UAV業界での複合材料の適用

アプリケーションフィールドと使用の使用が違いにより、UAV（無人航空機）は、製造材料と機体構造の観点から、従来の有人航空機とは大きく異なります。有人航空機を設計するとき、主な考慮事項は人間の安全であり、構造的枠組みと材料負荷を負担する容量に厳格な基準と要件を課します。対照的に、UAVは乗客の安全を考慮する必要はなく、構造設計と材料選択の柔軟性を高めることができます。優れた剛性、強度、振動と疲労に対する抵抗、および低熱膨張係数を備えた複合材料は、UAV製造に好まれる選択肢となっています。

（i）UAVの複合材料のアプリケーションエリア

1. 構造コンポーネント：UAVの主要な構造、翼、尾びれ、およびその他のコンポーネントは、複合材料を使用して製造できます。これらの材料は、軽量の特性、高強度、優れた疲労抵抗、耐衝撃性を提供し、UAVの耐久性と飛行性能を高めます。

2. モーターハウジング：モーターやコントローラーなどのUAVのコアコンポーネントも、複合材料を使用して保護できます。これらの材料は、優れた電磁シールドを提供し、干渉を効果的に減らし、UAVの電気システムの安定した動作を確保します。

3. 熱管理コンポーネント：UAVは飛行中に大幅な熱を生成します。複合材料は、熱散逸成分の製造に使用でき、UAVの効果的な熱管理と安定した動作を確保できます。

4. 燃料システム：複合材料は、UAV燃料システムでますます使用されています。たとえば、複合水素貯蔵タンクは水素燃料を保存し、UAVのエネルギー源として機能します。

5. センサーハウジング：UAVには、GPS、バロメーター、ジャイロスコープなどのさまざまなセンサーがあります。複合材料は、これらのセンサーを環境要因から保護する軽量で高強度のハウジングを製造し、精度と安定性を確保するために使用できます。

（ii）複合UAVコンポーネントの製造プロセス

1. オートクレーブモールディングプロセスオートクレーブ成形プロセスは、均一な樹脂含有量と優れた機械的特性を備えた軽量で高品質の複合コンポーネントを保証します。このプロセスは、UAV荷重含有構造と高速成分の製造に優先されます。ただし、機器の要件が高く、初期投資が大きく、処理コストが高いため、その経済効率は比較的低いです。その結果、低温の低圧成形技術は、UAV製造の代替としてよく使用されます。

2. 真空バッグ成形プロセス真空バッグの成形プロセスは費用対効果が高く、望ましい製造結果を達成しながら最小限の投資を必要とします。さらに、操作は比較的簡単で、広く適用可能です。ただし、低成形圧力により、その使用は、品質の要件が低い複合コンポーネントに制限されます。このプロセスは、一般的に低速UAVで使用されます。プリプレグレイアップとウェットレイアップの2つの主要な方法があります。プリプレグレイアップは、より均一な樹脂分布をもたらし、より大きな安定性と品質を提供します。

3. 圧縮成形プロセス圧縮成形プロセスは効率的で、操作が容易で、高度な成形圧力を提供しながら費用対効果が高くなります。このプロセスは、UAV製造のコストと品質のバランスを取り、フォームコア複合構造の生産に特に適しています。このプロセスには、2つの重要なステップが含まれます。（1）フォームコア製造と皮膚積層、および（2）プレスと硬化。 UAVウィングパネルの製造では、このプロセスは精度と美学を大幅に向上させます。プレス機の適切な選択は、最適な成形結果を達成するために重要です。

4. 低温成形技術低温成形技術は、コストの利点とエネルギー効率を提供します。このプロセスは、60〜80°Cで低温ポリマー樹脂を治すことができ、オートクレーブ成形の実行可能なサプリメントになります。幅広いコンポーネントサイズをサポートし、室温と大気圧での直接硬化を可能にし、UAV製造に広く採用されます。高温成形技術と比較して、低温成形は品質を維持しながら製造コストを削減します。結果を最適化するには、樹脂製剤の継続的な改善と低温プリプレグ材料が不可欠です。