無(wú)人機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及制造技術(shù)發(fā)展

無(wú)人機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及制造技術(shù)發(fā)展

無(wú)人飛機(jī)（iuv）是世界上軍事裝備發(fā)展的熱點(diǎn)。根據(jù)2005年美國(guó)空軍發(fā)布的“無(wú)人機(jī)路線圖”(UnmannedAerialVehiclesRoadmap)(見右圖),在21世紀(jì)前25年發(fā)展計(jì)劃中的49個(gè)目標(biāo)中,開發(fā)無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)(UCAV)被列為首位。目前無(wú)人機(jī)已由執(zhí)行偵察任務(wù)逐漸發(fā)展到進(jìn)行空中力量壓制、武裝監(jiān)視/偵察、電子戰(zhàn)及縱深攔截能力的無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)(如美國(guó)空軍的J-UCAS項(xiàng)目)。重量輕、小型化、長(zhǎng)航時(shí)、高隱蔽和高安全性等特性是無(wú)人機(jī)區(qū)別于有人機(jī)的顯著特點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展方向。在材料選擇方面復(fù)合材料無(wú)疑是最佳選擇。縱觀世界上各種無(wú)人機(jī),包括軍、民用無(wú)人偵察機(jī)、無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)以及微型無(wú)人機(jī)等,均無(wú)一例外地大量使用了復(fù)合材料結(jié)構(gòu),有些甚至是全復(fù)合材料機(jī)體。因此以復(fù)合材料為核心的無(wú)人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)及制造技術(shù)應(yīng)是無(wú)人機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。非機(jī)合材料在無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用1無(wú)人機(jī)復(fù)合材料的使用前景與有人機(jī)相比,無(wú)人機(jī)在機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中既不需要考慮機(jī)動(dòng)飛行過(guò)程中人的生理承受能力限制,也不需要因?yàn)樘貏e強(qiáng)調(diào)人的生存性而對(duì)隱身及抗彈傷能力結(jié)構(gòu)和材料作特殊考慮。不過(guò)由于無(wú)人機(jī)機(jī)載設(shè)備技術(shù)先進(jìn),要求高,因此也要求無(wú)人機(jī)有相當(dāng)好的機(jī)體結(jié)構(gòu)性能,這使無(wú)人飛機(jī)在結(jié)構(gòu)選材上具有一些有別于有人機(jī)的新特點(diǎn)。與傳統(tǒng)金屬材料相比,復(fù)合材料具有比強(qiáng)度和比剛度高、熱膨脹系數(shù)小、抗疲勞能力和抗振能力強(qiáng)的特點(diǎn),將它應(yīng)用于無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)中可以減重25%~30%。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前世界上各種先進(jìn)的無(wú)人機(jī)復(fù)合材料的用量一般占機(jī)體結(jié)構(gòu)總重的60%~80%,即復(fù)合材料的用量可達(dá)90%以上。在無(wú)人機(jī)上大量采用復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)是多方面的。(1)復(fù)合材料本身具有優(yōu)異的可設(shè)計(jì)性,在不改變結(jié)構(gòu)重量的情況下,可根據(jù)飛機(jī)的強(qiáng)度和剛度要求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);在設(shè)計(jì)制造技術(shù)上滿足了大多數(shù)無(wú)人機(jī)高度翼身融合結(jié)構(gòu)所需的大面積整體成型這一特點(diǎn)。