摘要：随着科技技术的发展，无人机在诸多行业和领域内都得到了广泛应用，并有效的推动了行业发展，而经过不断的研究，一些先进的复合材料逐渐得到了开发，并在无人机上得到了应用。先进复合材料具有着诸多的性能优点，通过相应的关键技术对无人机的发展产生了巨大的影响，下面，本文就针对先进复合材料在无人机上的应用及关键技术进行探讨，来对其应用进行深入的了解。
关键词：先进复合材料；无人机；关键技术
前言：无人机是一种通过无线电的遥控设备与程序控制的装置进行操纵的飞机类型，其十分得便捷和高效，在诸多工作中都发挥了重要的作用。为了更好地实现其性能的提升，丰富其功能性，先进复合材料凭借其诸多的使用优点，逐渐在无人机上得到了广泛的运用，并通过关键技术促进了无人机的发展，而先进复合材料和其关键技术如何在无人机上进行应用，就是本文主要研究的内容。
1.先进复合材料的优势
1.1质量轻
先进复合材料在无人机的应用最主要的优势就是质量轻，无人机想要实现长距离和长时间的工作，是需要其具有轻盈的质量作为基础的。往往重量对无人机整体的性能造成了限制，尽管无人机内减少了人的重量，但是在无人机内增加了一些通信和控制方面设施重量，为了实现对其整体质量的降低，就需要从其材料方面进行考虑。先进复合材料就满足了无人机减重的要求，和传统铝合金等材料相比，先进复合材料十分轻巧，且还具有很好的性能，对无人机整体质量能够实现显著降低，从而提高其工作的效率[1]。
1.2寿命长
无人机工作的环境比较复杂，同时需要其长时间的使用，为了保证其具有良好的使用要求，需要其材料就有很强的刚度和防腐蚀性，而先进的复合材料和一般的材料比较，其具有更好的使用优势，比如，环氧的基体就是一种广泛使用的材料类型，其抗酸性、抗溶性和耐碱性等都十分好，同时其强度和刚度等性能也比普通的材料要高，通过在无人机中使用先进复合材料就能够实现对无人机整体性能的提升，对无人机的腐蚀概率进行降低，提升其使用的寿命，同时也对后期的维护费用实现了节省。
1.3减震好
若材料比模量的平方根很大的话，则飞机自身的频率也就越高，和普通的金属比较，先进的复合材料其具有自身的频率也是比较高的，同时其聚合物和纤维的结构之间有着很大振动的阻尼效果，而同样作用力的条件下，其符合材料就可以在更短时间中实现振动的停止，当无人机发生振动的时候，其就能够保证机体具有良好的平稳性，从而实现减震的效果。若无人机的体积比较大时，先进复合材料的减震效果会更加显著。先进复合材料通过对无人机有效的减震，能够有效防止无人机设备出现损坏，还能够降低机体的结构荷载和受力情况，提高无人机的使用性能[2]。
2.先进复合材料在无人机上的应用现状
为了更好地实现对无人机大幅度的减重，各类的无人机都逐渐大量采用了先进的复合材料，比如，一些无人的战斗机除了机身的大梁外都使用了复合型材料，还有一些无人的侦察机也使用了全复合型材料的机身。在美国空军“全球鹰”无人侦察机，是一种高空和长航时的无人机，它是现阶段世界上最长飞行时间、最远距离和最高高度的无人机类型，其先进的复合材料总量占到了65%的总重量，除了机身的主结构是铝合金材质外，其它的部件都是使用复合材料，包括尾翼、机翼、雷达罩和后机身等，并且机翼与尾翼使用的是石墨和环氧的复合材料类型，而机身则使用的是碳纤维和环氧的复合材料类型，有效的实现了对无人机重量的降低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
同时，先进的复合材料还在无人的战斗机中得到了广泛使用，且远超过有人的战斗机，在美国的一些无人的战斗机中，机身除了一些的接头位置使用了铝合金，其它部分都是使用的复合型材料，X-47B无人的战斗机就采用了高度翼身的融合进行设计，其机体的结构只分作 4部分。另外，这种先进的复合材料不仅在军用的无人机中进行使用，且在民用的无人机中也得到普遍使用，如环境的监控、森林的防火、气象的观测和农药的喷洒等，一些通过太阳能的全复合型材料在民用的无人机中使用，主结构使用碳纤维和环氧的复合材料进行制作[3]。
