近兩年有一個(gè)詞被頻繁提起，它就是“低空經(jīng)濟(jì)”，低空經(jīng)濟(jì)是以各種有人駕駛和無(wú)人駕駛航空器的各類(lèi)低空飛行活動(dòng)為牽引，輻射帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域融合發(fā)展的綜合性經(jīng)濟(jì)形態(tài)。低空經(jīng)濟(jì)作為傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的拓展，具備較好的發(fā)展前景，在低空經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，無(wú)人機(jī)是核心關(guān)鍵要素之一。當(dāng)下使用的無(wú)人機(jī)有民用和軍用兩大方向，而制作無(wú)人機(jī)的材料從金屬到特種塑料均包羅其中，而碳纖維無(wú)人機(jī)作為輕量化優(yōu)勢(shì)更明顯的一種，具有極大的應(yīng)用價(jià)值。智上新材料作為碳纖維制品的生產(chǎn)廠(chǎng)商，在碳纖維無(wú)人機(jī)方面也有不少生產(chǎn)制造的經(jīng)驗(yàn)，可以淺談一下，如何制造一架合格的碳纖維無(wú)人機(jī)。
　　
 
　　碳纖維無(wú)人機(jī)的減重效果有何作用？
　　
　　開(kāi)篇就提到，碳纖維無(wú)人機(jī)的輕量化優(yōu)勢(shì)非常明顯，碳纖維復(fù)合材料的密度約為1.7g/cm3，相比于鋁合金更輕，卻擁有極高的機(jī)械強(qiáng)度和模量。不管是大飛機(jī)，還是無(wú)人機(jī)，想要在性能保持不變的前提下減輕自重，都需要從制造材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多角度進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證，而碳纖維復(fù)合材料已經(jīng)被證實(shí)具備這樣的優(yōu)勢(shì)。碳纖維復(fù)合材料給無(wú)人機(jī)帶來(lái)的減重效果可以帶來(lái)何種效應(yīng)，不妨接著往下看。
　　
　　1、提高負(fù)載能力：自重減重，有效負(fù)載能力提升，更大的升力便于攜帶更大體積和重量的傳感器、相機(jī)和其他設(shè)備。
　　
　　2、改善飛行能力：自重減輕后，可攜帶的能源總量提升，可以改善自身飛行能力，如更長(zhǎng)飛行時(shí)間、距離和速度等。
　　
　　3、降低變形風(fēng)險(xiǎn)：碳纖維自身的剛度和強(qiáng)度都比較高，飛行時(shí)可以承受更大的空氣阻力，降低結(jié)構(gòu)變形的風(fēng)險(xiǎn)。
　　
 
　　碳纖維無(wú)人機(jī)在機(jī)械性能上有什么優(yōu)勢(shì)？
　　
　　碳纖維復(fù)合材料制成的無(wú)人機(jī)可不僅僅在減重方面具有先天的優(yōu)勢(shì)，比普通塑料高出好幾個(gè)數(shù)量級(jí)的機(jī)械性能同樣可以幫助無(wú)人機(jī)在戶(hù)外工作時(shí)，帶來(lái)更出色的表現(xiàn)，更高效的完成各項(xiàng)任務(wù)。
　　
　　1、抗沖擊性：碳纖維具有良好的抗沖擊性，戶(hù)外發(fā)生以外碰撞時(shí)，避免無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)損傷，可有效保護(hù)核心部件完整。
　　
　　2、抗疲勞性：重復(fù)應(yīng)力下，碳纖維復(fù)合材料仍然具備極好的機(jī)械性能，應(yīng)用在無(wú)人機(jī)上可以抵抗長(zhǎng)時(shí)間使用帶來(lái)的疲勞損傷，并保持良好的尺寸精度，延長(zhǎng)一定的使用壽命。
　　
　　3、耐腐蝕性：戶(hù)外環(huán)境中，潮濕、干燥、腐蝕等自然環(huán)境混合共存，碳纖維復(fù)合材料的耐腐蝕性可以有效適應(yīng)此類(lèi)環(huán)境。
　　
　　4、耐候性：我國(guó)地大物博，氣候類(lèi)型多樣，高原湖泊、雪原叢林、沙漠戈壁、海洋丘陵，碳纖維無(wú)人機(jī)的耐候性在多種氣候地域可以發(fā)揮巨大的作用。
　　
　　5、減振性：碳纖維復(fù)合材料具有不錯(cuò)的吸能作用，在F1賽車(chē)上已有案例，而碳纖維無(wú)人機(jī)同樣具備不錯(cuò)的吸能減振效果，可以保持飛行的穩(wěn)定性，同時(shí)提高傳感器的精度，以獲得高質(zhì)量的圖像和數(shù)據(jù)。
　　
　　6、熱穩(wěn)定性：碳纖維復(fù)合材料具有一定的耐高溫性，主要取決于樹(shù)脂基體，碳纖維無(wú)人機(jī)在高溫狀態(tài)下可保持較好的工作狀態(tài)，另外在低溫環(huán)境下同樣能保持穩(wěn)定的性能。
　　
 
