低空经济环境下，如何制造一架合格的碳纤维无人机？

　　近两年有一个词被频繁提起，它就是“低空经济”，低空经济是以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。低空经济作为传统经济的拓展，具备较好的发展前景，在低空经济环境下，无人机是核心关键要素之一。当下使用的无人机有民用和军用两大方向，而制作无人机的材料从金属到特种塑料均包罗其中，而碳纤维无人机作为轻量化优势更明显的一种，具有极大的应用价值。智上新材料作为碳纤维制品的生产厂商，在碳纤维无人机方面也有不少生产制造的经验，可以浅谈一下，如何制造一架合格的碳纤维无人机。

　　碳纤维无人机的减重效果有何作用？

　　开篇就提到，碳纤维无人机的轻量化优势非常明显，碳纤维复合材料的密度约为1.7g/cm3，相比于铝合金更轻，却拥有极高的机械强度和模量。不管是大飞机，还是无人机，想要在性能保持不变的前提下减轻自重，都需要从制造材料和结构设计等多角度进行大量的实验和验证，而碳纤维复合材料已经被证实具备这样的优势。碳纤维复合材料给无人机带来的减重效果可以带来何种效应，不妨接着往下看。

　　1、提高负载能力：自重减重，有效负载能力提升，更大的升力便于携带更大体积和重量的传感器、相机和其他设备。

　　2、改善飞行能力：自重减轻后，可携带的能源总量提升，可以改善自身飞行能力，如更长飞行时间、距离和速度等。

　　3、降低变形风险：碳纤维自身的刚度和强度都比较高，飞行时可以承受更大的空气阻力，降低结构变形的风险。

　　碳纤维无人机在机械性能上有什么优势？

　　碳纤维复合材料制成的无人机可不仅仅在减重方面具有先天的优势，比普通塑料高出好几个数量级的机械性能同样可以帮助无人机在户外工作时，带来更出色的表现，更高效的完成各项任务。

　　1、抗冲击性：碳纤维具有良好的抗冲击性，户外发生以外碰撞时，避免无人机结构损伤，可有效保护核心部件完整。

　　2、抗疲劳性：重复应力下，碳纤维复合材料仍然具备极好的机械性能，应用在无人机上可以抵抗长时间使用带来的疲劳损伤，并保持良好的尺寸精度，延长一定的使用寿命。

　　3、耐腐蚀性：户外环境中，潮湿、干燥、腐蚀等自然环境混合共存，碳纤维复合材料的耐腐蚀性可以有效适应此类环境。

　　4、耐候性：我国地大物博，气候类型多样，高原湖泊、雪原丛林、沙漠戈壁、海洋丘陵，碳纤维无人机的耐候性在多种气候地域可以发挥巨大的作用。

　　5、减振性：碳纤维复合材料具有不错的吸能作用，在F1赛车上已有案例，而碳纤维无人机同样具备不错的吸能减振效果，可以保持飞行的稳定性，同时提高传感器的精度，以获得高质量的图像和数据。

　　6、热稳定性：碳纤维复合材料具有一定的耐高温性，主要取决于树脂基体，碳纤维无人机在高温状态下可保持较好的工作状态，另外在低温环境下同样能保持稳定的性能。

　　如何制造一架合格的碳纤维无人机？

　　一架符合使用标准的碳纤维无人机，需要从需求方面入手，设计合理的外形和结构，选用性能可靠的原材料，采用完整的生产工艺，并进行严格的性能测试后，才能实现预想中的各项功能。

　　1、设计阶段：收集需求和功能，使用CAD等工具进行3D建模，确定外观形状和内部结构。

　　2、材料选择：根据性能要求，选择对应碳纤维和树脂类型，根据工艺选择碳纤维预浸料加工方式，另外准备好对应的模具。

　　3、预浸料裁切：根据无人机部件的尺寸，对碳纤维预浸料进行初步的裁切，方便后续铺层和加工。

　　4、预浸料铺层：根据对应尺寸（长度、宽度和厚度），进行碳纤维预浸料的铺层，并在转角处优化铺层，避免这些部位覆盖不完全，影响成型后的性能。

　　5、预浸料固化成型：将铺层好的预浸料，连同模具内芯（可能包含真空袋）放入外侧模具中，再置入热压设备中，加热加压一段时间，让预浸料逐渐固化成型。

　　6、外观修整：固化成型后，先进行脱模处理，确保碳纤维纹路正常无误后，再对碳纤维无人机零部件雏形进行外观修整处理，去除毛刺和凸点，填补凹坑和空隙，后续还需要进行打磨和抛光。

　　7、无人机组装：将碳纤维无人机零部件组装成整体，检查结构无误后，再将其他部件（如飞行控制器、传感器、电池模组等）一一安装到位，根据结构进行排线并优化，后续根据功能安装其他模块（如相机等）。

　　8、无人机测试：先测试基础模组功能是否正常，包括电机、传感器、电子设备和电路等；再测试飞行能力，可进行低空短时间飞行观测，检查稳定性；后续还要根据使用需求优化飞行性能，提升飞行安全性和飞行时间等。

　　制造一架合格的碳纤维无人机需要很长的时间，如果单从碳纤维预浸料铺层到固化这个阶段来说，最快也要3天时间，而且随着无人机体型的扩大，加工时间还会不断增加。智上新材料先前生产加工的碳纤维无人机有多旋翼和固定翼结构，但都是体型较小的类型，而军用彩虹无人机的生产周期更长，生产成本更高。不过随着国内碳纤维产能的井喷，民用和军用碳纤维无人机生产成本逐渐摊薄，生产周期也随着加工技术的升级和现代化设备的加入逐渐缩短，可以预测国内的低空经济将会有非常明朗的未来。