将存在的，两种不同性质的材料组分相互优化融合在一起，进而形成一种新型材料。

在所研究的复合材料一般都满足以下几点条件：1、复合材料是一种人造的，自然界中不存在的材料，2、复合材料的组成成分必须是两种或者两种以上的材料；3、复合材料的结构具有可设计性的特点；4、复合材料需综合组合材料的优点，并且使各组合材料互补。

（二）复合材料的分类复合材料按材质分类可以分为金属材料和非金属材料，按照结构来分，又可以分为以下几种1、纤维增强材料，就是将各种纤维材料融合到基体建筑中，以此来增加基体建筑的强度；2、夹层复合材料，将不同材质和性能的夹芯材料和表面材料相互组合，常见的夹层复合材料是芯体材料轻，硬度低，表面材料与芯体材料恰恰相反，硬度高并且薄，这是在无人机中最常用的复合材料。

3、细粒复合材料，顾名思义，细粒复合就是将不同材质的材料做成细粒状，然后在融入于基体建筑中；4、混合复合材料，是由各种不同具有增强性能的材料相互混杂在一起，后融入基体建筑中，这种复合材料比单纯增强一种材料有更强的抗冲击和抗疲劳的能力。

0引言无人机技术自诞生以来，轻量化一直是该研发领域追求的目标，碳纤维复合材料与传统金属材料相比，具有质量轻、强度高、耐疲劳等优点，因此碳纤维复合材料在无人机上的应用成为无人机领域主要的研究方向［1］。

碳纤维复合材料应用于无人机结构件的制造，能极大地改善和提高无人机的性能。

近年来，世界各国在无人机制造中大量使用碳纤维复合材料，使用量占其结构总量的60%～80%，可使机体减重25%以上［2］。

碳纤维树脂基复合材料是应用最广泛的碳纤维复合材料，由碳纤维与树脂复合而成，可增强机体的结合程度，提升材料的力学性能。

韩艳霞［3］采用环氧树脂基对碳纤维进行铺层设计，并采用有限元分析碳纤维树脂基复合产品，证实其具有优异的力学性能。

碳纤维复合材料作为一种特殊材料，其加工需要采用特殊的工艺。

刘向等［4］研究一种新型的无人机机翼一体成型技术，采用该技术的机翼表面均匀性好、平整度高、不易断裂，提高了机翼的整体性及使用寿命。

我国碳纤维复合材料的研发起步虽然较晚，但是经过科研工作者多年的努力，已拥有生产碳纤维复合材料的自主产权，并且应用碳纤维复合材料制造的无人机在农林植保、电力巡检、地理测绘、航拍等领域得到成熟的应用。

1碳纤维的制备过程碳纤维是高分子有机母体纤维在特定条件下进行热解制得到的一种新型纤维状材料，其含碳量在90%以上。

目前，碳纤维工业化生产采用的母体纤维主要有聚丙烯腈（PAN）纤维、沥青纤维和粘胶纤维，由这三大纤维生产出的碳纤维分别称为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。

沥青基碳纤维虽然碳化收率高、原料来源丰富、成本低，但是强度较低，因此其应用受到一定的限制；粘胶基碳纤维不仅制造工艺复杂，而且碳化收率低、产量小，成本相对较高；聚丙烯腈基碳纤维生产工艺简单，产品具备优异的力学性能，因此应用广泛，在市场中占据主流地位。

聚丙烯腈基碳纤维的制备过程分为预氧化、碳化、石墨化3个阶段。

1.1预氧化阶断（第一阶段）PAN原丝的预氧化一般在180～300℃的空气中进行。

先进复合材料在无人机上的应用及关键技术探讨发表时间：2019-11-11T15:36:28.293Z 来源：《基层建设》2019年第23期作者：罗小飞[导读] 摘要：随着科技技术的发展，无人机在诸多行业和领域内都得到了广泛应用，并有效的推动了行业发展，而经过不断的研究，一些先进的复合材料逐渐得到了开发，并在无人机上得到了应用。