(2)聚合物基復(fù)合材料具有特殊的電磁性能,研究改性后有望滿足無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)/功能一體的高隱身技術(shù)要求。復(fù)合材料的耐腐蝕性可滿足無(wú)人機(jī)惡劣環(huán)境下長(zhǎng)儲(chǔ)存壽命的特殊要求,降低使用維護(hù)的壽命周期成本。(3)復(fù)合材料中易植入芯片或合金導(dǎo)體,形成智能材料、結(jié)構(gòu)。目前,復(fù)合材料在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域已成為主要結(jié)構(gòu)材料,如碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料、蜂窩夾層復(fù)合材料等。通常,無(wú)人機(jī)除機(jī)身的龍骨、梁和隔框、起落架等結(jié)構(gòu)件采用鋁合金外,機(jī)翼、尾翼及各種天線罩、護(hù)板、蒙皮等結(jié)構(gòu)件均大量使用復(fù)合材料。另外,在中小型無(wú)人機(jī)上,木質(zhì)材料、輕型塑料、塑料薄膜等非金屬材料也得到大量使用。復(fù)合材料的應(yīng)用對(duì)無(wú)人飛機(jī)結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化、小型化和高性能化已經(jīng)起到了至關(guān)重要的作用。2全復(fù)合材料飛機(jī)如前所述,國(guó)外的無(wú)人機(jī),包括UCAV均無(wú)一例外地大量采用了復(fù)合材料,且多數(shù)以碳纖維復(fù)合材料為主,并混雜以玻璃纖維和芳綸等復(fù)合材料。混雜復(fù)合材料在無(wú)人機(jī)上的應(yīng)用是其特色之一,有利于降低成本。下面按無(wú)人機(jī)的用途,對(duì)復(fù)合材料應(yīng)用的概況作較詳細(xì)的說(shuō)明。(1)偵察/監(jiān)視型無(wú)人機(jī)。將復(fù)合材料用于偵察/監(jiān)視型無(wú)人機(jī)具有比強(qiáng)度和比剛度高、耐疲勞性能好、減震性能好、顯現(xiàn)出具有多種功能及良好的加工工藝性。國(guó)外目前常規(guī)在制、在研的無(wú)人機(jī)均以復(fù)合材料和傳統(tǒng)鋁合金的混合結(jié)構(gòu)為主,如美國(guó)的“暗星”無(wú)人機(jī)機(jī)體采用復(fù)合材料外加吸波涂層,滿足其高隱身性能的要求;以色列的“先鋒”和“搜索者”、美國(guó)的“鷹眼”、英國(guó)的“不死鳥”和南非的“禿鷲”等許多著名的無(wú)人機(jī)均為全復(fù)合材料飛機(jī),其中尤以美國(guó)的“全球鷹”高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人偵察機(jī)最為著名。美國(guó)諾斯羅譜·格魯門公司為美空軍研制的“全球鷹”高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人偵察機(jī),采用高度翼身融合布局,起飛重量11640kg,燃油重量6727kg,超過(guò)總重量的一半。除機(jī)身主結(jié)構(gòu)為鋁合金外,其余均用復(fù)合材料制成,包括機(jī)翼、尾翼、后機(jī)身、雷達(dá)罩、發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩等,其中機(jī)翼和尾翼用石墨/環(huán)氧復(fù)合材料制造,復(fù)合材料機(jī)翼長(zhǎng)達(dá)35m,復(fù)合材料占結(jié)構(gòu)總重量的65%。沃特(Vought)飛機(jī)工業(yè)公司在生產(chǎn)改進(jìn)型“全球鷹”RQ-4B飛機(jī)機(jī)翼時(shí),使用了商用復(fù)合材料和環(huán)氧材料。新機(jī)翼的長(zhǎng)度增至39.9m,重約1814kg。(2)無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)。自上世紀(jì)末起,無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)一直是世界各國(guó)的研究關(guān)注熱點(diǎn)。