6.1 无人机的结构特点


与有人驾驶飞机相比:1、无人机尺寸更小,不需要留出驾驶仓位空间;2、可以节省人员培训费用,飞行员的培训费用相当高昂,如换做无人机,只需要少量飞行员在地面驾驶台操作既可,无人员损耗问题;3、智能化科技日趋成熟,只要程序合理,基本不会出现操作失误,杜绝飞行员因操作失误造成的损失。

▼ 体积小,质量轻

▼ 设计载荷小,结构强度低

▼ 多采用整体成形工艺,加工设备要求低

▼ 使用维护方便,寿命周期费用低

■ 体积小,质量轻

不需要提供人员活动空间,体积小

不需要人员生存保障系统,重量可轻30%~40%

■ 设计载荷小,结构强度低

自动飞行,动作规范,飞行过载相对较低

无人员伤亡风险,结构安全系数低

同等级别下,无人机的设计载荷比有人机少40%

无人机不需要人员进出通道,开口少

结构传力直接,整体性好,关键结构的应力集中问题不严重,对机体疲劳寿命的要求低

■ 工艺简单,加工设备要求低

随着新材料、新工艺的应用,先进复合材料结构在无人机上得到了广泛应用,目前常用的复合材料结构一般采用浸渍有基体树脂的增强纤维预浸带,根据设计要求,逐层铺贴在按需制件形状预先加工好模具上,再经过热压工艺将基体树脂固化成形。因此由多个零组件通过紧固件机械连接装配而成的复杂形状大型结构件,如加筋壁板,可以采用共固化、二次固化或二次胶接等工艺整体成形,最近又发展了缝合、编织等纺织预成形件/树脂转移模塑成形等整体成形工艺,以便大大减少机械加工和装配工作量,这种材料加工方法能够大幅度减重和降低制造成本。

例如,该复合材料机翼采用整体成形工艺,机翼的上或下蒙皮首先在模具表面上预成形,然后在上下蒙皮上布置模具,固定预先成形的桁条、肋以及梁,然后在热压罐中一次成形,分别成形后的机翼上下蒙皮壁板再根据结构设计要求,采用机械连接或机械连接和胶接混合连接的方法形成机翼整体结构。

该成形方法工艺简单,可以大大减少机械加工和装配工作量,因此能够大幅度减重和降低制造成本。

再例如,某复合材料机身也可以采用整体成形工艺,首先把预成型的框在模具上固定好,然后再根据结构设计内容在模具上固定好桁条和加强梁,接着把机身的蒙皮铺层逐层铺放在机身表面,最后把铺设好的机身结构放入固化炉中固化成形。这种成形工艺,结构设计简单,连接件少,机身结构表面光滑,结构重量轻。

■ 使用维护方便,寿命周期费用低

▼ 材料成本低

▼ 加工成本低

▼ 使用维护成本低

因成本与飞机重量基本上成比例。而且在使用维护方面,飞行员与飞机的数量比例大约为1.3:1。而无人机这个比例相反,一个操作员可控制多架无人机,也没有训练飞机空勤人员和保持其技术所需要的昂贵训练费用;对机体疲劳寿命(即允许使用年限或次数)要求低,估计单价有可能比同级别有人飞机省70%。

无人机也可以无维护式存储。导弹与无人机之间的竞争主要在寿命周期费用上。若使用可发射导弹的中型无人攻击机,预计在寿命周期内执行15次任务,采用无维护式存储,这样与同样作战效能一次性使用的“战斧”式巡航导弹相比(单价约140万美元),其效费比要高得多。


   无人机结构特点小体现在哪些方面?

2   无人机结构比有人机结构载荷小的原因有哪些?

3   从结构上看,无人机体积小的优点有哪些?

4   无人机体积小的缺点有哪些?

  降低无人机制造成本的措施有哪些?