中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽省合肥市 230088摘要：随着科技技术的发展，无人机在诸多行业和领域内都得到了广泛应用，并有效的推动了行业发展，而经过不断的研究，一些先进的复合材料逐渐得到了开发，并在无人机上得到了应用。

先进复合材料具有着诸多的性能优点，通过相应的关键技术对无人机的发展产生了巨大的影响，下面，本文就针对先进复合材料在无人机上的应用及关键技术进行探讨，来对其应用进行深入的了解。

关键词：先进复合材料；无人机；关键技术前言：无人机是一种通过无线电的遥控设备与程序控制的装置进行操纵的飞机类型，其十分得便捷和高效，在诸多工作中都发挥了重要的作用。

为了更好地实现其性能的提升，丰富其功能性，先进复合材料凭借其诸多的使用优点，逐渐在无人机上得到了广泛的运用，并通过关键技术促进了无人机的发展，而先进复合材料和其关键技术如何在无人机上进行应用，就是本文主要研究的内容。

1.先进复合材料的优势1.1质量轻先进复合材料在无人机的应用最主要的优势就是质量轻，无人机想要实现长距离和长时间的工作，是需要其具有轻盈的质量作为基础的。

往往重量对无人机整体的性能造成了限制，尽管无人机内减少了人的重量，但是在无人机内增加了一些通信和控制方面设施重量，为了实现对其整体质量的降低，就需要从其材料方面进行考虑。

先进复合材料就满足了无人机减重的要求，和传统铝合金等材料相比，先进复合材料十分轻巧，且还具有很好的性能，对无人机整体质量能够实现显著降低，从而提高其工作的效率[1]。

1.2寿命长无人机工作的环境比较复杂，同时需要其长时间的使用，为了保证其具有良好的使用要求，需要其材料就有很强的刚度和防腐蚀性，而先进的复合材料和一般的材料比较，其具有更好的使用优势，比如，环氧的基体就是一种广泛使用的材料类型，其抗酸性、抗溶性和耐碱性等都十分好，同时其强度和刚度等性能也比普通的材料要高，通过在无人机中使用先进复合材料就能够实现对无人机整体性能的提升，对无人机的腐蚀概率进行降低，提升其使用的寿命，同时也对后期的维护费用实现了节省。

