碳纤维应用于军用无人机的2种核心技术
前文我们介绍过关于碳纤维材料应用于军用无人机领域的几种优势，证明了碳纤维材料在高端领域里的应用价值。其他碳纤维的应用难度并不小，一些关键性的技术门槛限制了它的发展和应用。金洋6新材料带你认识2种碳纤维应用于军用无人机领域的核心技术。
美国新型隐身碳纤维无人机项目即将开启
据airforcemag网站2021年8月13日刊文，美国空军将在9月份授予蓝军（BlueForce）技术公司一份合同，授权其继续开发一种假想敌隐身无人机，供美国空军第五代战斗机进行训练。该公司预计将为演示项目制造四架无人机，并于2023年7月首次试飞。
这种无人机的最大起飞重量为约2300千克，目前被称为“红色中型”，将采用模块化有效载荷和开放式系统架构，可以模拟各种威胁。该无人将使用威廉姆斯公司的FJ44-4发动机，一种1800千克推力级的军用教练机发动机衍生型别。该无人机长6米、宽5米，采用碳纤维材料，速度可达0.95马赫，能以9G的过载转弯，持续转弯过载可达4G。
碳纤维材料应用于高端无人机需要解决多种技术问题
1、一体化成型集成技术
在军用无人机的设计中要综合考虑外形构造、机械强度、气动特性、安全性能等多方面之间的交叉耦合关系，从而在的设计、制造、测试、使用和维护等诸多方面需要开展多个层次上的一体化集成结构设计，以便保证无人机不仅具有良好的空气动力学性能，而且还具有稳定的电磁兼容性和较高的雷达隐身特性。
碳纤维复合材料在军用无人机上的使用，一方面为结构设计一体化的实现提供了更加广阔的操作空间，这是因为基于数字化和自动化技术，可以对碳纤维复合材料进行气动弹性剪裁设计和大面积整体化成型；另一方面，碳纤维和其他基体材质可以进一步复合成结构/阻尼、结构/隐身、结构/防热等结构/功能一体化碳纤维复合材料，并且还可在碳纤维复合材料的内部嵌人智能材料，提高无人机的自诊断、自适应和自修复的能力。
2、损伤容限失效评估技术
相比于有人机，军用无人机尽管不需要考虑人的生理承受能力，可以设计较低的安全系数（1—1.5），并且还可以设计较大的过载荷系数（15—20g），但是对于以碳纤维复合材料为主体结构的无人机，尤其是大面积整体化碳纤维的使用，往往容易发生由微观损伤演变成宏观失效，并且由于成型工艺的不稳定性，加大了碳纤维的质量控制难度。
因此建立碳纤维的损伤容限失效评估模式，确定碳纤维的疲劳寿命和无人机的使用寿命，积累相关的性能数据和使用经验，以及制订新的计算准则和设计规范，将对军用无人机的结构设计、生产制造、试飞验证等诸多方面具有积极的指导。
碳纤维材料，尤其高端碳纤维材料，本身的制备难度就比较大，再制成碳纤维复合材料，想要确保性能的高效稳定，难度再上一个档次。碳纤维复合材料应用于军用无人机上时，可能还需要喷涂一些特殊材料，获得隐身功能，其中每一个环节的失误，都可能导致无人机性能失效，因此只有从生产的每个环节入手，真正的提高生产技术，才是解决碳纤维应用的核心方向。
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