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”轻质化、长寿命、舸靠能、高隐身、高突防、低成本”是新一代飞行器的发展目标,而碳纤维复合材料,凭借着自身轻质、高强、
可设计、、耐高温等优点,逐渐使用于飞行器上,成为先进的飞行器结构的基本材料。
纵观国内外，飞行器结构使用碳纤维复合材料大致可分为三个阶段:第-阶段,用于受力较小或非承力件,如舱门、口盖、整流罩以及襟副冀、方向舵等;第二阶段,用于垂尾、平尾等尾翼-级的次承力部件;第三阶段,用于机冀、机身等主承力结构。碳纤维复合材料的密度为1.7g/cm^3 ,强度1500MPa ,而传统的飞行器制造材料钢、铝,它们的密度分别为2.7g/cm^3、7.85g/cm^3 ,强度分别为600MPa、265MPa.
碳纤维复合材料使用于飞行器结构上已经历了半个世纪,并取得了巨大的成功,获得了宝贵的经验。但是从发展角度看，想要扩 大使用,还需解决-些列问题:
1、减重效率有待进一步提高。造成这个问题主要有三方面原因:设计合理性、材料稳定协调性以及检侧可靠性。
2、降低成本势在必行。飞行器碳纤维复合材料结构成本主要来源于制造工艺、验证分析试验和增强纤维材料等三大方面。
3、加快造自动化程度与材料化需深化研究。尽管自动铺放技术近几年发展迅速,但是对飞行器碳纤维复合材料结构制造工艺,无论是单个构件制造过程还是不同类的结构件,其自动化普适性均有待根本改进,以进一步提高生产效率与质量。
预组装CFRP框架：框架是飞机机身中的横向加强元件。在空中客车A350中使用CFRP和的一体式机身结构可以减轻重量和生产步骤。需要额外的加强元件（夹板）以防止框架向侧面弯曲。翼肋（可达6米）在几何上都互不相同，因此，每个翼肋都需要一个特殊的模具模板，以便手动为组件配备公差为0.2毫米的防滑钉。这些模板昂贵且使用复杂。此外，手动防滑钉进给和预组装需要很大的差异。在连接零件上进行大量测量步骤，以实现的位置对准也是必不可少的。 FraunhoferIFAM的项目经理LeanderBrieskorn解释说：“Tempo”项目给我们带来了一个挑战，即以一种既能减少持续时间又能减少过程复杂性的方式自动化过程步骤。“夹板应该被自动捡起并送入框架。为了将框架和夹板铆接在一起，需要钻穿两个部件。我们通过使用我们开发的高精度末端执行器为框架配备夹板来实现这一点。此外，在我们位于斯塔德的近系列机身装配厂中，机身安装在机身外壳上，没有任何间隙。”
定位和钻孔末端执行器，用于CFRP整体框架的自动化，高精度和质量保证的预组装 研发的定位和钻孔末端执行器可以完成以下任务：接收不同的防滑钉，将它们定位在不同的整体框架上，同时对两个部件进行双重钻孔。紧凑的末端执行器可以通过所使用的门户系统以及标准工业机器人来拾取。选择门户系统以提高定位精度。整体框架在门架下方的高跷上拉伸，可以使用多种机械调节选件在空间中定向。末端执行器具有对称的固定器，通过它可以拾取不同方向的夹板并将其夹在固定器上。使用弹簧阻尼的机械限位器，可以到达各个连接位置。当防滑板加固件从上方放置在框架的整体表面上，并且使用内置机制将两个部件夹紧时，钻孔过程将从框架的背面进行，以防止CFRP磨损。抽气系统将产生的钻屑收拾起来。钻完零件后，就可以确定防滑钉在框架上的位置。然后可以将防滑板铆接到框架上。
无人机轻量化 工程塑料逐步取代金属材料
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，正在实现帮助人类完成大量的空中作业，包括喷洒、送快递、航拍、电路巡检、远程勘探、娱乐体验等应用方向。
近年来，由于无人机产业的快速发展，其市场格局也逐步确定。无人机不再是用户的特属，也逐步走近了普通用户的生活。而工程塑料也逐步取代了原有的金属材料应用于无人机的材料构成。
工程塑料是一类可以作为结构材料在较宽的温度范围内承受机械压力，在较为苛刻的化学和物理环境下使用的高分子材料。它是一类强度、韧性、耐热性、硬度、以及抗老化性能均衡的材料，被广泛应用于工业零件和外壳材料。
无人机的机身、机翼、护翼、起落架等部件都可以使用工程塑料，除了可以节约成本之外，还具有金属不具备的优势。
1、减轻机身重量，提升续航能力;
2、降震减噪，提升整机抗冲性能;
3、减少金属材料对远程信号干扰;
4、简化成型工艺，提升产品结构设计灵活性。
如何选用碳纤维材料制造无人机
早起的无人机制造材料多为铝合金，还有小部分为钛合金、钢材等。金属材料的强度高，但重量重，比强度、比钢度普遍较低，导致无人机的有效载荷系数小，并且容易反射雷达信号形成二次波段，如果在军事方面使用的话非常不利。先进的碳纤维复合材料正好弥补了这些缺点，它比强度高，电磁屏蔽效果好。下面，就给大家讲讲以管材为例比较一下碳纤维和铝合金这两种材料。
工艺：铝合金管的成型工艺品主要为挤压，是对在挤压筒内的金属锭坯施加外力，使之从设定的模孔中流出，从而获得所需要的形状和尺寸的产品。碳纤维管的成型工艺多样，可以使用缠绕、模压、拉挤以及热压罐成型。和铝合金材料相比，它一体成型方便，可减少零配件的使用，简化结构，减轻重量。
成本：碳纤维的价格要比铝合金的要高，不过随着经济的发展，它的价格逐渐趋于平民化。而且使用轻质的碳纤维材料，能减少无人机能源消耗，对环境保护也有重要的意义，从长远角度看，经济效益显著。
