早先的无人机制造材料多为铝合金,还有小部分为钛合金、钢材等。金属材料的强度高,但重量重,比强度、比钢度普遍较低,导致无人机的有效载荷系数小,并且容易反射雷达信号形成二次波段,如果在军事方面使用的话非常不利。先进的碳纤维复合材料正好弥补了这些缺点,它比强度高,电磁屏蔽效果好。下面,就给大家讲讲以管材为例比较一下碳纤维和铝合金这两种材料。
性能:和金属相比,铝合金的重量算是低的,根据加入合金元素的不同而不同,密度一般在2.2-2.8g/cm³左右,抗拉强度在300MPa左右,弹性率及刚性较低。铝本身是很容易受腐蚀的材料,但铝合金的抗腐蚀性能很好,它在空气中能形成一层氧化膜,阻止腐蚀的进一步发生。碳纤维复合材料的密度只有1.6g/cm³,强度比钢材还要高,且抗震、耐高温、耐低温、热膨胀系数低,和铝合金相比更胜一筹。
工艺:铝合金管的成型工艺品主要为挤压,是对在挤压筒内的金属锭坯施加外力,使之从设定的模孔中流出,从而获得所需要的形状和尺寸的产品。碳纤维管的成型工艺多样,可以使用缠绕、模压、拉挤以及热压罐成型。和铝合金材料相比,它一体成型方便,可减少零配件的使用,简化结构,减轻重量。
成本:碳纤维的价格要比铝合金的要高,不过随着经济的发展,它的价格逐渐趋于平民化。而且使用轻质的碳纤维材料,能减少无人机能源消耗,对环境保护也有重要的意义,从长远角度看,经济效益显着。
大多数金属的疲劳极限是其抗拉强度的30%~50%,而碳纤维复合材料的疲劳极限可达到抗拉强度的70%~80%,在使用过程中减少突发性事故,安全性高,寿命长。