无人机结构用复合材料及制造技术综述无人机结构的材料和制造技术对于无人机的性能和寿命具有重要影响。

复合材料由于具有重量轻、高强度、低热膨胀等特点，在无人机结构中得到了广泛应用。

本文综述了无人机结构的复合材料和制造技术。

一、复合材料在无人机结构中的应用复合材料是由两种或两种以上不同的材料经过化学或物理方法组合而成的新材料，其材料性能超过了单一材料的性能。

在无人机结构中，复合材料广泛应用于机身、机翼、舵面等部位。

1. 机身：无人机机身需要具备重量轻、高强度、耐腐蚀等特点，因此采用复合材料可以满足这些需求。

例如美国MQ-9猎鹰无人机采用复合材料制造机身，比同类无人机重量轻50%，飞行时间延长了数小时。

2. 机翼：无人机机翼需要具备高强度、刚度、疲劳寿命长等特点，因此采用复合材料可以提高机翼的性能。

例如美国RQ-4全球鹰无人机采用复合材料制造机翼，比同类无人机重量轻30%，飞行高度可以达到20000米以上。

3. 舵面：无人机舵面需要具备高强度、轻量化等特点，因此采用复合材料可以提高舵面的性能。

例如中国翼龙无人机采用复合材料制造舵面，比同类无人机重量轻25%，飞行时间延长了数小时。

二、复合材料制造技术在无人机结构中的应用无人机结构的制造技术对于无人机的性能和寿命具有重要影响。

复合材料制造技术由于具有高精度、高效益、低成本等特点，在无人机结构中得到了广泛应用。

常见的复合材料制造技术包括手工层压法、自动层压法、旋转成型法、注射成型法等。

1. 手工层压法：手工层压法是一种传统的复合材料制造技术，其工艺简单、成本低，但制造质量和效率较低。

手工层压法通常用于制造小批量或特殊形状的无人机结构部件。

2. 自动层压法：自动层压法是一种现代化的复合材料制造技术，其可以高效地制造大批量的无人机结构部件。

自动层压法可以采用单面模具或双面模具，可以实现复杂结构的无人机部件制造。

3. 旋转成型法：旋转成型法是一种旋转制造技术，其将预制的复合材料涂覆于旋转的模具上，通过热固化使其成型。

碳纤维复合材料在无人机上的应用研究摘要：为解决无人机性能等方面的问题，人们意识到使用碳纤维复合材料可以取得理想的效果，因此本文论述复合材料在无人机上面的使用。

复合材料是通过复合工艺生产出来的高分子化合物和无机非金属材料等，和金属材料相比，复合材料在性能各方面具备更多优势，如强度高、耐高温和耐疲劳等优势。

复合材料在飞机结构中的运用，让无人机的减重效果越发明显，成为飞机生产的四大主要结构材料。

关键词：复合材料；无人机复合材料是高分子材料，无人机具备成本较低和结构轻等特殊性，而且在使用方面要长时间飞行，要求高；如果是无人战斗机，更要有高机动性与大过载的要求。

无人机在生产制造方面需要关注要点是减重，这是无人机结构设计的主题。

复合材料在结构设计上的使用可以减重至少20%~30%，这是其他技术无法实现的难点。

据统计世界上复合材料无人机的数量为80%左右。

目前复合材料已经成为无人机领域内的主要结构材料，复合材料在无人机的运用，对无人机结构设计的小型化、轻量化、高性能方面有重要的意义。

1.碳纤维复合材料在无人机中的运用和存在问题1.1 优势在实际发展中无人机往往被用来执行空中侦察、监视、通信、电子干扰等特殊的任务，这也让碳纤维复合材料在实际运用中体现出阶段的优势，一方面具备极强的比强度和比刚度，和其他的复合材料相比，在满足无人机机体相同强度和刚度的前提下碳纤维复合材料的高强度、高刚度可以减轻无人机的自身重量，降低荷载成本，这对无人机结构的轻质化、小型化有重大的意义，能够保证无人机有更长的飞行距离和飞行时间。

其次能够实现一体化成形，无人机需要翼身高度融合的飞翼式总体气动的外形，需要在结构上使用大面积整体一体化成型技术，碳纤维复合材料在通过模拟和仿真计算之后模压成型制造成一体化模型，而还可以引入自动化流水线生产工艺，提高运行效率和降低生产成本，所以这一优势让其适合大规模制造无人机的机构。

另外碳纤维材料的耐腐蚀性能、耐热性能让复合材料可以适应自然界复杂环境，忍受自然中各种介质的腐蚀与膨胀的影响，这些可满足无人机在各种环境条件下长期存储的要求，降低了设备的维护寿命的成本。

先进复合材料在飞行器中的应用随着科技的不断进步，先进复合材料在飞行器中的应用越来越广泛。

复合材料是由两种或两种以上的材料组成的，通过复合而成的新材料。

相比传统的金属材料，先进复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀性好等优点，因此在飞行器制造领域具有重要的应用价值。

