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自从航空早期开始以来,工程师的一个项目一直在努力发展无人驾驶飞行器(无人机),在没有人为损失的情况下开展军事行动。
从军用到民用
这些机器的首次使用是在1849年第一次意大利独立战争期间,当时奥地利军队使用了装有时间引信控制的炸弹的无人气球。
尽管世界各地的现代军队对这些无人机有广泛的军事应用,从情报到冲突地区的行动,166年威尼斯轰炸后,“无人机”已经从军事用途转移到民用。
目前,这些系统被世界各地的政府、私人公司和个人用于监视和执法,用于改善物流,甚至用于拍摄令人惊叹的照片或视频。
减少无人机的重量
比空气重的飞机、无线电控制和视频等技术的发展帮助我们建造了标志性的飞机,如MQ-1捕食者或大疆幻影无人机,并增加了公众对无人机的兴趣。目前,无人机在未来的航空领域,特别是军事应用领域有着越来越重要的作用。
然而,由于无人机往往比传统飞机往往小于常规飞机并且具有有限的燃料能力,因此它们的飞行时间往往低于其载人对应物的飞行时间。在考虑车辆的有效载荷时,该问题变得更大,这可以从一套地狱火导弹到一个用于平民的小型摄像机。
为了改善这一点,飞机重量的减少是至关重要的,使用传统的航空航天材料,如铝6061-T6,在无人机的建造中可能不是一个可行的设计选项。欧洲杯足球竞彩因此,复合材料在无人机的设计和制造中占据了核心欧洲杯足球竞彩地位。
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复合材料欧洲杯足球竞彩
复合材料是由两种(基质或粘合剂和增欧洲杯足球竞彩强剂)或更多具有不同物理或化学性质的组分组成的材料。当这些材料组合在一起时欧洲杯足球竞彩,新材料具有不同于单个组件的特性。
通常,负载由纤维(载荷的70-90%)进行,并且通过基质提供刚性和形状,其通过隔离纤维将负载转移到纤维上并停止或减慢裂缝的传播个人元素可以单独采取行动。
然而,在处理复合材料时需要考虑的最重要的特性之一是,它们的力学性能,如强度,通常取决于施加载荷的方向。这些材料已经欧洲杯足球竞彩以混凝土和泥砖的形式使用了数千年,以及作为天然复合材料的木材和骨骼。
航空航天工业复合材料的历史
复合材料不是航空航天欧洲杯足球竞彩行业的陌生人,早在20世纪40年代,玻璃纤维增强聚合物(GFRP)开始进入海上行业。1944年,拥有其机身复合材料的第一架飞机在美国飞行,这是一个实验修改的Vultee BT-15。
在1960年早期,复合材料以“预钉”的形式被使用,它由一系列预先浸渍环氧树脂的纤维增强塑料(FRP)组成。在AV-8B“鹞”的机翼和前机身以及A-320的尾部,以及其他军用飞机,如欧洲战斗机2000,都可以看到这样的例子。
最近,空客将复合材料的使用量从标志性的A380的25%提高到新的A350 XWB的53%。波音公司也做了同样的事情:波音777 12%的结构是由复合材料制成的,现在他们最新的飞机787,是由50%的复合材料制成的。由于减少了腐蚀和疲劳的风险,787的重量减少了20%,并减少了定期和非例行维护。
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利用复合材料设计无人机欧洲杯足球竞彩
这种复合材料的使用反映在无人机行业。2009年,复合材料世界对200个模型的调查发现,所有的模型都有复合材料组件,一些案例报告称机身使用了碳纤维。
然而,增加了对有效载荷能力和无人机性能的需求,使工业切换到另一个复合材料以构建无人机结构:碳纤维增强聚合物(CFRP),现在是UAV机身建设的主要材料。
一般情况下,CFRP复合材料使用热固性树脂,加热时固化,并结合碳纤维作为主要结构部件。这使得这种材料比GFRP复合材料更轻,也更坚固,即使与金属相比也是如此。
例如,由钢制成的结构将重量大约超过由CFRP制成的相同强度的结构的5倍。然而,它们的高成本(比玻璃纤维昂贵的5至25倍)抑制了这种材料在行业中的使用。另外,该材料是导电的,这使其不适合某些应用。
芳纶/环氧复合材料已用于螺旋桨结构,因为它比CFRP轻。考虑到一些无人机的设计包括4个或更多的螺旋桨,使用这种材料的优点是相当可观的。减少了螺旋桨的惯性,这反过来减少了振动,有助于使无人机在飞行中更稳定。
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为壮观的火山视频牺牲了无人机 - 国家地理/ youtube.com
无人机设计的未来
根据复合材料世界的数据,在2007年和2008年,为支持无人机生产了231和247吨复合材料,市场预计到2018年将生产738吨机身结构。
随着无人机在民用和军事应用中的市场份额的增加,对更具机动性、有效载荷的无人机的需求将会增加,复合材料在这些新型飞机的开发中发挥着至关重要的作用。欧洲杯足球竞彩
将熔融沉积建模(FDM)和激光烧结(LS)等增材制造技术与复合材料结合使用,将允许开发更有效的用于安全和军事目的的无人机。欧洲杯足球竞彩
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