研究機構EVTank近期發布的《2015年度民(mín)用無人機市場研究報告》數據顯示,2014年全球民用無人機銷量(liàng)為37.8萬架,其(qí)中專業級無人機銷量占33%,消費級無人機銷量占67%。預計2015年全(quán)球民用無人機將同比保持50%的增長態勢。到2020年,全球無(wú)人機年銷量有望達到433萬架,市(shì)場規(guī)模將達到259億美元。一時間,競爭者蜂擁而至(zhì)。
(圖示:碳纖維無人機)
和(hé)估值同樣凶猛的“APP”們不同,無人機的生產(chǎn)和銷售在消費者眼裏(lǐ)還算新鮮事物,而且涉及到複(fù)雜的製造領域,門檻更高。“粗看,每家產(chǎn)品好像(xiàng)都差不多,但(dàn)一台無人機的(de)定位和(hé)總(zǒng)體體(tǐ)驗由無(wú)數細節(jiē)組成,而差別就在這些細(xì)節上。另外,對那些相對成熟的無人機製造企業而言,每家的技術和設計方案(àn)其實無所謂好壞,關鍵在於從企業要做個什(shí)麽產品出發,所做的取舍和平衡。”www.91複材的陳工介紹說。
蘇州www.91複合材料在無人機領域有著非常豐富的(de)經驗,與國內外(wài)多家(jiā)無人機廠商都保持著良好的合作關係,對無人機領域製造更是有著自(zì)己的見解(jiě)。
消費無人機製造過程裏要考慮的第一個平衡點:續航與安全。
在理論上,一款無人機一定是在足夠輕(qīng)的情況下兼顧結實,因為(wéi)機身太重一(yī)定會影響續航時間。而一款無人機的重量構成通常分(fèn)為三個部分:電池、電機、機身。以(yǐ)某款航拍(pāi)無人機為(wéi)例,其整體(tǐ)重量為1266克,電池(5400毫安鋰聚合物電池)和電機重量占據一半以上。電池技術突破是目前整個IT製造業麵對的(de)難題,事實上即便該無人機把整機做到1公斤,其飛行時間也隻在(zài)15-23分鍾。因此,在電池(chí)、電機、雲台重量幾乎沒有下降空(kōng)間的前提下,從減重角度,機身基本(běn)成了企(qǐ)業可以發(fā)揮的地方(fāng)。
不過www.91複材的(de)陳工(gōng)也介紹道,當上(shàng)升到商(shāng)用(yòng)領(lǐng)域,除了考(kǎo)慮續(xù)航外,還必(bì)須考(kǎo)慮載重量,因為隻有載重量(liàng)上(shàng)去了,才能有效率地實現各種功能。
在機身(shēn)重量做“減(jiǎn)法”包括兩個(gè)途徑:
首先是材料選擇。國內消(xiāo)費級無人機通用的材料多為一種高強(qiáng)度複(fù)合型的工程塑料,兼顧(gù)韌性和強度。而業界公認製造無人機非常理想的材料是碳纖維的複合材料。
碳纖維複合材料結構構型(xíng)設計(jì)靈活(huó)多變,三明治夾芯結(jié)構也是一種重要的結(jié)構減(jiǎn)重(chóng)方法。三明治夾芯結構就(jiù)是在相對較厚的芯材兩側貼附薄卻有足夠剛度的麵(miàn)板,這種結構在(zài)承受彎曲載(zǎi)荷時,上下麵(miàn)板之間存在一定的距離,結構(gòu)上反而(ér)能獲得更大比例的剛性。以碳纖維增強複合材料作為(wéi)蒙皮,芯材可選用XPS、EPP、PMI等具有一定硬度和抗壓能力的輕質泡沫塑料,使之形成碳纖維-芯材-碳(tàn)纖維的(de)複合夾芯結構。這種三明治夾芯結構在保持力學性能的同時還能顯著減輕重量,尤(yóu)為重(chóng)要(yào)的是還可以在一定程度上降低成本。這種方法多用於較為大型的無(wú)人機機體部件,在碳(tàn)纖維(wéi)醫療床板中也較為常見,在小型無人機中也是一種可以考慮的方案。
此外,工藝和設計上的(de)改進也能幫助機身降低重量。
碳纖(xiān)維複合材料的成(chéng)型工藝包括:編織(zhī)纏繞、真空輔(fǔ)助成型、RTM、真空熱壓罐、模壓等等。無人機需要高度(dù)翼身融合的飛翼(yì)式總體(tǐ)啟動外形,所以在氣動外形上(shàng)要盡量做(zuò)到準確。因此,蘇州www.91複材建(jiàn)議,使用碳纖維複合材料製作無人機機體時,盡可(kě)能地采用大麵積的一(yī)體化成型工藝。因為一體化(huà)整體成(chéng)型還可以避免因分片製備部件、拚接組裝等帶來(lái)的連接問題和連接贅重,從而實現結構減重。
碳纖維作為目前輕量化的(de)解決方(fāng)案之一,在無人機減重方麵擁有很大優勢,但也不能避免的需要麵對成本問題。目前各國的新材料人都在研究新工藝,讓(ràng)碳(tàn)纖維的技藝更加成熟,而www.91複材也在針(zhēn)對碳纖維工藝進行優化,將其(qí)成本控製在合(hé)理範圍內,為廠商及消費者降低碳纖維的使用門檻(kǎn)。