在纖維棒復合材料無(wú)人機的設計制造中,常常會(huì )通過(guò)鋪設角度和材料層數的調整實(shí)現其結構彈性和剛度分布要求。
纖維棒復合材料是目前無(wú)人機使用較多的增強材料之一,采用纖維棒復合材料制作無(wú)人機一般會(huì )涉及以下三種成型工藝:
熱壓罐成型工藝
熱壓罐成型是復合材料高性能成型工藝之一,對于速度要求較高的無(wú)人機,其復合材料構件和主要承重構件多采用這種工藝進(jìn)行制造。
熱壓罐成型的碳纖維棒復合材料構件內部質(zhì)量較好且樹(shù)脂的含量較為均勻,力學(xué)性能也更加出色。
但是熱壓罐成型技術(shù)也存在一定的不足之處,該工藝對于設備的要求較高,前期投入和加工成本都比較高,經(jīng)濟性相對較差。從成本角度考慮,預算有限的情況下往往會(huì )選擇低溫低壓成型技術(shù)來(lái)代替。
除此之外,碳纖維棒復合材料在熱壓罐成型過(guò)程中,其樹(shù)脂的流動(dòng)、熱傳遞、化學(xué)交聯(lián)和空隙形成等會(huì )發(fā)生相互影響和相互作用,這就增加了工藝控制上的難度,一旦把握失誤,就會(huì )出現貧膠、高孔隙率等加工缺陷。
為了保證纖維棒復合材料無(wú)人機構件的質(zhì)量,我們通過(guò)模擬熱壓罐成型過(guò)程中動(dòng)力學(xué)變化、樹(shù)脂流動(dòng)以及熱傳遞等現象,依據模型數據就可以對熱壓罐工藝的壓力、溫度曲線(xiàn)進(jìn)行良好的控制。
真空袋成型工藝
與熱壓罐工藝相比,真空袋成型工藝就比較簡(jiǎn)單,而且前期不需要過(guò)高的投入,操作難度適中。但是這種成型方式壓力較小,只適用于對于質(zhì)量標準要求不高的復合材料構件,多用于制造不超過(guò) 1.5mm的蜂窩夾層結構和層壓板結構。
因為成本優(yōu)勢明顯,這種工藝方法在低速無(wú)人機制造中應用較多,因為在小型低速無(wú)人機的制造中,真空袋成型技術(shù)可以滿(mǎn)足大部分零件的生產(chǎn)要求。
在實(shí)際操作上,因為真空袋成型需采用預浸料鋪貼、濕法鋪貼等工序,而濕法操作受到人為因素的影響,容易導致膠液涂刷的不均勻,這種情況在夾層結構成型中尤為明顯。
此外涂刷方向的不合理還容易導致纖維方向的彎曲、改變,威脅碳纖維棒復合材料制造件的穩定性。我們新材科技采用的都是預浸料鋪貼,能有效避免上述問(wèn)題,提高制件的穩定性。
模壓成型工藝
模壓成型工藝比較適用于泡沫夾芯復合材料構件的制造,它綜合了熱壓罐成型技術(shù)和真空袋成型工藝的優(yōu)點(diǎn),生產(chǎn)效率高且成型壓力大,設備投入和成本適中,經(jīng)濟性較好。
無(wú)人機舵面等采用泡沫夾層結構的部位大多采用該種成型工藝,在碳纖維棒無(wú)人機翼板的制造中,采用模壓成型的工藝還可以確保無(wú)人機機翼的外觀(guān)質(zhì)量和翼形精度,提高無(wú)人機的整體制造質(zhì)量。
不過(guò)加壓控制是該工藝關(guān)鍵的工序,我們新材料通過(guò)對產(chǎn)品的結構分析以及長(cháng)期的經(jīng)驗總結,能夠更準確地確定壓力控制參數,保障結構件的性能水平。