无人机复合材料结构和制造工艺

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1、万方数据第4】卷增刊2009年12月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics&Astronautics无人机复合材料结构和制造工艺潘荣华1宋国栋2杨学永1(1．南京航空航天大学无人机研究院，南京，210016；2．总装备部南京大桥机器厂，南京，211101)V01．41No．SDec．2009摘要：筒述了复合材料在先进无人机应用上的发展趋势。从复合材料力学角度讨论了无人机复合材料结构形式，主要包括层压板结构和夹层结构，此外还对无人机复合材料体系以及设计

2、时应该注意的一些问题进行了探讨．同时，对于两种结构的成型工艺方法进行了阐述，并指出各种成型工艺方法存在的问题以及有待研究的方向。关键词：无人机；复合材料；成型工艺中图分类号：V262文献标识码：A文章编号：1005—2615(2009)增刊一0119—04CompositeMaterialStructureandManufacturingProcessesofUAVPanRonghual，SongGuodon92，YangXueyon91(1．ResearchInstituteofUnmannedAircra

3、ft，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，”Nanjing，210016，China；2．DaqiaoMachineFactory，GeneralArmamentDepartment，Nanjing，211101，China)Abstraet：ThedevelopmenttrendofcompositematerialiSintroducedintheadvancedunmannedaerial(UAV)application，andtheproblemsi

4、nUAVcompositematerialstructurearediscussedfrommechan—iCS．Thestructuremainlyincludesthelaminateandthesandwichstructures．Moreover，theproblemsthatneedtobenoticedindesignareanalyzed．Theformingprocessesoftwostructuresaredescribed．Theexistedproblemsofeachprocessa

5、ndthefurtherresearchdirectionsarepointedout．Keywords：unmannedaerialvehicle(UAV)；composites；formingprocess无人机的发展进入了一个崭新的时代。性能各异、技术先进、用途广泛的各种新型无人机不断涌现。美国先进无人机材料、结构和航空委员会确定了美国未来重点研究的3类概念性无人机，即高空长航时无人机(HAI，EV)、高速机动无人机(HMV)和非常低成本的无人机(VI。CV)。上述3种概念性无人机有一个共用特点：都大量

6、使用了轻质比强度高、比模量高、抗疲劳能力强、抗振能力强的结构复合材料。复合材料具有很强的可设计性，既可以设计出轻质、高气动弹性的结构，又可以很容易地在其表面喷涂隐身涂层，还可以添加不同的增强相从而降低高速下复合材料的损伤容限。此外，还可以在复合材料机体结构中埋入芯片或传感器，形成智能材料、结构实时监测n]。无人机复合材料结构主要包括层压板结构、夹层结构，由于其很强的可设计性，在结构部件的整体设计中可以大大减少无人机零、部件数量，典型的应用为翼身融合结构，如美国的X-48B无人机，见图1。翼身融合结构及其制造技

7、术将成为无人机发展的一大趋势。无人机复合材料体结构及其材料体系无人机复合材料结构设计中经常用到的是复合材料的轻质、高比强度比模量等特性，主要通过收稿日期：2009—04—24；修订日期：2009—08—14作者简介：潘荣华．男，助理工程师，1982年l2月生，E—mail：banng—pan@hotmail．corn。万方数据120南京航空航天大学学报第41卷图1美国X一48B无人机增强材料(如碳纤维、玻璃纤维等)良好的力学性能和基体材料(如树脂)的粘结作用两者有机的结合而成。结构设计中要充分利用复合材料中碳

8、纤维、玻璃纤维等增强材料的轴向性能以及铺层纤维方向的可设计性。无人机上用的普遍结构有夹层结构以及层压板结构，如机身结构由纵向梁凸缘、蒙皮和横向框组成，见图2，其中蒙皮为蜂窝夹层结构，梁凸缘多为复合材料层压板结构。翼面则多为夹层板梁式结构、夹层壁板墙式结构、全高度泡沫夹芯结构、蒙皮空腔结构和夹层盒结构，如图3所示[2]。图2无人机机身典型结构所谓的夹层结构由面板和夹芯胶接组成，能否使面板与芯子起到整体