Aplicación de materiales compuestos en la industria de UAV

Debido a las diferencias en los campos de aplicación y el uso previsto, los UAV (vehículos aéreos no tripulados) difieren significativamente de las aeronaves tripuladas convencionales en términos de materiales de fabricación y estructuras de fuselaje. Al diseñar aviones tripulados, la consideración principal es la seguridad humana, que impone estándares y requisitos estrictos sobre el marco estructural y la capacidad de carga de materiales. En contraste, los UAV no necesitan tener en cuenta la seguridad de los pasajeros, lo que permite una mayor flexibilidad en el diseño estructural y la selección de materiales. Los materiales compuestos, con su rigidez superior, resistencia, resistencia a la vibración y la fatiga, y el bajo coeficiente de expansión térmica, se han convertido en la opción preferida para la fabricación de UAV.

(I) Áreas de aplicación de materiales compuestos en UAVS

1. Componentes estructurales: La estructura principal, las alas, las aletas de la cola y otros componentes de los UAV se pueden fabricar utilizando materiales compuestos. Estos materiales ofrecen propiedades livianas, alta resistencia, excelente resistencia a la fatiga y resistencia al impacto, mejorando la durabilidad del UAV y el rendimiento de vuelo.

2. Carcasa del motor: Los componentes centrales de los UAV, como los motores y los controladores, también pueden protegerse utilizando materiales compuestos. Estos materiales proporcionan un excelente blindaje electromagnético, reduciendo efectivamente la interferencia y garantizando el funcionamiento estable de los sistemas eléctricos del UAV.

3. Componentes de gestión térmica: Los UAV generan calor significativo durante el vuelo. Los materiales compuestos se pueden utilizar para fabricar componentes de disipación de calor, asegurando un manejo térmico efectivo y un funcionamiento estable del UAV.

4. Sistema de combustible: Los materiales compuestos se utilizan cada vez más en los sistemas de combustible UAV. Por ejemplo, los tanques de almacenamiento de hidrógeno compuestos pueden almacenar combustible de hidrógeno, sirviendo como fuente de energía para los UAV.

5. Carcasa del sensor: Los UAV llevan varios sensores, como GPS, barómetros y giroscopios. Los materiales compuestos se pueden utilizar para fabricar carcasas ligeras y de alta resistencia que protegen estos sensores de los factores ambientales, asegurando la precisión y la estabilidad.

(Ii) procesos de fabricación de componentes compuestos de UAV

1. Proceso de moldeo de autoclaveEl proceso de moldeo de autoclave garantiza componentes compuestos livianos y de alta calidad con contenido de resina uniforme y propiedades mecánicas superiores. Se prefiere este proceso para fabricar estructuras de carga de UAV y componentes de alta velocidad. Sin embargo, su eficiencia económica es relativamente baja debido a los altos requisitos de equipos, una inversión inicial significativa y altos costos de procesamiento. Como resultado, las técnicas de moldeo a baja temperatura y baja presión a menudo se usan como alternativa en la fabricación de UAV.

2. Proceso de moldeo de bolsas de vacíoEl proceso de moldeo de bolsas de vacío es rentable, lo que requiere una inversión mínima al tiempo que logran resultados de fabricación deseables. Además, es relativamente fácil de operar y ampliamente aplicable. Sin embargo, la baja presión de moldeo limita su uso a componentes compuestos con requisitos de menor calidad. Este proceso se usa comúnmente en UAV pequeños de baja velocidad. Existen dos métodos principales: pregrado y bandeja húmeda. La colocación de prepregques da como resultado una distribución de resina más uniforme, que ofrece una mayor estabilidad y calidad.

3. Proceso de moldeo por compresiónEl proceso de moldeo por compresión es eficiente, fácil de operar y rentable al tiempo que proporciona una alta presión de moldeo. Este proceso equilibra el costo y la calidad en la fabricación de UAV y es particularmente adecuado para producir estructuras compuestas de núcleo de espuma. El proceso implica dos pasos clave: (1) Fabricación del núcleo de espuma y laminación de la piel, y (2) prensado y curado de moho. En la fabricación del panel de ala UAV, este proceso mejora significativamente la precisión y la estética. La selección adecuada de la máquina de prensado es crucial para lograr resultados óptimos de moldeo.

4. Tecnología de moldeo a baja temperaturaLa tecnología de moldeo a baja temperatura ofrece ventajas de costos y eficiencia energética. Este proceso puede curar la resina de polímero a baja temperatura a 60-80 ° C, por lo que es un suplemento viable para el moldeo de autoclave. Admite una amplia gama de tamaños de componentes y permite el curado directo a temperatura ambiente y presión atmosférica, lo que lleva a una adopción generalizada en la fabricación de UAV. En comparación con las técnicas de moldeo de alta temperatura, el moldeo a baja temperatura reduce los costos de fabricación al tiempo que mantiene la calidad. Para optimizar los resultados, las mejoras continuas en las formulaciones de resina y los materiales prepregados de baja temperatura son esenciales.