在航空领域中，先进复合材料的应用已经成为了现代飞机设计的重要组成部分。

以往的飞机主要采用铝合金作为结构材料，但是这种材料在重量和强度方面存在一定的矛盾。

而先进复合材料的出现解决了这一问题，它的轻质高强的特性使得飞机的自重减轻，从而提高了燃油利用率和航程。

此外，先进复合材料还具有优良的抗腐蚀性能，能够在恶劣的气候条件下保持飞机的结构完整性，延长飞机的使用寿命。

在航天领域中，先进复合材料的应用同样具有重要意义。

航天器需要在极端的环境条件下工作，而先进复合材料的高温抗性和耐辐射性能使其成为了理想的材料选择。

例如，在航天飞机的热防护系统中，先进复合材料可以有效地隔绝高温和辐射，保护航天器的结构不受损坏。

此外，先进复合材料还能够减轻航天器的重量，提高其运载能力和飞行速度。

除了飞机和航天器，先进复合材料还在其他飞行器中得到广泛应用。

例如，直升机的旋翼叶片可以采用复合材料制造，以提高其强度和耐久性。

无人机也常常使用先进复合材料制造，因为其重量轻、结构坚固，有利于提高飞行性能和航时。

此外，先进复合材料还可以用于制造飞机的内部结构和零部件，如座椅、机翼和机身等，以提高整体性能和舒适度。

然而，虽然先进复合材料具有许多优点，但是其制造和维护成本较高，对技术要求也较高。

复合材料的制造过程需要严格的工艺控制和精密的设备，以确保材料的质量和性能。

另外，复合材料的维护和修复也需要专业的技术和设备，以保证飞行器的安全性和可靠性。

先进复合材料在飞行器中的应用已经成为了不可忽视的趋势。

其轻质高强的特性和优良的抗腐蚀性能使得飞行器的性能得到了极大的提升。

虽然存在一些制造和维护上的挑战，但随着技术的不断进步，相信先进复合材料将会在未来的飞行器制造中发挥更加重要的作用。

浅谈先进复合材料在军用无人机上的应用动向作者：鲁跃进来源：《科技资讯》2014年第16期摘要：为了适应突变加剧的信息化科技化网络化军事备战世界，各国加大了对军用无人机的研发，飞机结构逐渐出现了先进复合材料化的趋势，在无人侦探无人作战的新型军用无人机之后，先进复合材料亦将广泛运用于军用无人机的制造上，探讨研究先进复合材料在军用无人机上的应用有利于我国在飞机制造业上取得突破性的进展和跨越。

本文仅以笔者自身研究为基础，简要谈论先进复合材料在军用无人机上的应用，以及复合材料带来的巨大变革对我国航空制造业带来的机遇和挑战。

关键词：先进复合材料军用无人机挑战中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0216-01为了适应当今高科技、高强度的高信息化作战以及适应越来越依靠网络中心作战环境要求而衍生出来了新型军用飞机——军用无人机。

作为新一代的无人侦探、无人作战的新一代军用机，目前已有三十多个国家对此进行研发，世界上已研制出军用无人机五十多种，有五十多个国家将无人机列入了军用装备中。

在无人机的研发研制上，美国走在了世界领先水平上，现已发出了空军与海军的新型验证机。

在信息化科技化程度越发普及的今天，有专家断言，无人机将取代早已服役亦或试验成功的第四代战斗机（符合4S标准的超机动性、超音速巡航、隐身能力、高级战役意识和效能的航空器）F-22猛禽、F-35、歼-20、T-50，成为第五代战斗机驰骋于战场。

1 先进复合材料早在波音787梦幻飞机大面积使用复合材料以减轻飞机重量并且使得其创新设计理念得以实现之后，复合材料的使用便在制造业掀起了轩然大波，成为具有跨时代意义的制造业材料革命的代表和先锋。

先进复合材料具有比强度比模量高、可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能优越以及便于大面积整体成型等显著优点[1]，在国内外航天航空制造业上得到了广泛的应用。

先进复合材料不仅仅是用于降低了飞机的重量，而是把许多功能集成到一个系统中越来越实用的方法。

复合材料结构与功能及在无人机领域的应用摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，本文介绍了先进树脂基复合材料的优点及在无人机领域的发展现状，包括复合材料在军用无人机、民用无人机的使用情况。

分别分析了复合材料在无人机机身、机翼部件中结构与其功能之间的关系，以及该设计的必要性。

介绍了不同复合材料无人机部件的制造工艺，展示出了复合材料在无人机领域应用的主要优势及必要性。

关键词：复合材料；无人机；结构；功能；制造工艺引言近年来，无人机以其体积孝任务灵活等独特优势占据了军用、民用无人机市常在军用方面，无人机已广泛应用于侦察监视、通信中继、空中预警、电子干扰、火炮校射、攻击格斗等诸多军事行动中。

