時(shí)間:2019-11-09 10:45來(lái)源:碳纖維工匠 作者:中國(guó)通航
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某研究機(jī)構(gòu)近期發(fā)布的《2015年度民用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)研究報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示,2014年全球民用無(wú)人機(jī)銷量為37.8萬(wàn)架,其中專業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)銷量占33%,消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)銷量占67%。預(yù)計(jì)2015年全球民用無(wú)人機(jī)將同比保持50%的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。到2020年,全球無(wú)人機(jī)年銷量有望達(dá)到433萬(wàn)架,市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到259億美元。一時(shí)間,競(jìng)爭(zhēng)者蜂擁而至。
![]() (圖示:碳纖維無(wú)人機(jī))
和估值同樣兇猛的“APP”們不同,無(wú)人機(jī)的生產(chǎn)和銷售在消費(fèi)者眼里還算新鮮事物,而且涉及到復(fù)雜的制造領(lǐng)域,門(mén)檻更高。“粗看,每家產(chǎn)品好像都差不多,但一臺(tái)無(wú)人機(jī)的定位和總體體驗(yàn)由無(wú)數(shù)細(xì)節(jié)組成,而差別就在這些細(xì)節(jié)上。另外,對(duì)那些相對(duì)成熟的無(wú)人機(jī)制造企業(yè)而言,每家的技術(shù)和設(shè)計(jì)方案其實(shí)無(wú)所謂好壞,關(guān)鍵在于從企業(yè)要做個(gè)什么產(chǎn)品出發(fā),所做的取舍和平衡。”挪恩復(fù)材的陳工介紹說(shuō)。
消費(fèi)無(wú)人機(jī)制造過(guò)程里要考慮的第一個(gè)平衡點(diǎn):續(xù)航與安全。
在理論上,一款無(wú)人機(jī)一定是在足夠輕的情況下兼顧結(jié)實(shí),因?yàn)闄C(jī)身太重一定會(huì)影響續(xù)航時(shí)間。而一款無(wú)人機(jī)的重量構(gòu)成通常分為三個(gè)部分:電池、電機(jī)、機(jī)身。以某款航拍無(wú)人機(jī)為例,其整體重量為1266克,電池(5400毫安鋰聚合物電池)和電機(jī)重量占據(jù)一半以上。電池技術(shù)突破是目前整個(gè)IT制造業(yè)面對(duì)的難題,事實(shí)上即便該無(wú)人機(jī)把整機(jī)做到1公斤,其飛行時(shí)間也只在15-23分鐘。因此,在電池、電機(jī)、云臺(tái)重量幾乎沒(méi)有下降空間的前提下,從減重角度,機(jī)身基本成了企業(yè)唯一可以發(fā)揮的地方。 不過(guò)挪恩復(fù)材的李工也介紹道,當(dāng)上升到商用領(lǐng)域,除了考慮續(xù)航外,還必須考慮載重量,因?yàn)橹挥休d重量上去了,才能有效率地實(shí)現(xiàn)各種功能。
![]() 在機(jī)身重量做“減法”包括兩個(gè)途徑: 首先是材料選擇。國(guó)內(nèi)消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)通用的材料多為一種高強(qiáng)度復(fù)合型的工程塑料,兼顧韌性和強(qiáng)度。而業(yè)界公認(rèn)制造無(wú)人機(jī)非常理想的材料是碳纖維的復(fù)合材料。
碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)靈活多變,三明治夾芯結(jié)構(gòu)也是一種重要的結(jié)構(gòu)減重方法。三明治夾芯結(jié)構(gòu)就是在相對(duì)較厚的芯材兩側(cè)貼附薄卻有足夠剛度的面板,這種結(jié)構(gòu)在承受彎曲載荷時(shí),上下面板之間存在一定的距離,結(jié)構(gòu)上反而能獲得更大比例的剛性。以碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料作為蒙皮,芯材可選用XPS、EPP、PMI等具有一定硬度和抗壓能力的輕質(zhì)泡沫塑料,使之形成碳纖維-芯材-碳纖維的復(fù)合夾芯結(jié)構(gòu)。這種三明治夾芯結(jié)構(gòu)在保持力學(xué)性能的同時(shí)還能顯著減輕重量,尤為重要的是還可以在一定程度上降低成本。這種方法多用于較為大型的無(wú)人機(jī)機(jī)體部件,在碳纖維醫(yī)療床板中也較為常見(jiàn),在小型無(wú)人機(jī)中也是一種可以考慮的方案。
