為了適應(yīng)當下高強度、高科技和高信息化作戰(zhàn)，以及越來越依靠網(wǎng)絡(luò)中心作戰(zhàn)環(huán)境要求而衍生出的新型軍用飛機—軍用無人機。作為新一代的無人偵探、無人作戰(zhàn)的新一代軍用機，目前已有幾十個國家對此進行研發(fā)，并且有五十多個國家將軍用無人機列入了軍用裝備中。
碳纖維復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強、比模量高、抗疲勞性好、可設(shè)計性強等諸多優(yōu)點，在航天制造業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，同時，也逐漸開始嘗試將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于軍用無人機中。但軍用無人機是工作環(huán)境是瞬息多變的戰(zhàn)場，需要執(zhí)行復(fù)雜的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)任務(wù)，這也對碳纖維復(fù)合材料提出了更加嚴苛的要求。為此，可以從以下幾個方面來進行突破。
1、一體化成型集成技術(shù)
在軍用無人機的設(shè)計中要綜合考慮外形構(gòu)造、機械強度、氣動特性、安全性能等多方面之間的交叉耦合關(guān)系，從而在的設(shè)計、制造、測試、使用和維護等諸多方面需要開展多個層次上的一體化集成結(jié)構(gòu)設(shè)計，以便保證無人機不僅具有良好的空氣動力學(xué)性能，而且還具有穩(wěn)定的電磁兼容性和較高的雷達隱身特性。
碳纖維復(fù)合材料在軍用無人機上的使用，一方面為結(jié)構(gòu)設(shè)計一體化的實現(xiàn)提供了更加廣闊的操作空間，這是因為基于數(shù)字化和自動化技術(shù)，可以對碳纖維復(fù)合材料進行氣動彈性剪裁設(shè)計和大面積整體化成型；另一方面，碳纖維和其他基體材質(zhì)可以進一步復(fù)合成結(jié)構(gòu)/阻尼、結(jié)構(gòu)/隱身、結(jié)構(gòu)/防熱等結(jié)構(gòu)/功能一體化碳纖維復(fù)合材料，并且還可在碳纖維復(fù)合材料的內(nèi)部嵌人智能材料，提高無人機的自診斷、自適應(yīng)和自修復(fù)的能力。
2、損傷容限失效評估技術(shù)
相比于有人機，軍用無人機盡管不需要考慮人的生理承受能力，可以設(shè)計較低的安全系數(shù)（1—1.5），并且還可以設(shè)計較大的過載荷系數(shù)（15—20g），但是對于以碳纖維復(fù)合材料為主體結(jié)構(gòu)的無人機，尤其是大面積整體化碳纖維的使用，往往容易發(fā)生由微觀損傷演變成宏觀失效，并且由于成型工藝的不穩(wěn)定性，加大了碳纖維的質(zhì)量控制難度。
因此建立碳纖維的損傷容限失效評估模式，確定碳纖維的疲勞壽命和無人機的使用壽命，積累相關(guān)的性能數(shù)據(jù)和使用經(jīng)驗，以及制訂新的計算準則和設(shè)計規(guī)范，將對軍用無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)制造、試飛驗證等諸多方面具有積極的指導(dǎo)。
3、低成本技術(shù)
無人機相對于有人機的一大技術(shù)優(yōu)勢就是制造成本低，因此從軍用無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造生產(chǎn)出發(fā)，大力發(fā)展低成本材料技術(shù)、低成本設(shè)計技術(shù)以及尤為重要的低成本制造技術(shù)，將會顯著地擴大碳纖維在無人機上的應(yīng)用范圍。
目前，國內(nèi)外眾多無人機廠家已經(jīng)普遍地將關(guān)注點由碳纖維的性能轉(zhuǎn)入到低成本制造技術(shù)，由此也開發(fā)出自動帶料鋪層、自動纖維纏繞、樹脂傳遞模塑（RTM）、預(yù)浸料技術(shù)、電子束固化等低成本制造技術(shù)。挪恩復(fù)合材料也積極優(yōu)化加工工藝，降低碳纖維使用成本，以挪恩復(fù)材為國內(nèi)某無人機廠商定制的碳纖維外殼為例，不僅在輕量化方面滿足需求，而且成本方面也相較早期同類型產(chǎn)品低約10%。
碳纖維自身優(yōu)良特性和良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計性，為軍用無人機的發(fā)展提供了新的解決思路，也是目前最好的解決方案之一，因此碳纖維復(fù)合材料在軍用無人機方面的應(yīng)用前景必將十分廣闊，同時這也將從根本上對軍用無人機的生產(chǎn)制造和結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生巨大沖擊。
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