真空袋压成型的碳纤维复合材料小型无人机

小型无人机中的复合材料，机身、机翼等结构部件上应用较多的是比强度和比模量都较高的碳纤维预浸料。在近些年的发展中，小型无人机对质量控制越来越严格，碳纤维在复合材料无人机中的比重逐步增加，甚至出现了全碳纤维复合材料的小型无人机。而且碳纤维的低电阻特性也使其在飞机隐身设计中获得应用。

碳纤维的生产厂家较多，碳纤维的类型和碳纤维织物的规格也比较多，他们的性能差异也是较大的，可根据需要合理选用。据在碳纤维无人机方面拥有丰富经验的苏州挪恩复合材料介绍，对于小型无人机结构用碳纤维复合材料来说，以使用高强度、标准型的T300为主。

由于小型无人机复合材料结构设计形式较为复杂，机体外形又呈曲面，而航空制品对材料的空隙率等要求较高，所以在保证产品单侧型面尺寸的情况下，小型无人机的机翼、v尾、机身等蒙皮结构所用的蜂窝夹层结构基本采用了真空袋压法工艺的制造。

真空袋压法是通过压力袋或是真空袋对成型但未固化的制品施加压力，使制品或半成品在压力下固化成型的方法℃真空袋压法成型的温度和压力是由材料体系决定的。温度是降低树脂黏度和引发固化化学反应，压力是用来将各层压合起来，并抑制空隙的产生。真空袋压法装置是由压力系统、循环水冷系统、真空系统、压缩空气系统、加热、电控系统组成。

在满足空气动力设计要求的前提下，为了减轻重量，利用碳纤维复合材料的可设计性，将机身梁、环框、角盒采用局部增加铺层。小型无人机复合材料结构复杂, 设计要求与质量控制要求高,因而主要结构件的制造工艺过程通常也很复杂。

蒙皮结构的蜂窝夹层形式复杂,但是真空袋压法工艺通常以整体共固化的形式进行,即在阴模具中按照顺序铺放外蒙皮、蜂窝和內层蒙皮,后采用一次性抽真空整体固化成型。这种蜂窝夹层结构成型工艺非常适合小型无人机结构的成型,所制造的结构整体优异、质量相对轻,主要特点是直接采用已拉伸定型的片状蜂窝,因而如何根据设计需要在复杂曲面形状上放置并准确定位蜂窝是该方法的关键。

整体共固化真空袋压法成型复合材料及其蜂窝夹层结构也存在可能不利因素,即薄壁的内蒙皮不可避免地会向蜂窝凹陷而出现不平整现象,而且蜂窝与外蒙皮间的胶膜往往不均匀,蜂窝与蒙皮间的剥离强度也不是很高。在实际工程中通过控制外压、采用温度台阶等方法来解決这些问题。

利用真空袋压法的碳纤维复合材料结构件具有成型简便、成本较低、制造周期短的特点，易于整体成型复杂飞机结构件,而且其比强度、比刚度高的性能特点也能满足飞机结构轻量化的需要，在小型无人机领域有着非常不错的应用前景。