在高技术局部战争的推动下，未来战争的作战环境和作战模式都将发生突飞猛进的变化，无人机的生存能力和作战效能也需要进一步提高。

在民用方面，无人机应用于公共安全、海洋、气象、公路巡检、农业和通信中继等。

在上述无人机中，均大量使用各类性能优异的复合材料来提升无人机的核心性能。

飞机发展的历史表明，"一代材料，一代飞机"，未来无人机的研制，应用复合材料无疑将是其发展趋势。

虽然先进结构复合材料得到了广泛的应用，但是相关的结构设计方法、制造技术、维修维护技术却未能跟上材料发展的步伐。

对于无人机这样的复杂结构系统，为进一步降低无人机结构重量系数，提升无人机结构性能，如何更好的提升结构设计、制造工艺和维修维护仍是一个值得研究的课题。

1复合材料的结构与功能及在无人机领域的应用典型的无人机用复合材料主要的结构有层合板结构及夹芯结构。

机身一般由蒙皮、加强筋、横向框所组成。

其中，蒙皮一般为复合材料夹芯结构，加强筋为复合材料层合板结构。

机翼多为层合板梁结构、层合板墙结构、全高度泡沫夹芯结构、层合板空腔结构等。

蒙皮的复合材料夹芯结构一般由外面版、内面板、芯材组成。

其中：（1）内、外面板由连续纤维增强热固性复合材料层合板组成，为整个车身提供力学性能。

课题第六章复合材料在无人飞机上的应用状态目的与要求明确复合材料在无人飞机上的应用程度和现状使用复合材料制造无人机是的该机种具有了特别突出的优势熟悉全复合材料无人机在未来战争、救灾和特殊环境下的应用特点明确复合材料已经成为制造无人机不可或缺的基础了解复当前国内外无人机的发展状态、应用领域和主要特点重点使用复合材料制造无人机是的该机种具有了特别突出的优势熟悉全复合材料无人机在未来战争、救灾和特殊环境下的应用特点难点明确复合材料已经成为制造无人机不可或缺的基础了解复当前国内外无人机的发展状态、应用领域和主要特点教具复习提问明确复合材料在无人飞机上的应用程度和现状使用复合材料制造无人机是的该机种具有了特别突出的优势新知识点考查明确复合材料在无人飞机上的应用程度和现状使用复合材料制造无人机是的该机种具有了特别突出的优势布置作业课堂布置课后回忆熟悉全复合材料无人机在未来战争、救灾和特殊环境下的应用特点明确复合材料已经成为制造无人机不可或缺的基础备注教员第六章复合材料在无人飞机上的应用状态第2 页共10 页美国RQ-4A全球鹰无人机MFX-2 “柔性蒙皮”变形无人机图8 尾翼典型结构切面第六章复合材料在无人飞机上的应用状态第3 页共10 页1.概述小型无人飞机结构的主要功能是保持气动外形及舱室形状，承受飞机气动载荷、发射回收产生的集中载荷以及机载设备的质量力，为机载设备提供一个良好安装平台。

飞机结构在满足强度、刚度的前提下，还应满足重量轻、成本低、工艺性好等要求。

小型无人机由于其低风险、低成本及总体尺寸较小的特点，使一些新材料、新式构型与新型结构设计应用成为可能。

利用先进复合材料实现结构/功能一体化、采用夹芯壁板的硬壳式结构，减少机体内部骨架支持的结构形式，可以提高机体内可用空间，增大设备空间、油量，同时降低结构重量系数，另外，整体壁板的结构形式，便于实现复合材料结构/功能一体化。

复合材料优良的性能、显著的减重效益及良好的整体成型工艺性，为小型无人机减轻重量和降低制造成本提供了更大的可能性，使其逐渐成为了小型无人飞机的主体材料。

复合材料在航空航天中的应用随着科技的发展与创新，人类对于航空航天工业的市场需求越来越高。

针对着这一需求，复合材料成为了在航空航天中不可或缺的重要选择。

无论是在飞机、火箭发射器、还是卫星、航天器、无人机等领域，复合材料都有着广泛运用和优越性能，其中尤以碳纤维增强塑料（CFRP）和玻璃纤维增强塑料（GFRP）最为常见。

