カスタマイズされた炭素繊維UAVの部品 カーボンファイバー製UAVパーツとは、UAVのシャーシ、主翼、ローター、テールストラットなど、カーボンファイバー複合材料で作られた様々なパーツを指します。炭素繊維UAV部品は、シャシー、翼とローター、テールストラットなどに広く使用されています。

カーボンファイバー製UAV部品

UAVとは、空気力学を揚力源とする無人航空機のことで、UAVと呼ばれる。もともとは軍事用として開発されたが、その後、商業、物流、娯楽、農業などへと用途が拡大した。用途によって、UAVは民生用UAVと軍用UAVに分けられる。その中でも民生用UAVは産業用UAVと民生用UAVに分けられる。民生用UAVは通常、娯楽や空撮などの日常的な目的で使用され、産業用UAVは農業、物流、測量、マッピングなどで広く使用されている。軍事用UAVは主に偵察、監視、戦闘任務に使用される。

UAVの部品には、モーター、電子速度制御、センサー、カメラ、アンテナ、主制御チップ、バッテリー、レーダー、ジャイロスコープ、カメラ、エンジン、電気調整器、リモコン受信機など多くの種類があるが、これらに限定されない。これらの部品の製造には、精密機械加工、材料科学、電子情報技術などの分野が関わっており、技術レベルと生産能力に対する要求が極めて高い。

現在、世界各国はドローンの生産と製造に炭素繊維材料を大量に使用している。炭素繊維材料の使用は、ドローンの構造の60%-80%を占めている。ドローンの生産と製造では、機体フレーム、スキン、翼と尾翼、着陸装置、ローターとプロペラが含まれる。

軽量・高強度・電磁隠蔽ドローン革命

伝統的な金属材料である鋼鉄の密度は7.8g/cm³、エンジニアリングプラスチックの密度は2.2g/cm³、炭素繊維材料の密度は1.6g/cm³であり、ドローンのエネルギー消費量を削減し、耐久性を向上させ、長期間の作業をサポートすることができる。

高い強度と優れた耐荷重性能

炭素繊維複合材料は、軽量性能ではエンジニアリング・プラスチックより優れており、強度ではエンジニアリング・プラスチックよりはるかに高い。炭素繊維の引張強度は3600MPaに達する。耐荷重性能を向上させ、より多くの計器や機器を運ぶことができ、全体的な構造安定性も向上し、障害物にぶつかっても良好な安定性を確保できる。

電磁隠蔽

炭素繊維複合材料は特殊な電磁特性を持つことができる。波動吸収・波動透過特性を持つ繊維材料や無機粒子を炭素繊維に添加したり、表面にステルスコーティングを吹き付けたりすることで、ドローンのレーダー、赤外線、光電子などの観測特性を低下させ、軍用ドローンの生存性と戦闘効果を向上させることができる。また、ドローンの胴体構造の設計を最適化し、胴体内に様々な特殊形状の波動吸収・波動透過複合構造を埋め込み、あるいは胴体や各種接合部の表面を平滑化することで、レーダー断面積の値を減少させ、軍用ドローンの電磁隠蔽性を向上させることができる。

耐酸性、耐アルカリ性、長寿命

一般的に使用される炭素繊維複合材料は、炭素繊維とエポキシ樹脂からできている。金属材料とは異なり、炭素繊維複合材料は酸、アルカリ、塩などの物質と化学反応しない。太陽にさらされたり、曇りや雨などの過酷な環境では、ドローンの耐用年数も大幅に向上する。

機体フレーム

炭素繊維複合材料の高い比強度と比剛性特性は、機体の構造強度を確保できるだけでなく、機体の重量を大幅に軽減することができ、これはドローンの耐久性と飛行関連性能を向上させる上で極めて重要である。一体成型技術と組み合わせれば、ドローンの製造工程を簡素化し、全体的な構造安定性を向上させ、積載能力を高めることができる。