3.先进复合材料在无人机上的应用关键技术
3.1低成本的复合材料技术
在先进复合材料的研发初期，其成本是比较高的，且生产的难度也比较大，通过对其材料的不断研究，低成本的复合材料逐渐得到了开发和应用，这也推动了复合材料的使用和推广。在复合材料的生产中，通过数字化的结构设计、知识工程等技术，和传统方式的成本比较，能够有效的降低月50%的成本，甚至还能够更低。在低成本的复合材料技术中，比较常见的为固化型电子束的成型和液态成型方式等，其中电子束的成型发主要是借助电子束和纤维同时的作业，边固化和边缠绕，来实现成型的效果。
3.2一体化的制造技术
在现阶段无人机的制造中，主要使用的是翼身的一体化设计结构，国际上的神经元和全球鹰等都是比较有名的机型。美国对翼身结构研究比较早，并逐渐在一机身一体化的设计中引进复合材料。而目前在无人机一体化的设计中，主要通过固化和胶结的方式实现，如在进行机翼盒段制造中，对翼梁与下蒙皮实施固化，对上蒙皮则借助泡沫的夹层来对机翼抗压的能力和稳定性实施提升，并在生产中注重对各个零部件受力情况进行重视，从而实现其一体化的设计和制造。
3.3隐身设计技术
和普通的金属材料相比，先进的复合材料通过相应的隐身设计技术，能够有效的实现对雷达波的散射场的控制，从而达到隐身的效果。相关人员在进行设计中，在材料内进行纳米材料的条件，还能够对其承载的能力进行提升，提高隐身的效果。一般在无人机夹层的材料内，有透波层、反射层和吸收层等，其中对吸收层进行先进复合材料的使用，如混杂的纤维和粒子等，也可以使用波纹板格栅等结构，从而使无人机发挥隐身效果。同时，若复合材料和RCS的外形进行结合，还能够更好地发挥无人机隐身的性能，如在一些军事的无人机设计中，就使用飞翼型的结构，借助复合材料大面积的成型，来对零部件接缝位置实施减小，不仅不增重，还能够对材料利用率进行提升[4]。
3.4连接技术
现阶段，我国一般使用间隙的连接方式对复合材料实施组装，这种方式是不高的，往往连接处的受力也比较集中，实际使用中很容易就会造成结构发生损坏，而先进的连接技术运用就有效的改变了这种情况。通过不断的研究，借助干涉连接方法能够有效地对连接位置疲劳的状态进行改善，还能够促进应力合理进行分布，从而实现对无人机性能和使用寿命的提升。
结语：综上所述，先进复合材料具有着显著的优势，其在无人机中的应用具有显著的价值，能够与有效的实现无人机诸多性能的提升，而结合相应的相关关键技术，在发挥先进复合材料优势的基础上，还能够实现无人机更多功能的开发，从而对无人机使用的效果进行有效的拓展。
参考文献：
[1]袁立群[1]，单杭英[2，3]，et al.复合材料在无人机上的应用与展望[J].玻璃纤维，2017（6）：30-36.
[2]周庆庆.先进复合材料在航空航天领域的应用[J].科技风，2017（17）：00011-00011.
[3]杜龙，李朝光，王红飞，et al.先进复合材料在无人机上的应用及关键技术[J].教练机，2017（2）：10-17.
[4]程登临.复合材料结构与功能及在无人机领域的应用[J].当代化工研究，2019，37（01）：130-132.
论文作者:罗小飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/11
标签：无人机论文; 复合材料论文; 先进论文; 材料论文; 机上论文; 关键技术论文; 结构论文; 《基层建设》2019年第23期论文;