目前世界上的主要航空大國(guó)都已經(jīng)認(rèn)識(shí)到無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)是未來(lái)航空武器裝備的一個(gè)發(fā)展重點(diǎn)。美國(guó)已經(jīng)開始在X-45A、X-47A的概念驗(yàn)證基礎(chǔ)上發(fā)展空/海軍通用的無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī),并將其列為未來(lái)25年計(jì)劃發(fā)展的49個(gè)項(xiàng)目中最優(yōu)先發(fā)展的項(xiàng)目。為了盡可能降低結(jié)構(gòu)重量,無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是大量應(yīng)用復(fù)合材料,其用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)有人戰(zhàn)斗機(jī)的應(yīng)用水平。依據(jù)美國(guó)國(guó)防部5.4億美元的合同,波音獲準(zhǔn)放棄X-45B的開發(fā),將該項(xiàng)目的有效載荷、航程及目標(biāo)并入目前正在開發(fā)的J-UCAS計(jì)劃中的X-45C,X-45C弦長(zhǎng)11m,翼展為14.6m,飛行重量達(dá)15900kg。b.X-47系列UCAV。(3)民用太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)。美國(guó)NASA于1994年啟動(dòng)ERAST計(jì)劃,研制赫里阿斯(Helios)太陽(yáng)能無(wú)人機(jī),Aero-Vironment公司花費(fèi)4000萬(wàn)美元制造了原型機(jī),空重600kg,有效載荷282kg,全機(jī)幾乎都用復(fù)合材料制造,其展長(zhǎng)為75m,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)B747的展長(zhǎng),弦長(zhǎng)為2.44m,主結(jié)構(gòu)由碳/環(huán)氧復(fù)合材料制成,全翼均勻分成6段,每個(gè)對(duì)接點(diǎn)處有一個(gè)復(fù)合材料艙,裝載有效載荷。太陽(yáng)能片布滿整個(gè)上翼面,驅(qū)動(dòng)14臺(tái)電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),各帶動(dòng)一個(gè)雙葉螺旋槳。2001年8月曾創(chuàng)下了飛行高度29516m的世界紀(jì)錄,飛行了17h?？梢韵胂袢魶]有先進(jìn)復(fù)合材料的應(yīng)用就沒有這一紀(jì)錄。熱壓罐成型技術(shù)從中長(zhǎng)期來(lái)看,無(wú)人駕駛的軍用飛機(jī)所用的材料及工藝將顯著變化。有的無(wú)人機(jī)只需在緊急時(shí)期投入使用,損傷容限和壽命的要求均可以不考慮。在這種情況下,整個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸小,有可能采用整體鑄件、焊接結(jié)構(gòu)或者熱塑性復(fù)合材料的注射成型件。屆時(shí)將有可能采用汽車工業(yè)的制造方式,目的是降低成本,甚至重新采用鈑金—焊接承力結(jié)構(gòu)。降低成本是無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)和選材的主要依據(jù),將采用先進(jìn)的商用復(fù)合材料技術(shù),并發(fā)展低成本復(fù)合材料技術(shù)。比如,波音公司就應(yīng)用了制造沖浪板的泡沫基復(fù)合材料技術(shù)制造整體機(jī)翼,大大降低了零部件數(shù)量、加工周期和制造成本。近年來(lái),美國(guó)ATK及Aurora等公司不斷收到為“全球鷹”加工復(fù)合材料零件的合同,包括長(zhǎng)度達(dá)20.1m的上、下翼蒙皮以及梁、肋、前緣、舵面、后緣及13.2m長(zhǎng)的復(fù)合材料機(jī)身。到2010年,僅ATK一家獲得合同的年產(chǎn)值將達(dá)9200萬(wàn)美元。