肌

ドローンの表皮は内部機器を保護するだけでなく、ドローンの空力性能にも重要な影響を与える。炭素繊維複合材料で作られた表皮は、滑らかな表面、正確な形状、良好な対称性を持っており、空気抵抗を低減し、ドローンの飛行速度と効率を向上させることができる。同時に、炭素繊維の表皮は耐疲労性と耐久性に優れ、長期の飛行任務にも適応できる。

翼

ドローンにとって翼と尾翼は揚力を発生させ飛行姿勢を制御する重要な部品であり、その材料に要求される性能は非常に高い。炭素繊維複合材料の高い強度と軽量の特性は、翼と尾翼に十分な揚力と良好な制御性能を提供することができる。また、炭素繊維の異方性特性は、合理的な層設計により、異なる方向の翼と尾翼の機械的性能の要求を満たすことができ、ドローンの飛行安定性と操縦性を向上させることができる。

着陸装置

ランディングギアはドローンの着陸時の重要な部品であり、大きな衝撃荷重に耐える必要がある。炭素繊維複合材料は、ハニカムサンドイッチ構造の採用など合理的な構造設計により軽量化を実現するだけでなく、エネルギー吸収能力と衝撃吸収能力を向上させ、着陸時のドローンの安全を守ることができる。

ローターとプロペラ

マルチロータードローンにとって、ローターとプロペラは極めて重要である。炭素繊維複合材料は、材料の配合と成形工程を最適化することで、軽量で強靭なローターとプロペラを製造することができ、空気抵抗を減らし、揚力効率を向上させることができる。同時に、炭素繊維複合材料の抗疲労性能は、長期飛行中のドローンの安定性と信頼性も確保する。

バッテリーボックスと燃料タンク

カーボンファイバー素材は、バッテリーボックスや燃料タンクなどの部品にも一般的に使用されている。軽量、高強度、耐腐食性により、ドローン全体の軽量化に貢献し、過酷な環境下でもこれらの主要部品の安定した動作を保証します。

コネクター

固定翼ドローンの様々なコンポーネントは、コネクタを介して接続する必要がある。炭素繊維複合材料は優れた接続特性を持っており、ドローンの全体的な構造安定性を確保するために、様々な接続方法（ボルト締め、リベット止めなど）を通じて他の部品としっかりと接続することができる。

ドローンの製造に使用される主な炭素繊維材料は、炭素繊維織物とプリプレグである。炭素繊維織物は、ドローン構造部品の基本材料として、高強度、軽量、耐食性、優れた熱安定性で知られている。ドローンの製造工程では、炭素繊維織物は翼、胴体フレームおよびその他の主要な耐荷重部品の製造によく使用される。この素材は、ドローン全体の重量を効果的に軽減し、飛行効率を向上させるだけでなく、過酷な環境下でも構造的安定性と耐久性を維持することができる。精密な裁断と縫製工程により、炭素繊維織物はさまざまな形状やサイズに加工でき、ドローン設計の多様なニーズに応えることができる。炭素繊維プリプレグもドローン製造における重要な複合材料である。プリプレグは、厳密に制御された条件下で炭素繊維織物に特定の種類の樹脂マトリックスを含浸させることによって得られる。硬化後、この材料は高強度、高弾性率、優れた耐疲労性を持つ構造部品を形成することができる。ドローンの製造工程では、炭素繊維プリプレグが着陸装置、エンジンブラケット、バッテリーコンパートメントなどの複雑な構造部品の製造によく使用される。圧縮成形やオートクレーブ硬化などの工程を経て、炭素繊維プリプレグは必要な形状に精密に加工することができ、ドローンに強度と軽量の構造サポートを提供することができる。

5軸マシニングセンターのインテリジェント加工技術を使用し、各部品の正確なサイズを確保し、ドローン組立の精度と性能を確保することができる。塑性加工性を高め、性能を向上させ、低高度飛行の分野でますます使用されている。