18、航空领域的UAV制造与数据驱动算法应用

航空领域的UAV制造与数据驱动算法应用

1. 混合垂直起降无人机的制造

在制造低重量固定翼飞机的气动表面时，常用的快速成型技术包括用薄纸覆盖轻木结构机翼、将泡沫塑造成翼型结构、3D打印和复合材料制造技术。由于复合材料能实现重量、性能和成本的优化，因此非常适合该规模的飞机。考虑到强度和重量特性，碳纤维被选为增强材料，而非玻璃纤维。

1.1 机翼和控制面制造技术

常见的碳纤维增强聚合物（CFRP）生产技术有预浸料/热压罐工艺、真空灌注、真空袋压和手工铺层等。其中，预浸料/热压罐工艺在无人机机翼生产行业应用广泛，但相对其他技术成本较高；手工铺层技术在获取模具细节方面不足，尤其是在机翼前缘和后缘区域；真空灌注能将多余树脂从模具中抽出，相比真空袋压工艺可显著减轻产品重量。因此，飞机机翼采用真空灌注工艺制造，控制面则因真空灌注小零件成本高而采用真空袋压工艺制造。

1.2 模具制造

为降低时间和材料成本，模具采用两种不同方式制造：
- 3D打印模具 ：使用PLA丝材的3D打印机制造相对较小的模具。由于多数模具体积大于打印机的打印范围，需将其分割成块后重新组合。拼接边缘的空隙用聚酯腻子填充，干燥后用砂纸打磨，使各层高度差平整。这一步很关键，因为环氧凝胶涂层不足以填充空隙，可能导致真空过程中泄漏。
- 中密度纤维板（MDF）木模具 ：通过CNC铣刀加工层压MDF木材制造相对较大的模具。加工后应尽快涂漆，防止因受潮膨胀。最后，在3D打印和MDF木模具上都涂上环氧基凝胶涂层。

模具类型