綜合分析,無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料的成型方法主要有熱壓罐成型、真空袋成型、模壓成型和低溫成型。(1)熱壓罐成型工藝。熱壓罐成型工藝的優(yōu)點(diǎn)是成型的零件質(zhì)量好,缺點(diǎn)是成型費(fèi)用昂貴,經(jīng)濟(jì)性差。目前的無(wú)人機(jī)復(fù)合材料成型多數(shù)仍采用傳統(tǒng)的熱壓罐固化方法,如美國(guó)Aurora公司最近完成了大熱壓罐的采購(gòu)及安裝工作,用以支持諸如“全球鷹”等無(wú)人機(jī)的生產(chǎn)計(jì)劃。該熱壓罐可用于175℃的高溫及壓力為0.72MPa的固化。熱壓罐工作區(qū)的直徑為2.4m,長(zhǎng)7.8m,用一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制。為滿足“全球鷹”無(wú)人機(jī)機(jī)翼彎曲剛度的要求,翼梁和翼盒由Cytec公司提供的高模碳纖維環(huán)氧預(yù)浸料制造,蒙皮為層壓板結(jié)構(gòu),翼內(nèi)為整體油箱,50%前后緣均為蜂窩夾層結(jié)構(gòu),采用Hexcel公司提供的Nomex芯材。主結(jié)構(gòu)用121℃熱壓罐固化成型,梁和蒙皮分別固化后二次膠接,無(wú)緊固件,簡(jiǎn)化了密封和裝配工藝。整個(gè)機(jī)翼分3段制造,彼此之間用機(jī)械方式連接。(2)真空袋成型工藝。真空袋成型工藝設(shè)備簡(jiǎn)單,投資少,易于操作,但成型壓力小,能達(dá)到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不大高,尤其不適應(yīng)結(jié)構(gòu)件大型化整體成型的趨勢(shì)。將低溫低壓固化成型應(yīng)用于無(wú)人機(jī)已有大量實(shí)例。Aurora飛行科學(xué)公司選擇LTM25樹脂來(lái)制造提休斯(Theseus)高空驗(yàn)證機(jī),該材料有高韌性,機(jī)翼及機(jī)身在50℃用真空袋成型。(3)模壓成型工藝。模壓成型工藝同時(shí)兼顧了以上2種成型工藝的優(yōu)點(diǎn),使成型變得比較容易。以國(guó)內(nèi)某中型無(wú)人機(jī)為例,其機(jī)翼與尾翼為玻璃鋼蒙皮泡沫夾芯結(jié)構(gòu),先采用半側(cè)蒙皮與骨架整體模壓成型,然后以弦平面為對(duì)稱面進(jìn)行膠接。此制作工藝可以保證翼形的精度和外觀的表面質(zhì)量,關(guān)鍵工序是模壓時(shí)加壓機(jī)的選擇。工藝過(guò)程為:模壓左右半側(cè)翼面壁板→在左右半側(cè)翼面壁板貼膠膜裝配膠接→放入組合模升溫加壓組合→脫模→檢驗(yàn)。(4)低溫成型技術(shù)。由于熱壓罐成型工藝耗資、耗能驚人,國(guó)外近幾年正在不遺余力地開發(fā)非熱壓罐成型技術(shù),低溫成型技術(shù)就是其中重要的一種。低溫成型技術(shù)(LTM)是在美空軍材料制造部指導(dǎo)下開發(fā)的,即在60℃~80℃進(jìn)行固化的成型技術(shù),它適用于低溫聚合樹脂,無(wú)需在熱壓罐中固化,可用泡沫材料、石膏、木材等廉價(jià)材料作工裝,不受工件尺寸限制,可在室溫及大氣壓力下進(jìn)行固化。采用這種技術(shù)成型的產(chǎn)品與在120℃~180℃固化的產(chǎn)品性能相當(dāng),并已在一些航空器上應(yīng)用,如X-36驗(yàn)證機(jī)機(jī)翼、洛克希德和波音的無(wú)人機(jī),該工藝可降低制造成本40%,其技術(shù)的關(guān)鍵是樹脂和低溫成型預(yù)浸帶的研制。目前應(yīng)用最廣的是先進(jìn)復(fù)合材料集團(tuán)(ACG)公司開發(fā)的LTM系列樹脂和低溫成型預(yù)浸帶。LTM樹脂開發(fā)于上世紀(jì)80年代,歷經(jīng)改進(jìn),已形成系列產(chǎn)品,在無(wú)人機(jī)制造中獲得最佳力學(xué)性能的同時(shí)又保持了較低的工裝及制造成本。如用于F-15E/F機(jī)翼前緣的LTM110、用于洛克希德/波音的“暗星”Tier3無(wú)人機(jī)的LTM45UD、用于赫爾墨斯450原型機(jī)機(jī)身的LTM26EL等。LTM系列樹脂和低溫成型預(yù)浸帶在上述項(xiàng)目及其他計(jì)劃中的成功應(yīng)用,積累了全面的飛機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),將有利于航空工業(yè)低溫成型系統(tǒng)獲得低成本效益。