康考迪亚大学利用4D复合打印改进无人机机翼
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近日康考迪亚大学的研究人员提出了一种新的4D复合打印方法,该方法能够使无人驾驶飞行器(UAV)和无人机的机翼制造成本更低,并且在飞行过程中更高效。
随着无人机在航空领域的依赖度越来越高,该行业面临着降低开支同时提高性能效率的压力。为此,Concordia团队发表了一篇新论文,概述了一种能够实现这些目标的实验性4D复合打印技术。康考迪亚大学
“我们的论文表明,使用这种机翼的无人机可以为中小型车辆提供大量负载,”康考迪亚复合材料中心主任Suong Hoa说。
3D打印无人机
无人机虽然是一个相对较新的市场,但在航空界占据着越来越大的空间。在过去几年中,增材制造已被用于以较低成本设计和生产用于无人机的优化组件。
例如,自2018年与TAUV签署为无人机生产士兵系统和传感器的谅解备忘录以来,金属3D打印机开发商Titomic在2019年通过其Titomic Kinetic Fusion(TKF)技术开发了据称是最大的3D打印钛无人机.
从那时起,金属3D打印机开发项目Aeroswift成功地3D打印了大型钛制无人机机身,而孔古工程学院的工程师则通过增材制造了一种微型蓝牙控制的无人机,能够在秘密军事行动中逃避捕获。
最近,RF产品开发商Optisys推出了用于高空无人机的新一代3D打印轻量化部件,包括太空就绪天线和雷达组件。3月,Hypersonix Launch Systems获得了澳大利亚政府295万美元的资助,用于资助开发使用3D打印的氢动力无人机。
Titomic的钛制无人机(UAV)
更便宜、更高效的无人机
随着航空业面临越来越大的压力和审查以减少其飞机对环境的影响,研究人员不断寻找降低成本同时提高组件效率的方法。
Concordia团队的研究论文侧重于一种使无人机机翼制造成本更低、飞行效率更高的方法。特别是,该团队探索了一种为无人机制造自适应顺应后缘(ACTE)变形机翼的新方法,取代了连接到主翼体上的常用铰链式襟翼。
该团队利用了由Hoa开创的4D复合打印技术。4D打印是指3D打印物体在存在刺激(例如水或热)的情况下将自身转变为另一种结构。最初的3D打印发生在平坦的表面上,然后暴露在刺激下,引起反应并改变表面形状。加拿大医博类大学
Hoa的复合4D打印技术依赖于由树脂固定的仅10微米厚的细长细丝的有力组合。4D打印机将树脂打印成彼此成90度角的超薄层,这些树脂被压在一起并在180°C的烤箱中固化。然后将这些结构冷却到零摄氏度,以产生坚硬但不易碎的物体。
这种打印技术使研究人员能够创建一段具有均匀曲率的材料,该材料夹在襟翼的上表面和下表面之间。因此,这种材料既灵活又坚固,足以支持机翼实现最佳飞行机动性所需的20度变形。
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康考迪亚大学利用4D复合打印改进无人机机翼
由此产生的ACTE变形机翼由平坦的上下蒙皮和4D复合打印波纹芯组成。据报道,该机翼能够改善空气动力学特性和流动分离特性,最终提高燃油效率。
“这个想法是有一个可以在飞行过程中轻松改变其形状的机翼,与固定翼飞机相比,这将是一个很大的好处,”Hoa说。
虽然该论文提出了显着改进无人机和无人机机翼的令人信服的案例,但Hoa还看到了4D复合打印技术的“各种”其他应用,因为它易于运输。目前,正在进行进一步的工作以完善机翼的分析、设计、制造和测试。学在加拿大
有关该研究的更多信息,请参阅发表在《复合结构》杂志上的题为“使用复合材料4D打印制成的波纹芯为无人机开发一种新的柔性机翼概念”的论文。该研究由S.Hoa、M.Abdali、A.Jasmin、D.Radeschi、V.Prats、H.Faour和B.Kobaissi共同撰写。
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