简单解析无人机常用的机身材料

无人机的常用材料包括机身材料(包括结构材料和非结构材料)，发动机材料和涂料。其中最主要的是机身结构材料和发动机材料。其中，机身结构材料应具有高的比强度和比刚度，以减轻无人机的结构重量，改善飞行性能，还应具有良好的可加工性，便于制成所需要的部件。

目前，低速无人机结构用材主要是木材、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料蜂窝夹层结构，高速度无人机结构多以铝合金为主体材料，适当选用钛合金或碳纤维复合材料与先进制造工艺方式相适应的其他材料。以达到增加承载能力和减轻结构质量的目的。

复合材料主要由基体材料和增强材料在特定工艺上黏结制作而成。无人机上最常用的复合材料有碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料。

复合材料具有轻质、比强度高、比模量高、抗疲劳能力强、抗震能力强的优点。同时，根据不同的加工工艺，它具备各向异性的特点，本身具有可设计性，在不改变结构重量的情况下，可根据飞机的强度、刚度要求进行优化设计。复合材料的耐腐蚀性能，可满足无人机恶劣环境下长储存寿命的特殊要求，降低使用维护的寿命周期成本。

碳纤维和玻璃复合材料在无人机上主要有两种用途，一是整体成型，二是局部加强。

目前随着无人机制造工艺的发展，前者应用相对广泛。采用整体成型的方式制造机身，机翼、尾翼等无人机部件，具有质轻、批量生产等优点，但其修复性较差，用于局部加强的纤维材料主要是单向碳片、双向碳片、碳杆、碳管等，主要用在微型和轻型无人机局部加强件上。

1、微型无人机材料

一般重只有几十到几百克，速度为每小时几十千米，机身表面承受载荷较小，所以对机身材料强度要求低于传统无人机。由于动力装置功率的限制，微型无人机对自身质量要求非常高，要求材料密度尽可能小。

目前，微型无人机机身结构多用轻质材料，常用的非金属材料有木材(包括轻木，桐木，层板，榉木，桦木等)、复合材料(包括凯夫拉材料、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料)、尼龙、纺织品和塑料等。

2、轻型无人机材料

轻型无人机速度低，机身和机翼承受载荷不高，故在材料选择上更加强调“轻质”。

轻型无人机的典型材料选择是机身和机翼的起落架(滑橇)等主要承力部位用合金钢、铝合金等金属材料，机身隔框等次要承力部位使用航空层板等轻质材料，机身壁板、蒙皮、整流罩等用玻璃蜂窝夹层材料或玻璃纤维—碳纤维混杂结构材料。

轻型无人机选用的复合材料以玻璃纤维增强树脂基复合材料为主，在保证强度的条件下降低成本。

3、小型和大型无人机材料

随着飞行速度的提高，机身载荷增大，无人机材料也向金属结构过渡，高速度无人机中铝合金用量明显提高，部分用钛合金。目前小型和大型无人机材料主要以铝合金为骨架，其他部位大量用碳纤维增强树脂基复合材料。

随着复合材料技术的发展，大型无人机中复合材料用量越来越多，渐取代了铝合金，成为高度无人机的主要材料。现代有人机中复合材料比例最高的为五成，且目前的先进无人机中，复合材料用量远超过五成。如全球鹰除机身主结构外，其余结构以复合材料制成，复合材料占机身的65%，甚至多款著名无人机复合材料用量超过90%。

在复合材料种类中，大型无人机与轻型无人机也有所区别。轻型无人机所用复合材料以玻璃纤维和芳纶纤维增强复合材料为主，大型无人机中多数以性能更好、价格更高的碳纤维增强树脂基复合材料为主，为降低成本或调节性能，混杂部分玻璃纤维和芳纶纤维。

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