此外,工藝和設(shè)計(jì)上的改進(jìn)也能幫助機(jī)身降低重量。 碳纖維復(fù)合材料的成型工藝包括:編織纏繞、真空輔助成型、RTM、真空熱壓罐、模壓等等。無(wú)人機(jī)需要高度翼身融合的飛翼式總體啟動(dòng)外形,所以在氣動(dòng)外形上要盡量做到精準(zhǔn)。因此,蘇州挪恩復(fù)材建議,使用碳纖維復(fù)合材料制作無(wú)人機(jī)機(jī)體時(shí),盡可能地采用大面積的一體化成型工藝。因?yàn)橐惑w化整體成型還可以避免因分片制備部件、拼接組裝等帶來(lái)的連接問(wèn)題和連接贅重,從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重。
![]() 碳纖維作為目前輕量化的最佳解決方案之一,在無(wú)人機(jī)減重方面擁有很大優(yōu)勢(shì),但也不能避免的需要面對(duì)成本問(wèn)題。目前各國(guó)的新材料人都在研究新工藝,讓碳纖維的技藝更加成熟,而挪恩復(fù)材也在針對(duì)碳纖維工藝進(jìn)行優(yōu)化,將其成本控制在合理范圍內(nèi),為廠商及消費(fèi)者降低碳纖維的使用門(mén)檻。
消費(fèi)無(wú)人機(jī)制造過(guò)程里要考慮的第一個(gè)平衡點(diǎn):續(xù)航與安全。
在理論上,一款無(wú)人機(jī)一定是在足夠輕的情況下兼顧結(jié)實(shí),因?yàn)闄C(jī)身太重一定會(huì)影響續(xù)航時(shí)間。而一款無(wú)人機(jī)的重量構(gòu)成通常分為三個(gè)部分:電池、電機(jī)、機(jī)身。以某款航拍無(wú)人機(jī)為例,其整體重量為1266克,電池(5400毫安鋰聚合物電池)和電機(jī)重量占據(jù)一半以上。電池技術(shù)突破是目前整個(gè)IT制造業(yè)面對(duì)的難題,事實(shí)上即便該無(wú)人機(jī)把整機(jī)做到1公斤,其飛行時(shí)間也只在15-23分鐘。因此,在電池、電機(jī)、云臺(tái)重量幾乎沒(méi)有下降空間的前提下,從減重角度,機(jī)身基本成了企業(yè)唯一可以發(fā)揮的地方。 不過(guò)挪恩復(fù)材的李工也介紹道,當(dāng)上升到商用領(lǐng)域,除了考慮續(xù)航外,還必須考慮載重量,因?yàn)橹挥休d重量上去了,才能有效率地實(shí)現(xiàn)各種功能。
在機(jī)身重量做“減法”包括兩個(gè)途徑:
首先是材料選擇。國(guó)內(nèi)消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)通用的材料多為一種高強(qiáng)度復(fù)合型的工程塑料,兼顧韌性和強(qiáng)度。而業(yè)界公認(rèn)制造無(wú)人機(jī)非常理想的材料是碳纖維的復(fù)合材料。 碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)靈活多變,三明治夾芯結(jié)構(gòu)也是一種重要的結(jié)構(gòu)減重方法。三明治夾芯結(jié)構(gòu)就是在相對(duì)較厚的芯材兩側(cè)貼附薄卻有足夠剛度的面板,這種結(jié)構(gòu)在承受彎曲載荷時(shí),上下面板之間存在一定的距離,結(jié)構(gòu)上反而能獲得更大比例的剛性。以碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料作為蒙皮,芯材可選用XPS、EPP、PMI等具有一定硬度和抗壓能力的輕質(zhì)泡沫塑料,使之形成碳纖維-芯材-碳纖維的復(fù)合夾芯結(jié)構(gòu)。這種三明治夾芯結(jié)構(gòu)在保持力學(xué)性能的同時(shí)還能顯著減輕重量,尤為重要的是還可以在一定程度上降低成本。這種方法多用于較為大型的無(wú)人機(jī)機(jī)體部件,在碳纖維醫(yī)療床板中也較為常見(jiàn),在小型無(wú)人機(jī)中也是一種可以考慮的方案。
此外,工藝和設(shè)計(jì)上的改進(jìn)也能幫助機(jī)身降低重量。
碳纖維復(fù)合材料的成型工藝包括:編織纏繞、真空輔助成型、RTM、真空熱壓罐、模壓等等。無(wú)人機(jī)需要高度翼身融合的飛翼式總體啟動(dòng)外形,所以在氣動(dòng)外形上要盡量做到精準(zhǔn)。因此,蘇州挪恩復(fù)材建議,使用碳纖維復(fù)合材料制作無(wú)人機(jī)機(jī)體時(shí),盡可能地采用大面積的一體化成型工藝。因?yàn)橐惑w化整體成型還可以避免因分片制備部件、拼接組裝等帶來(lái)的連接問(wèn)題和連接贅重,從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重。 碳纖維作為目前輕量化的最佳解決方案之一,在無(wú)人機(jī)減重方面擁有很大優(yōu)勢(shì),但也不能避免的需要面對(duì)成本問(wèn)題。目前各國(guó)的新材料人都在研究新工藝,讓碳纖維的技藝更加成熟,而挪恩復(fù)材也在針對(duì)碳纖維工藝進(jìn)行優(yōu)化,將其成本控制在合理范圍內(nèi),為廠商及消費(fèi)者降低碳纖維的使用門(mén)檻。 |