Làm thế nào để bạn chọn các sản phẩm sợi carbon khác nhau cho các bộ phận khác nhau của máy bay không người lái?

Khi công nghệ máy bay không người lái tiếp tục phát triển, nhu cầu của ngành đối với các vật liệu nhẹ, có độ bền cao và độ ổn định vượt trội ngày càng gia tăng. Từ các loại máy bay không người lái chụp ảnh trên không dành cho người tiêu dùng đến các ứng dụng công nghiệp như kiểm tra, khảo sát, phun thuốc trừ sâu trong nông nghiệp và các loại máy bay không người lái chuyên dụng, vật liệu tổng hợp sợi carbon đã trở thành một vật liệu then chốt trong thiết kế kết cấu máy bay không người lái.

Tuy nhiên, nhiều người cho rằng “sử dụng sợi carbon trong máy bay không người lái nghĩa là toàn bộ thân máy bay được làm từ một tấm sợi carbon duy nhất”, nhưng thực tế không phải như vậy.

Tùy theo chức năng của từng bộ phận trên máy bay không người lái, các kỹ sư lựa chọn các loại sợi carbon khác nhau sản phẩm —chẳng hạn như các chi tiết sợi carbon gia công bằng máy CNC, vật liệu sợi carbon định hướng một chiều (unidirectional carbon fiber prepregs), vải dệt sợi carbon và tấm sợi carbon—để đạt được sự cân bằng tối ưu giữa độ bền, trọng lượng, tính thẩm mỹ và khả năng gia công.

Khung máy bay không người lái: Các bộ phận sợi carbon được gia công bằng máy CNC nhằm cung cấp hỗ trợ kết cấu chính xác

Khung máy bay không người lái là cấu trúc chịu lực chính của toàn bộ thiết bị và phải có khả năng tích hợp bộ điều khiển bay, pin, hệ thống gimbal, thiết bị camera cũng như hệ thống truyền động.

Do đó, cấu trúc thân máy bay phải đáp ứng các yêu cầu sau: độ cứng cao nhằm ngăn rung động khi bay ảnh hưởng đến độ ổn định của thiết bị; độ chính xác về kích thước cao để đảm bảo lắp đặt chính xác mọi thành phần; và kết cấu nhẹ nhằm kéo dài thời gian bay.

Trong bối cảnh này, các chi tiết sợi carbon gia công bằng máy CNC mang lại nhiều lợi thế nổi bật. Nhờ công nghệ gia công CNC chính xác, tấm sợi carbon có thể được chế tạo thành các thành phần cấu trúc phức tạp, ví dụ như:

✅Khung Chính

✅Giá đỡ động cơ

✅Máy quay

✅Đầu nối

✅Các cấu trúc định vị chính xác

So với các chi tiết hợp kim nhôm truyền thống, các thành phần sợi carbon gia công bằng máy CNC không chỉ nhẹ hơn mà còn có khả năng chống mỏi tốt hơn và giảm rung hiệu quả hơn, nhờ đó rất phù hợp với môi trường vận hành tần số cao của drone.

Bên trong cánh tay drone: Vật liệu sợi carbon dạng prepreg một chiều cung cấp độ bền cơ bản

Cánh tay máy bay không người lái là thành phần cấu trúc then chốt nối các động cơ với khung thân, và phải chịu được: rung động do động cơ quay tốc độ cao tạo ra, tải kéo và tải uốn trong quá trình bay, cũng như lực va chạm khi cất cánh và hạ cánh.

Do đó, phần bên trong của các cánh tay thường yêu cầu vật liệu gia cường có định hướng theo chiều nhất định. Vật liệu gia cường một chiều prepreg bằng sợi cacbon (UD Prepreg) là lựa chọn lý tưởng.

Vì các sợi carbon được sắp xếp rất đồng hướng, nên prepreg một chiều cung cấp độ bền kéo và độ cứng cực cao theo những hướng cụ thể.

