无人机工程塑料应用：各部件材料选择与性能优势分析
无人机工程塑料应用：各部件材料选择与性能优势分析
随着科技的不断进步，无人机在民用领域的应用越来越广泛。在无人机轻量化发展的趋势下，工程塑料作为一种高性能的高分子材料，逐步取代了传统的金属材料，并在无人机的多个部件中得到应用。本文将详细介绍无人机各部件所使用的塑料材料及其特点。
图1：无人机市场规模预测
图2：大疆在全球无人机市场的地位
工程塑料在无人机中的应用优势
近年来，在无人机轻量化的趋势下，工程塑料作为一种性能优异的高分子材料，逐步取代了原有的金属材料，并应用于无人机的材料构成中。无人机的机身、机翼、护翼、起落架等部件都可以使用工程塑料，除了可以节约成本之外，还具有金属不具备的优势，如：减轻机身重量，提升续航能力；降震减噪，提升整机抗冲性能；减少金属材料对远程信号干扰；简化成型工艺，提升产品结构设计灵活性。
和传统金属材料相比，塑料本身具有可设计性，在不改变结构重量的情况下，可根据飞机的强度刚度要求进行优化设计；在设计制造技术上满足了大多数无人机在高度翼身融合结构所需的大面积整体成形这一特点。
其次，塑料通过改性后有希望满足无人机结构/功能一体的高隐身技术要求。复合材料的耐腐蚀性能，可满足无人机恶劣环境下长储存寿命的特殊要求，降低使用维护的寿命周期成本。再次，塑料易植入芯片或合金导体形成智能材料、结构。
图3：无人机工程塑料应用示意图
主要应用部件及材料
目前，塑料在无人机上的应用主要是在控制器、机身、机翼、护翼、起落架、云台等上。
1. 机身
材料：碳纤维、ABS+PC、PC、EPP、6061-T6等；
特点：高韧性，高低温冲击不开裂；可电镀，易喷涂；高强度；高流动，易加工。
主体：PC+ABS
螺旋桨：PA6+GF (耐用, 低变形, 尺寸稳定)
螺旋桨保护栏：PA6 (耐冲击, 耐用)
起降支撑：PA6, PA6+GF (支撑) / TPE (防滑)
内部密封件：TPE (低压缩变型比, 可与多种塑料接合)
马达齿轮：POM (低磨擦系数)
阻尼件：TPE (吸震)
电池盒：PC (耐高温)
图4：无人机机身结构示意图
2. 螺旋桨
材料：PC、PC+GF、碳纤维、6061铝合金等；
特点：高强度、高模量；低翘曲；高韧性，可满足跌落测试；高流动，适合薄壁制件。
图5：无人机螺旋桨材料示意图
3. 护翼
材料：PP等；
特点：高韧性，高空跌落不开裂；能有效吸收撞击能量；耐候性能好；易加工成型。
4. 支撑脚及起落架
材料：碳纤维、PC、PA+GF等；
特点：高强度，高刚性；高流动易加工；耐磨性好。
图6：无人机起落架材料示意图
5. 云台
云台减震材料：硅胶、橡胶、柔软弹性要好，硬度一般要控制在30度以内；
云台结构材料：6061-6T等。
图7：无人机云台材料示意图
6. 控制器
外壳：PC+ABS () (耐冲击，耐用)
显示屏面板：PC ()，SAN (透明度)
控制杆：PA6+GF
手把位置：TPE (舒适手感，可与多种塑料接合)
按键：PC (*)，PBT
連接器：PBT (尺寸稳定)
图8：无人机控制器材料示意图
7. 变压器
外壳：PC+ABS (阻燃)
Strain relief (SR)：TPE，TPU (耐用)