在火星上飞行的碳纤维无人机

美国宇航局（NASA）的“机智”号太阳能小型双旋翼无人机于于美东时间2021年4月19日凌晨3时34分在火星上升空，本次飞行最高高度达10英尺，并保持稳定盘旋30秒，之后开始下降，并在火星表面着陆，飞行共经历39.1秒。根据美东时间当日上午6时46分，通过“毅力”号火星探测器向地球传回的数据显示，该架无人机顺利完成了首次飞行任务，这也是首架在其他星球上完成动力飞行的旋翼飞机。

“机智”号无人机能够顺利完成火星上的飞行任务，这与碳纤维复合材料优异的材料性能密切相关。国内碳纤维零部件制造商智上新材料为众多无人机品牌提供碳纤维零部件的来图定制服务，其就碳纤维无人机零部件的基本特征对NACA双旋翼无人机进行了相关解读：

1. 强度高、负荷大，保证超大装载。

碳纤维复合材料的抗拉强度是钢的7-9倍，比强度和比模量也远远优于钢材这类金属材料，在很多领域一直都被用作增强体。此次的“机智”号无人机肩负着极为复杂的火星勘测任务，其机身内装载了微型计算机、锂电池、传感器和摄像头等基础设备，以及惯导、激光测高计、倾斜计、加速度计、陀螺仪等仪器，此外，还附带一块太阳能电池板为锂电池进行充电，总得说来，荷载压力是比较大的。该无人机的共轴反向双旋翼螺旋桨是由碳纤维泡沫夹心结构制成，四根支撑腿选用的也是碳纤维复合材料。得益于碳纤维复合材料的高强度，能够有效保证所有机载物体的安全。

2. 极轻的自重，最大程度节省动力，延长飞行时长。

碳纤维材料密度小，其比重还不到钢的四分之一，作为先进的航空材料，其也是现代工业制造中的“减重利器”。火星大气密度只有地球的0.6%，虽然火星引力偏低，仅为地球的38%，但无人机仍然需要有足够动力才能离开火星表面，所以无人机机体必须更加轻巧。据官方公布的资料显示，NASA飞赴火星的这架双旋翼无人机直径为1.2 米，高0.5米，但无人机自重仅约1.8千克，速度可达到2277转/分钟以上。碳纤维赋予该无人机更轻的自重，从而成就了理想的续航能力。据悉，该无人机的动力源主要来自于太阳能充电，因此可以在每个火星日飞行一次，每次持续约90秒，飞行距离最长300米，飞行高度最高可达5米。

3. 耐候性好，有极强的环境适应能力。

碳纤维复合材料在较大温差中蠕变小，耐腐蚀，适宜在恶劣的工作环境中使用。火星的大气层非常稀薄，只有地球密度的1%，非常干燥，温度低，表面平均温度为零下55℃，水和二氧化碳易冻结，地表沙丘、砾石遍布，可以说是沙漠行星。在这颗红色星球上飞行并不容易，无人机的机体材料不仅要面对低温还要应对其它不可抗的未知气候因素。据悉，“机智”号的设计规格不仅符合航天器标准，还能够承受火箭发射过程中产生的重力和振动，特有的抗辐射系统和优良的材料性能保障了它在严寒的火星环境中的正常运行。

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