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碳纤维复合材料在军用无人机领域的优势
发布时间:2019-08-01   浏览次数:164

二十一世纪是信息化、智能化和科技高速发展的时代,随着现有科技水平的不断提高,各类新式装备相继研发成功。军用无人机因其独特的战略优势进入战场,俨然变成了军事战场中的重要角色,并且对未来的军事发展产生深远影响。

01电磁隐蔽性

碳纤维复合材料可具有特殊的电磁性能。一方面,在碳纤维内部加人具有吸波透波性能的纤维材料和无机颗粒,或者在其表面喷涂隐身涂料,从而可以减少无人机的雷达、红外线、光电等观测特征,提高军用无人的生存力和作战效能。

另一方面,通过对无人机的机体构造进行优化设计,在机体中引人各种特殊的异型吸波、透波复合结构,或在机身表面及各连接处进行光滑处理,降低雷达散射截面值,提高军用无人机的电磁隐蔽性。2011年,美国诺斯罗普·格鲁曼公司和美国海军联合试飞了X47B舰载无人攻击机,其外翼由铝合金部件和碳纤维/环氧复合材料蒙皮组成,由于采用了符合空气动力学的棱角和舵面设计,还将副翼、襟翼等制成了综合面,减少表面缝隙,使其具备优异的雷达和红外低可视特征,表现出良好的隐身性能和战场生存能力。

02高强耐损性

碳纤维复合材料较之金属和非金属常规结构材料具有优异的轻质高强性,例如碳纤维复合材料的密度仅有钢的1/5,铝的3倍,但其比强度却是钢的5倍,铝的4倍,因此与相同的金属制件相比,以碳纤维复合材料为代表的复合材料应用于军用无人机上可有效地减轻机体重量,减少燃油消耗,加大航程航时,从而提高无人机的运载能力和机动性能。

同时,碳纤维复合材料具有较高的自振频率和震动阻尼特性,因此有很强的吸振能力,可以使无人机在高空飞行时快速恢复为平稳状态,减少突发事故的发生。此外,大多数金属材料的疲劳极限是其拉伸强度的30%、50%,而碳纤维复合材料的疲劳极限可达其拉伸强度的70%、80%,并且呈渐变式的疲劳断裂。

03一体化成型

碳纤维复合材料的一体化成型工艺不仅可以帮助其达到轻量化目标,更是由于一体化成型工艺可以减少与其他部件的连接和紧固件数量,对轻量化有着积极作用,更能降低日后的维护成本和装配成本;并且减少金属材料还能帮助其增强隐身性。

虽然与西方国家相比,国内无人机技术的研究和应用起步较晚,且在航空航天领域的碳纤维复合材料技术与国外也存在一定的差距,但随着国内科学技术的进步和产业配备的进一步完善,目前国内的碳纤维无人机相关技术已进入高速发展行列。

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来源:复合材料体验馆
 关键词:碳纤维 | 航空航天 | 军事
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