　　如何制造一架合格的碳纖維無(wú)人機(jī)？
　　
　　一架符合使用標(biāo)準(zhǔn)的碳纖維無(wú)人機(jī)，需要從需求方面入手，設(shè)計(jì)合理的外形和結(jié)構(gòu)，選用性能可靠的原材料，采用完整的生產(chǎn)工藝，并進(jìn)行嚴(yán)格的性能測(cè)試后，才能實(shí)現(xiàn)預(yù)想中的各項(xiàng)功能。
　　
　　1、設(shè)計(jì)階段：收集需求和功能，使用CAD等工具進(jìn)行3D建模，確定外觀形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
　　
　　2、材料選擇：根據(jù)性能要求，選擇對(duì)應(yīng)碳纖維和樹(shù)脂類(lèi)型，根據(jù)工藝選擇碳纖維預(yù)浸料加工方式，另外準(zhǔn)備好對(duì)應(yīng)的模具。
　　
　　3、預(yù)浸料裁切：根據(jù)無(wú)人機(jī)部件的尺寸，對(duì)碳纖維預(yù)浸料進(jìn)行初步的裁切，方便后續(xù)鋪層和加工。
　　
　　4、預(yù)浸料鋪層：根據(jù)對(duì)應(yīng)尺寸（長(zhǎng)度、寬度和厚度），進(jìn)行碳纖維預(yù)浸料的鋪層，并在轉(zhuǎn)角處優(yōu)化鋪層，避免這些部位覆蓋不完全，影響成型后的性能。
　　
 
　　5、預(yù)浸料固化成型：將鋪層好的預(yù)浸料，連同模具內(nèi)芯（可能包含真空袋）放入外側(cè)模具中，再置入熱壓設(shè)備中，加熱加壓一段時(shí)間，讓預(yù)浸料逐漸固化成型。
　　
　　6、外觀修整：固化成型后，先進(jìn)行脫模處理，確保碳纖維紋路正常無(wú)誤后，再對(duì)碳纖維無(wú)人機(jī)零部件雛形進(jìn)行外觀修整處理，去除毛刺和凸點(diǎn)，填補(bǔ)凹坑和空隙，后續(xù)還需要進(jìn)行打磨和拋光。
　　
　　7、無(wú)人機(jī)組裝：將碳纖維無(wú)人機(jī)零部件組裝成整體，檢查結(jié)構(gòu)無(wú)誤后，再將其他部件（如飛行控制器、傳感器、電池模組等）一一安裝到位，根據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行排線(xiàn)并優(yōu)化，后續(xù)根據(jù)功能安裝其他模塊（如相機(jī)等）。
　　
　　8、無(wú)人機(jī)測(cè)試：先測(cè)試基礎(chǔ)模組功能是否正常，包括電機(jī)、傳感器、電子設(shè)備和電路等；再測(cè)試飛行能力，可進(jìn)行低空短時(shí)間飛行觀測(cè)，檢查穩(wěn)定性；后續(xù)還要根據(jù)使用需求優(yōu)化飛行性能，提升飛行安全性和飛行時(shí)間等。
　　
 
　　制造一架合格的碳纖維無(wú)人機(jī)需要很長(zhǎng)的時(shí)間，如果單從碳纖維預(yù)浸料鋪層到固化這個(gè)階段來(lái)說(shuō)，最快也要3天時(shí)間，而且隨著無(wú)人機(jī)體型的擴(kuò)大，加工時(shí)間還會(huì)不斷增加。智上新材料先前生產(chǎn)加工的碳纖維無(wú)人機(jī)有多旋翼和固定翼結(jié)構(gòu)，但都是體型較小的類(lèi)型，而軍用彩虹無(wú)人機(jī)的生產(chǎn)周期更長(zhǎng)，生產(chǎn)成本更高。不過(guò)隨著國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)能的井噴，民用和軍用碳纖維無(wú)人機(jī)生產(chǎn)成本逐漸攤薄，生產(chǎn)周期也隨著加工技術(shù)的升級(jí)和現(xiàn)代化設(shè)備的加入逐漸縮短，可以預(yù)測(cè)國(guó)內(nèi)的低空經(jīng)濟(jì)將會(huì)有非常明朗的未來(lái)。