一、复合材料的优势复合材料相较于传统金属材料有着许多优势。

首先，复合材料具有轻质高强等重要特性。

如碳纤维方向性高、强度高，比铝合金轻20%-30%；玻璃纤维的导电导热性能相对较小，缺综合性能优异。

另外，复合材料的加工性能优异，能够通过模压、注塑成型来生产任意复杂的形状。

其次，复合材料具有优异的耐腐蚀、耐温性能，能够适应各种不同的环境。

此外，由于复合材料具有优异的抗疲劳性能、轻质高强性能等特性，因此可帮助制造者降低航空器的重量，从而优化性能。

二、复合材料在航空航天中的应用（一）碳纤维增强塑料（CFRP）的应用1.1 航空器结构CFRP被应用于航空器的制造中，用于取代传统的铝合金等材料，能够使机身重量大幅下降，从而大幅节约能源消耗。

据统计，在最新的一代空客和波音短程高效喷气式客机中，大量使用的复合材料制造的部件可以降低20%的机身重量。

而在长程大型飞机A380中，这个比例会更高，达到七成以上。

因此，CFRP在空客、波音等航空制造巨头公司中的应用越来越普及。

1.2 火箭发射器等航天器结构除了航空器的结构中，CFRP也被广泛的应用于航天器结构中。

例如一些重大的火箭发射任务中最重要的一部分——发射器的制造中，中央信念号（长征五号）运载火箭车体上各个部位，均使用CFRP结构材料，如燃料箱等。

1.3 装置和设备制造CFRP制造的优秀性能，使其在航空、航天组件制造方面也有着广泛应用，如风力机叶片、船舶等。

（二）玻璃纤维增强塑料（GFRP）的应用2.1 航空器结构玻璃纤维本质上是比较脆硬的材料，但是通过GFRP的加工方式，玻璃纤维与树脂揉合后制成的材料能够更好地应对大多数现代航空器结构方面的要求。

碳纤维复合材料在无人机上的应用关键词：碳纤维复合材料；无人机；应用现状；发展趋势；介绍了碳纤维复合材料在无人机中的应用优势，分析碳纤维复合材料在世界上几种先进无人机中的应用。

讨论了未来无人机用碳纤维复合材料的研究和发展趋势。

指出完善设计和工艺体系、降低材料成本、开展结构设计研究、开发新型成型技术、发展隐身技术和低成本快速修复技术是未来的研究和发展趋势。

一、碳纤维复合材料应用在无人机上的优点无人机往往被用来执行空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等特殊任务，也使得碳纤维复合材料在多个方面都体现出了其应用优势。

1.比强度和比刚度大。

相比于其它复合材料，在满足无人机机体相同强度和刚度的前提下，碳纤维复合材料高比强度和高比刚度的特性能够大大减轻无人机的机身质量，降低无人机的载荷成本，对无人机结构的轻质化、小型化和高性能化意义重大，以确保无人机拥有更长的飞行距离和飞行时间。

2.可整体一体化成型。

无人机往往需要具有高度翼身融合的飞翼式总体气动外形，需要在结构上采用大面积整体一体化成型技术。

而碳纤维复合材料在模拟和仿真计算后，不仅可以通过模压成型、热压罐外固化成型或RTM树脂传递模塑成型等工艺进行大面积一体化整体成型，而且还可以引入自动化流水线生产工艺，提高效率，大大降低生产制造成本，非常适合大规模制造无人机的机身结构。

3.耐腐蚀和耐热性好。

碳纤维复合材料还具有优异的耐腐蚀和耐热性能，能够耐受自然界中的水和多种介质的腐蚀以及热膨胀的影响，可满足无人机各种环境条件下长储存寿命的特殊要求，降低使用维护的寿命周期成本。

4.可植入芯片或合金导体。

碳纤维复合材料还可以植入芯片或合金导体，形成具有智能的结构整体，可在恶劣环境下长期使用，且不会破坏植入的设备性能，能够可靠的执行特殊任务。

二、碳纤维复合材料在无人机上的运用现状由于碳纤维复合材料在无人机上应用的诸多优势，近年来，国内外大量的先进无人机都使用了碳纤维复合材料。

1.美国X-45系列碳纤维复合材料无人战斗机。