无人机复合材料保护罩的设计与制造问题探索

（首钢集团有限公司矿业公司职工子弟学校，河北迁安 064404）

0.引言

实现飞机轻量化，减少重量和使用的燃油是航空航天技术发展必不可少的一环。采用轻质材料实现轻量化是其中的途径之一。

性能优异的新材料可以提高飞机性能，如轻型技术材料和复合材料，可以减轻飞机重量，提高飞机的性能延长使用寿命。本世纪开始，复材用量已成为衡量飞机先进性的重要标志[1]。碳纤维复合材料是以树脂为基体，碳纤维为增强体的复合材料，被广泛应用于军事、民用各个领域，尤其是航空航天领域后，展现出的优异特性使它成为一种不可或缺，同时又不可多得的多功能的特种工程材料[2]。由于碳纤维复合材料具有耐高温，比强度高和比模量高等力学特性，常被应用于火箭的排气锥体、发动机盖、壳体、燃烧室、发动机喷管以及设备保护罩等部位[2]。

电子设备保护罩位于旋翼无人机底部，是它保护光电设备等部件在飞行过程中免受外界环境影响的保护性结构，同时也是飞行器主体的一部分。本文尝试使用碳纤维复合材料制作保护罩以提升飞机保护罩的原有性能，碳纤维复合材料具有高强度、比重小、可设计性强、环境适应性强等优点，预计可以减轻飞机保护罩重量，优化飞机保护罩性能，延长飞机使用寿命[3]。

1.保护罩优化设计

1.1 铝合金保护罩和碳纤维复合材料保护罩强度对比分析

利用计算软件对1.5mm厚铝合金保护罩设计方案与1.5mm厚碳纤维复合材料设计方案进行对比，发现在同样的外压载荷下，碳纤维复合材料相比铝合金保护罩强度更高（剩余强度百分比更大），并且受力集中于保护罩边缘区域，如图1所示。……