Khi áp dụng bên trong các cánh tay, chúng có thể:
✅ Tăng khả năng chống uốn của các cánh tay

✅ Giảm trọng lượng cấu trúc

✅ Cải thiện độ ổn định khi bay

✅ Kéo dài tuổi thọ sử dụng

Đặc biệt trong các lĩnh vực máy bay không người lái hoạt động lâu dài và máy bay không người lái chở tải nặng, prepreg một chiều giúp cấu trúc đạt hiệu suất cao hơn.

Bề mặt ngoài của cánh tay máy bay không người lái: Vải dệt sợi carbon kết hợp độ bền và tính thẩm mỹ

Ngoài cấu trúc chịu lực bên trong, bề mặt ngoài của máy bay không người lái cũng phải đáp ứng một số yêu cầu nhất định: kết cấu bề mặt, khả năng chống mài mòn, thiết kế thẩm mỹ và một mức độ độ bền cấu trúc nhất định.

Do đó, bề mặt ngoài của cánh tay thường sử dụng:

Vải dệt sợi carbon có kết cấu đồng đều, bắt mắt và khả năng bám dính xuất sắc, cho phép thích ứng với các bề mặt cong phức tạp.

Các ứng dụng phổ biến bao gồm:

✅ Lớp phủ vỏ máy bay không người lái

✅ Lớp bề mặt ngoài của cánh tay

✅ Lớp cấu trúc bảo vệ

✅ Lớp gia cố trang trí

Kết cấu đặc trưng của sợi carbon không chỉ nâng cao vẻ ngoài công nghệ cao của máy bay không người lái mà còn cải thiện thêm độ bền bề mặt.

Tấm bên thân máy bay không người lái: Tấm sợi carbon tạo ra cấu trúc nhẹ

Đối với các tấm bên, tấm bảo vệ và tấm che khung của máy bay không người lái, các yêu cầu sau đây được áp dụng:

✅ Duy trì độ phẳng

✅ Có độ cứng nhất định

✅ Dễ lắp đặt và gia công

Các tấm sợi carbon mang lại:

(1) Độ bền cao và trọng lượng nhẹ

Để đáp ứng cùng yêu cầu về độ bền, các tấm sợi carbon nhẹ hơn đáng kể so với vật liệu kim loại, giúp giảm trọng lượng tổng thể của máy bay không người lái và kéo dài thời gian bay.

(2) Độ ổn định kích thước tuyệt vời

Sợi carbon có hệ số giãn nở nhiệt thấp, cho phép duy trì độ ổn định kích thước tốt ngay cả trong môi trường có nhiệt độ thay đổi.

(3) Khả năng gia công tốt

Các tấm này có thể được gia công thêm bằng máy CNC, khoan, cắt và xử lý bề mặt để đáp ứng các yêu cầu thiết kế kết cấu của nhiều loại drone khác nhau.

Vật liệu compozit sợi carbon mở ra những khả năng mới cho drone

Việc phát triển drone về bản chất ngày càng đặt ra những yêu cầu cao hơn đối với hiệu suất vật liệu.

Từ: Vải dệt sợi carbon → Vật liệu tiền ngâm (prepreg) một chiều → Tấm sợi carbon → Các chi tiết độ chính xác cao được gia công bằng máy CNC

Thông qua sự kết hợp phù hợp giữa các loại sản phẩm sợi carbon khác nhau, drone có thể đạt được:

✔ Trọng lượng nhẹ hơn
✔ Thời gian bay dài hơn
✔ Độ bền cao hơn
✔ Độ ổn định bay tốt hơn
✔ Thiết kế cấu trúc tối ưu

Weinuo Composites chuyên về nghiên cứu và phát triển (R&D) cũng như sản xuất các sản phẩm sợi carbon, cung cấp giải pháp trọn gói bao gồm vải dệt sợi carbon, vải một chiều, vật liệu tiền ngâm (prepregs), tấm sợi carbon, vật liệu đa trục và các bộ phận sợi carbon gia công bằng máy CNC. Chúng tôi cung cấp hỗ trợ vật liệu composite hiệu suất cao cho các ngành công nghiệp như thiết bị bay không người lái (drones), hàng không vũ trụ, hàng hải và thiết bị thể thao. Chúng tôi đảm bảo rằng mỗi gram trọng lượng đều góp phần nâng cao hiệu năng.