碳纖維復(fù)合材料成無人機(jī)的主力材料
來源：新材料研習(xí)社
無人機(jī)的輕量化需求促使其機(jī)體材料不斷地更新?lián)Q代，繼鋁合金、鈦合金等輕質(zhì)化金屬材料之后，碳纖維復(fù)合材料成為無人機(jī)的“主力”材料，可以說，以碳纖維復(fù)合材料為核心的無人機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)成為無人機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵性技術(shù)。
警用碳纖維無人機(jī)
新型警用裝備無人機(jī)采用碳纖維外殼，具有起降迅速、使用靈活、人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)低、費(fèi)用不高等優(yōu)勢(shì)，可現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)并迅速傳送到指揮中心，跟蹤事件的發(fā)展態(tài)勢(shì)，供指揮者進(jìn)行判斷和決策。此類無人機(jī)還可以多角度大范圍地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察，這是一般監(jiān)控設(shè)備無法比擬的，尤其是對(duì)突發(fā)事件等特殊情況的實(shí)時(shí)掌握具有重要的作用。
警用無人機(jī)采用碳纖維復(fù)合材料外殼有哪些優(yōu)勢(shì)?首先，無人機(jī)機(jī)動(dòng)性能必須很強(qiáng)，碳纖維外殼可以有效降低無人機(jī)的自重;其次，警用無人機(jī)必須適應(yīng)特殊地形、災(zāi)害天氣等特殊環(huán)境，例如非常適用于氣體泄露等對(duì)人體有害的環(huán)境下，碳纖維材料蠕變小、耐腐蝕性強(qiáng)，有助于延長機(jī)體的受用壽命。警用無人機(jī)是對(duì)公安警務(wù)活動(dòng)傳統(tǒng)局限、不足局限的一個(gè)彌補(bǔ)，對(duì)于提高警務(wù)效率、減少惡劣條件下警員的傷亡率非常有效。從2015年的500架，到2018年的7000余架，警用無人機(jī)的應(yīng)用正呈幾何式增長。
農(nóng)用植保/噴灑農(nóng)藥型碳纖維無人機(jī)
噴灑農(nóng)藥型的碳纖維無人機(jī)在作業(yè)時(shí)能保證更好的藥液噴灑均勻度，其霧滴穿透力比機(jī)車噴藥更高，例如，采用碳纖維無人植保機(jī)對(duì)棉花進(jìn)行脫葉劑噴灑，平均的脫葉率能達(dá)到90%以上，而且，植保機(jī)不會(huì)像機(jī)車那樣對(duì)棉花植被造成損傷。
碳纖維復(fù)合材料制作的機(jī)體外殼能用極輕的自重幫助無人植保機(jī)實(shí)現(xiàn)大容載量和更長的續(xù)航能力，將植保作業(yè)效率提升至新高度。以一款容量16L的碳纖維植保機(jī)為例，該植保機(jī)有8個(gè)噴頭，噴幅范圍可達(dá)到7米，最快一分鐘流量能噴4.8L，在實(shí)際作業(yè)中，一個(gè)小時(shí)能完成150 畝地。
數(shù)據(jù)顯示，目前我國的保無人機(jī)保有量超過3萬臺(tái)，2018年作業(yè)面積約2.67億畝次，總體可減少農(nóng)藥使用量20%以上、節(jié)省用水90%以上，提高農(nóng)藥利用率30%以上。
測(cè)繪用碳纖維無人機(jī)
隨著無人機(jī)與數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于無人機(jī)平臺(tái)的數(shù)字航攝技術(shù)使測(cè)繪用無人機(jī)在基礎(chǔ)測(cè)繪、土地資源調(diào)查監(jiān)測(cè)、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)字城市建設(shè)和應(yīng)急救災(zāi)測(cè)繪數(shù)據(jù)獲取等方面具有了更加廣闊的應(yīng)用前景。
在測(cè)繪用無人機(jī)中，碳纖維復(fù)合材料憑借重量輕、強(qiáng)度大的優(yōu)勢(shì)同樣可以發(fā)揮出突出的作用。如果在測(cè)繪任務(wù)中遇到路況差，車輛難以通行的情況，測(cè)繪人員就要徒步攜帶無人機(jī)前往，這時(shí)無人機(jī)的重量必然是越輕越好。而且，行業(yè)用無人機(jī)的造價(jià)都很貴，測(cè)繪無人機(jī)中用于三維測(cè)繪等任務(wù)的設(shè)備都價(jià)格不菲，一旦機(jī)體有損壞，造成的經(jīng)濟(jì)損失就很大，因此，機(jī)體本身的穩(wěn)定可靠就顯得尤為重要。雖然一般測(cè)繪用的設(shè)備主要是微單和單反相機(jī)，大約只需要1公斤左右的載荷。不過，有些搭載激光雷達(dá)的測(cè)繪無人機(jī)對(duì)載荷有著比較高有要求。例如，LIDAR、IMU、相機(jī)加一起大概有5公斤。這時(shí)自重極輕的碳纖維復(fù)合材料機(jī)體就可以實(shí)現(xiàn)更多的載荷，并在同等載荷下，實(shí)現(xiàn)更長的續(xù)航能力。