低成本制造在美國(guó)先進(jìn)無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)制造中得到了更多的應(yīng)用。在X-45機(jī)翼生產(chǎn)中,按肋條、桁條、電氣線路及其他機(jī)翼部件切削加工出模具,然后模塑出整體泡沫芯子。固化后,泡沫芯子纏繞纖維,放入由玻璃纖維E-布制成模具進(jìn)行樹脂注射,最后固化,機(jī)翼從工裝取下進(jìn)行裝配。據(jù)報(bào)道,原來(lái)用于制造沖浪板的泡沫芯材正在尋求用作X-45A無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)翼結(jié)構(gòu)。該機(jī)翼被設(shè)計(jì)成可拆卸式,平時(shí)可以拆下來(lái)保存,使用時(shí)僅需0.5~lh即可重新安裝在機(jī)體上。用泡沫芯子制成的泡沫芯子系統(tǒng)是一種生產(chǎn)近無(wú)余量的模塑結(jié)構(gòu)工藝,該創(chuàng)新技術(shù)由FoamMatrix公司開發(fā),不需用多件裝配而成,它適合用作機(jī)翼、操縱面之類結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的螺接或膠接相比,泡沫芯子結(jié)構(gòu)可提供結(jié)構(gòu)完整性以及主載荷傳遞作用。其特點(diǎn)是部件少、無(wú)縫結(jié)構(gòu)、精密裝配、周期短、重復(fù)性和維護(hù)性好。復(fù)雜的芯子可以一次模塑而成,不像傳統(tǒng)的蜂窩或切削加工的泡沫芯子那樣裝配起來(lái)很復(fù)雜。肋條或附件可在芯子模塑時(shí)定位,芯子起支撐作用。同時(shí),它是無(wú)縫結(jié)構(gòu),不用膠接。泡沫模塑可在一天之內(nèi)完成。泡沫芯子的應(yīng)用有助于改善結(jié)構(gòu)裝配中的損傷容限和分層,密封性好。由于蒙皮受芯子支撐,因此易于進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維修。中國(guó)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)材料與制造技術(shù)展望我國(guó)無(wú)人機(jī)發(fā)展已有40多年的歷史。從20世紀(jì)50年代后期,北航、南航和西工大先后對(duì)無(wú)人機(jī)技術(shù)開展了探索性研究。90年代以來(lái),隨著對(duì)無(wú)人機(jī)需求的增長(zhǎng),我國(guó)無(wú)人機(jī)得到了迅猛的發(fā)展,現(xiàn)已具有相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)規(guī)模和技術(shù)儲(chǔ)備,基本形成了一個(gè)完整的科研、生產(chǎn)配套體系,已初步形成了產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)品型號(hào)系列化。國(guó)內(nèi)各型無(wú)人機(jī)普遍采用了復(fù)合材料,有的還是全復(fù)合材料結(jié)構(gòu),但根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,多為玻璃鋼蒙皮的夾層結(jié)構(gòu),近期則有轉(zhuǎn)向以先進(jìn)復(fù)合材料為主的趨勢(shì),如某單位研制的某型中高空遠(yuǎn)程無(wú)人偵察機(jī)。但由于高質(zhì)量的碳纖維和預(yù)浸料等關(guān)鍵材料大部分依賴進(jìn)口,加上復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造工藝、裝備水平不高,限制了輕量結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用與制造技術(shù)的提高。無(wú)人機(jī)對(duì)結(jié)構(gòu)材料與制造技術(shù)有特殊的需求,從無(wú)人機(jī)的任務(wù)特點(diǎn)和戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)要求出發(fā),技術(shù)研究前景展望如下:(1)低成本復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展研究。