”輕質化、長壽命、舸靠能、高隱身、高突防、低成本”是新一代飛行器的發展目標,而碳纖維復合材料,憑借著自身輕質、高強、

可設計、、耐高溫等優點,逐漸使用于飛行器上,成為先進的飛行器結構的基本材料。

縱觀國內外，飛行器結構使用碳纖維復合材料大致可分為三個階段:第-階段,用于受力較小或非承力件,如艙門、口蓋、整流罩以及襟副冀、方向舵等;第二階段,用于垂尾、平尾等尾翼-級的次承力部件;第三階段,用于機冀、機身等主承力結構。碳纖維復合材料的密度為1.7g/cm^3 ,強度1500MPa ,而傳統的飛行器制造材料鋼、鋁,它們的密度分別為2.7g/cm^3、7.85g/cm^3 ,強度分別為600MPa、265MPa.

碳纖維復合材料使用于飛行器結構上已經歷了半個世紀,并取得了巨大的成功,獲得了寶貴的經驗。但是從發展角度看，想要擴 大使用,還需解決-些列問題:

1、減重效率有待進一步提高。造成這個問題主要有三方面原因:設計合理性、材料穩定協調性以及檢側可靠性。

2、降低成本勢在必行。飛行器碳纖維復合材料結構成本主要來源于制造工藝、驗證分析試驗和增強纖維材料等三大方面。

3、加快造自動化程度與材料化需深化研究。盡管自動鋪放技術近幾年發展迅速,但是對飛行器碳纖維復合材料結構制造工藝,無論是單個構件制造過程還是不同類的結構件,其自動化普適性均有待根本改進,以進一步提高生產效率與質量。

預組裝CFRP框架：框架是飛機機身中的橫向加強元件。在空中客車A350中使用CFRP和的一體式機身結構可以減輕重量和生產步驟。需要額外的加強元件（夾板）以防止框架向側面彎曲。翼肋（可達6米）在幾何上都互不相同，因此，每個翼肋都需要一個特殊的模具模板，以便手動為組件配備公差為0.2毫米的防滑釘。這些模板昂貴且使用復雜。此外，手動防滑釘進給和預組裝需要很大的差異。在連接零件上進行大量測量步驟，以實現的位置對準也是必不可少的。 FraunhoferIFAM的項目經理LeanderBrieskorn解釋說：“Tempo”項目給我們帶來了一個挑戰，即以一種既能減少持續時間又能減少過程復雜性的方式自動化過程步驟。“夾板應該被自動撿起并送入框架。為了將框架和夾板鉚接在一起，需要鉆穿兩個部件。我們通過使用我們開發的高精度末端執行器為框架配備夾板來實現這一點。此外，在我們位于斯塔德的近系列機身裝配廠中，機身安裝在機身外殼上，沒有任何間隙。”

定位和鉆孔末端執行器，用于CFRP整體框架的自動化，高精度和質量保證的預組裝 研發的定位和鉆孔末端執行器可以完成以下任務：接收不同的防滑釘，將它們定位在不同的整體框架上，同時對兩個部件進行雙重鉆孔。緊湊的末端執行器可以通過所使用的門戶系統以及標準工業機器人來拾取。選擇門戶系統以提高定位精度。整體框架在門架下方的高蹺上拉伸，可以使用多種機械調節選件在空間中定向。末端執行器具有對稱的固定器，通過它可以拾取不同方向的夾板并將其夾在固定器上。使用彈簧阻尼的機械限位器，可以到達各個連接位置。當防滑板加固件從上方放置在框架的整體表面上，并且使用內置機制將兩個部件夾緊時，鉆孔過程將從框架的背面進行，以防止CFRP磨損。抽氣系統將產生的鉆屑收拾起來。鉆完零件后，就可以確定防滑釘在框架上的位置。然后可以將防滑板鉚接到框架上。

無人機輕量化 工程塑料逐步取代金屬材料

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機，正在實現幫助人類完成大量的空中作業，包括噴灑、送快遞、航拍、電路巡檢、遠程勘探、娛樂體驗等應用方向。

近年來，由于無人機產業的快速發展，其市場格局也逐步確定。無人機不再是用戶的特屬，也逐步走近了普通用戶的生活。而工程塑料也逐步取代了原有的金屬材料應用于無人機的材料構成。

工程塑料是一類可以作為結構材料在較寬的溫度范圍內承受機械壓力，在較為苛刻的化學和物理環境下使用的高分子材料。它是一類強度、韌性、耐熱性、硬度、以及抗老化性能均衡的材料，被廣泛應用于工業零件和外殼材料。

無人機的機身、機翼、護翼、起落架等部件都可以使用工程塑料，除了可以節約成本之外，還具有金屬不具備的優勢。

1、減輕機身重量，提升續航能力;

2、降震減噪，提升整機抗沖性能;

3、減少金屬材料對遠程信號干擾;

4、簡化成型工藝，提升產品結構設計靈活性。

如何選用碳纖維材料制造無人機

早起的無人機制造材料多為鋁合金，還有小部分為鈦合金、鋼材等。金屬材料的強度高，但重量重，比強度、比鋼度普遍較低，導致無人機的有效載荷系數小，并且容易反射雷達信號形成二次波段，如果在軍事方面使用的話非常不利。先進的碳纖維復合材料正好彌補了這些缺點，它比強度高，電磁屏蔽效果好。下面，就給大家講講以管材為例比較一下碳纖維和鋁合金這兩種材料。

工藝：鋁合金管的成型工藝品主要為擠壓，是對在擠壓筒內的金屬錠坯施加外力，使之從設定的模孔中流出，從而獲得所需要的形狀和尺寸的產品。碳纖維管的成型工藝多樣，可以使用纏繞、模壓、拉擠以及熱壓罐成型。和鋁合金材料相比，它一體成型方便，可減少零配件的使用，簡化結構，減輕重量。

成本：碳纖維的價格要比鋁合金的要高，不過隨著經濟的發展，它的價格逐漸趨于平民化。而且使用輕質的碳纖維材料，能減少無人機能源消耗，對環境保護也有重要的意義，從長遠角度看，經濟效益顯著。