近兩年有一個(gè)詞被頻繁提起，它就是“低空經(jīng)濟”，低空經(jīng)濟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)濟形態(tài)。低空經(jīng)濟作為傳統經(jīng)濟的拓展，具備較好的發(fā)展前景，在低空經(jīng)濟環(huán)境下，無(wú)人機是核心關(guān)鍵要素之一。當下使用的無(wú)人機有民用和軍用兩大方向，而制作無(wú)人機的材料從金屬到特種塑料均包羅其中，而碳纖維無(wú)人機作為輕量化優(yōu)勢更明顯的一種，具有極大的應用價(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)人機方面也有不少生產(chǎn)制造的經(jīng)驗，可以淺談一下，如何制造一架合格的碳纖維無(wú)人機。
　　
 
　　碳纖維無(wú)人機的減重效果有何作用？
　　
　　開(kāi)篇就提到，碳纖維無(wú)人機的輕量化優(yōu)勢非常明顯，碳纖維復合材料的密度約為1.7g/cm3，相比于鋁合金更輕，卻擁有極高的機械強度和模量。不管是大飛機，還是無(wú)人機，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構設計等多角度進(jìn)行大量的實(shí)驗和驗證，而碳纖維復合材料已經(jīng)被證實(shí)具備這樣的優(yōu)勢。碳纖維復合材料給無(wú)人機帶來(lái)的減重效果可以帶來(lái)何種效應，不妨接著(zhù)往下看。
　　
　　1、提高負載能力：自重減重，有效負載能力提升，更大的升力便于攜帶更大體積和重量的傳感器、相機和其他設備。
　　
　　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(cháng)飛行時(shí)間、距離和速度等。
　　
　　3、降低變形風(fēng)險：碳纖維自身的剛度和強度都比較高，飛行時(shí)可以承受更大的空氣阻力，降低結構變形的風(fēng)險。
　　
 
　　碳纖維無(wú)人機在機械性能上有什么優(yōu)勢？
　　
　　碳纖維復合材料制成的無(wú)人機可不僅僅在減重方面具有先天的優(yōu)勢，比普通塑料高出好幾個(gè)數量級的機械性能同樣可以幫助無(wú)人機在戶(hù)外工作時(shí)，帶來(lái)更出色的表現，更高效的完成各項任務(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)人機結構損傷，可有效保護核心部件完整。
　　
　　2、抗疲勞性：重復應力下，碳纖維復合材料仍然具備極好的機械性能，應用在無(wú)人機上可以抵抗長(cháng)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(cháng)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，碳纖維復合材料的耐腐蝕性可以有效適應此類(lèi)環(huán)境。
　　
　　4、耐候性：我國地大物博，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：碳纖維復合材料具有不錯的吸能作用，在F1賽車(chē)上已有案例，而碳纖維無(wú)人機同樣具備不錯的吸能減振效果，可以保持飛行的穩定性，同時(shí)提高傳感器的精度，以獲得高質(zhì)量的圖像和數據。
　　
　　6、熱穩定性：碳纖維復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)境下同樣能保持穩定的性能。
　　
 
　　如何制造一架合格的碳纖維無(wú)人機？
　　
　　一架符合使用標準的碳纖維無(wú)人機，需要從需求方面入手，設計合理的外形和結構，選用性能可靠的原材料，采用完整的生產(chǎn)工藝，并進(jìn)行嚴格的性能測試后，才能實(shí)現預想中的各項功能。
　　
　　1、設計階段：收集需求和功能，使用CAD等工具進(jìn)行3D建模，確定外觀(guān)形狀和內部結構。
　　
　　2、材料選擇：根據性能要求，選擇對應碳纖維和樹(shù)脂類(lèi)型，根據工藝選擇碳纖維預浸料加工方式，另外準備好對應的模具。
　　
　　3、預浸料裁切：根據無(wú)人機部件的尺寸，對碳纖維預浸料進(jìn)行初步的裁切，方便后續鋪層和加工。
　　
　　4、預浸料鋪層：根據對應尺寸（長(cháng)度、寬度和厚度），進(jìn)行碳纖維預浸料的鋪層，并在轉角處優(yōu)化鋪層，避免這些部位覆蓋不完全，影響成型后的性能。
　　
 
　　5、預浸料固化成型：將鋪層好的預浸料，連同模具內芯（可能包含真空袋）放入外側模具中，再置入熱壓設備中，加熱加壓一段時(shí)間，讓預浸料逐漸固化成型。
　　
　　6、外觀(guān)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，再對碳纖維無(wú)人機零部件雛形進(jìn)行外觀(guān)修整處理，去除毛刺和凸點(diǎn)，填補凹坑和空隙，后續還需要進(jìn)行打磨和拋光。
　　
　　7、無(wú)人機組裝：將碳纖維無(wú)人機零部件組裝成整體，檢查結構無(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，根據結構進(jìn)行排線(xiàn)并優(yōu)化，后續根據功能安裝其他模塊（如相機等）。
　　
　　8、無(wú)人機測試：先測試基礎模組功能是否正常，包括電機、傳感器、電子設備和電路等；再測試飛行能力，可進(jìn)行低空短時(shí)間飛行觀(guān)測，檢查穩定性；后續還要根據使用需求優(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)人機需要很長(cháng)的時(shí)間，如果單從碳纖維預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(zhù)無(wú)人機體型的擴大，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)人機有多旋翼和固定翼結構，但都是體型較小的類(lèi)型，而軍用彩虹無(wú)人機的生產(chǎn)周期更長(cháng)，生產(chǎn)成本更高。不過(guò)隨著(zhù)國內碳纖維產(chǎn)能的井噴，民用和軍用碳纖維無(wú)人機生產(chǎn)成本逐漸攤薄，生產(chǎn)周期也隨著(zhù)加工技術(shù)的升級和現代化設備的加入逐漸縮短，可以預測國內的低空經(jīng)濟將會(huì )有非常明朗的未來(lái)。