無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)以及其他無(wú)人機(jī)最重要的特點(diǎn)之一是成本要低,一般其采購(gòu)成本可能只是先進(jìn)有人機(jī)的1/2~1/4,低成本的概念和要求將貫穿無(wú)人機(jī)研制的始終,包括低成本的設(shè)計(jì)技術(shù)、材料和制造技術(shù)。(2)發(fā)展新制造技術(shù)的重點(diǎn)應(yīng)是共固化、共膠接為核心的整體成型技術(shù),包括模具技術(shù),減少零件和緊固件數(shù),減少后加工量和裝配工作量;發(fā)展、完善各種低成本制造技術(shù),如RTM、RFI;發(fā)展機(jī)械化、自動(dòng)化制造技術(shù),如自動(dòng)纖維鋪放技術(shù)等。(3)發(fā)展研究無(wú)人機(jī)適用的材料體系,包括增強(qiáng)纖維、預(yù)浸料和系列樹脂。目前各種無(wú)人機(jī)飛行速度相對(duì)不高,耐溫要求相對(duì)較低,因此,發(fā)展各型中、低溫固化和適用于RTM成型用的系列樹脂體系十分必要。目前普遍使用的都是小絲束碳纖維,應(yīng)逐漸嘗試使用較低成本的大絲束碳纖維(40K~60K以上)。目前有相關(guān)報(bào)道,大絲束碳纖維在性能(抗拉強(qiáng)度能達(dá)到或超過(guò)3600MPa)及其預(yù)浸料的制造技術(shù)上都有了很大的進(jìn)步。(4)工程化問(wèn)題。經(jīng)過(guò)“九五”、“十五”的努力,我國(guó)已在無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用領(lǐng)域取得了跨越式的發(fā)展,但對(duì)于復(fù)合材料及工藝工程化的定位、認(rèn)識(shí)尚未理順。我們必須正視的是工程化不僅是個(gè)實(shí)踐問(wèn)題,更是個(gè)系統(tǒng)的理論問(wèn)題。近年來(lái)國(guó)外對(duì)這一轉(zhuǎn)化過(guò)程有許多新的理念、思想、模式,而在我國(guó)現(xiàn)階段僅處于內(nèi)部調(diào)研階段,根本談不到合理地配置資源、技術(shù)的開放性和經(jīng)濟(jì)性的商務(wù)運(yùn)作,直接影響了先進(jìn)材料和工藝的工程化轉(zhuǎn)化,因此需要重視與調(diào)整。x-45a—結(jié)束語(yǔ)隨著未來(lái)無(wú)人機(jī)性能要求的不斷提高,如飛行更高、更遠(yuǎn)、更長(zhǎng),隱身性能更好,有效載荷更先進(jìn),制造更加簡(jiǎn)便快捷,成本更低等;同時(shí),無(wú)人機(jī)應(yīng)用,先進(jìn)材料的比例會(huì)逐漸加大,因此,加快發(fā)展高性能、低成本無(wú)人機(jī)機(jī)體復(fù)合材料及其制造工藝將是航空領(lǐng)域的需求和面臨的重大挑戰(zhàn)。隨著未來(lái)無(wú)人機(jī)性能要求的不斷提高,先進(jìn)材料在無(wú)人機(jī)上的應(yīng)用比例將逐漸增大,因此,加快發(fā)展高性能、低成本無(wú)人機(jī)機(jī)體復(fù)合材料及其制造工藝將是航空領(lǐng)域的需求和面臨的重大挑戰(zhàn)a.X-45系列UCAV。波音公司的X-45A翼展10.3m,弦長(zhǎng)8m,空重3640kg,搭載有效載荷能力為680kg,復(fù)合材料占X-45A結(jié)構(gòu)重量的45%。其機(jī)身由高速切削的鋁合金龍骨、梁及隔框覆以復(fù)合材料蒙皮構(gòu)成。美國(guó)先進(jìn)復(fù)合材料集團(tuán)開發(fā)的LTM45EL長(zhǎng)壽命機(jī)織碳/環(huán)氧低溫固化預(yù)浸帶采用鋪層方式制造蒙皮、進(jìn)氣道及艙門,工裝由Janicki工業(yè)公司提供。低溫固化預(yù)浸料的固化應(yīng)用了該公司的2個(gè)船形模具。該機(jī)身上部蒙皮約9m×3.7m,被鋪成一個(gè)整體件,而下部蒙皮則由2塊4.5m×3.7m的蒙皮構(gòu)成。噴管部分的上、下蒙皮采用Cytec公司的BMI-5250-4碳纖維/雙馬樹脂制造,其固化溫度范圍為177℃~204℃,使用溫度為-59℃~204℃。諾斯羅譜·格魯門飛機(jī)公司為美海軍研制的無(wú)人攻擊機(jī)X-4