UAV機体とは、無人航空機またはドローンの主要な物理的構造を指し、アビオニクスシステム、ペイロード、エンジンなどのすべての重要なコンポーネントが搭載されています。
機体の品質は、ミッションの性質、搭載する必要のあるペイロードの重量、およびドローンの離着陸アプローチに依存します。可能な限り最小の重量での高強度、大きなペイロード運搬能力、優れた操縦性、および高いホバー効率は、すべての機体の必須要件です。軍用UAVは、長期間空中に留まるために高い耐久性を必要とします。
最新のドローンはすべて、一連のセンサーやその他のシステムを備えているため、必然的に全体の重量が増加し、飛行時間が短縮されます。
したがって、軽量化は重要であり、機体を構築するために、今日の製造業者は、強度を損なうことなくUAVの重量を減らす複合材料（通常は繊維と樹脂を使用して作られる）などの非従来型の材料を使用しています。
UAV機体に使用される一般的な材料と複合材料のいくつかがあります：
1。プラスチック
プラスチックは、さまざまなサイズや形状の固体オブジェクトに簡単に成形できます。金属合金よりも軽いプラスチックは、展性が高く、耐食性や耐薬品性に優れています。また、電気伝導率と熱伝導率が低く、耐久性に優れ、強度と重量の比率が高くなっています。プラスチックは非常に費用対効果が高いです。ドローンのプロペラとスキッドは通常、プラスチックでできています。
2。アルミニウム合金
アルミニウムは、ドローンの機体を構築するために使用される一般的な金属です。低密度と高強度で知られるアルミニウム合金は、不動態化による腐食に耐えることができるため、航空宇宙産業にとって理想的な選択肢です。
3。コンポジット
アルミニウムと比較して、複合材料は重量を15〜45％削減します。高強度に加えて、複合材料は塩水や電気分解による腐食に耐性があります。バードストライクや事故の場合、彼らはそれをより低いユニットに移す代わりに、衝撃エネルギーを吸収します。アルミニウムやその他の金属とは対照的に、騒音や振動が少なくなります。
エアフレームに使用される従来の複合材料には、炭素繊維強化ポリマー（CFRP）、ガラス繊維強化ポリマー（GFRP）、ホウ素繊維強化ポリマー（BFRP）、およびアラミド繊維強化ポリマー（AFRP）があります。
a。炭素繊維強化ポリマー（CFRP）
炭素繊維は、炭素繊維と熱硬化性樹脂の組み合わせであり、軽量化、強度、耐久性の向上、および低熱収縮を提供します。炭素繊維を作るために、炭素原子はフィラメントの主軸に平行に整列します。商業利用のために、何千ものフィラメントが一緒に巻かれています。炭素繊維は費用対効果が高く、鋼よりも強く、アルミニウムよりも軽く、チタンよりも剛性があります。簡単に大量生産できます。 Hexcel Corporationは、炭素繊維を開発している主要企業の1つです。あらゆる種類の熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を組み合わせてHexTow炭素繊維を製造しています。
b。ガラス繊維強化ポリマー（GFRP）
機体で2番目に広く使用されている材料であるグラスファイバーは、低い材料伸びと高い材料強度を提供します。さらに、製造が容易で、メンテナンスもほとんど必要ありません。ガラス繊維は、その高強度、柔軟性の向上、長い耐久性、優れた安定性、および熱、温度、湿気に対する高い耐性により、さまざまな用途に適しています。軽量で、成形してレドームやアンテナ基板を設計できます。オーウェンスコーニング（米国）は、ガラス繊維強化ポリマーを開発している主要企業の1つです。その他の大手メーカーは、Jushi Group（中国）、Owens Corning（米国）、Taishan Fiberglass Inc.（中国）、CPIC（中国）、Saint-Gobain Vertex（フランス）、Nippon Sheet Glass（日本）、Johns Manville（米国）です。 、とりわけ。
c。ホウ素繊維強化ポリマー（BFRP）
ホウ素繊維は、機体用に市販されている最強で高価な材料です。 BFRPは、その優れた圧縮強度により、F-15戦闘機、B-1爆撃機、ブラックホークヘリコプター、スペースシャトル、プレデターで使用されています。このポリマーは、GFRPと比較して6倍の弾性率です。ホウ素繊維は、F-14やF-15などの米軍機で使用されています。ホウ素繊維の限られた用途は、他の繊維と比較して、その毒性、高コスト、および脆性の増加に起因します。地上および水中の車両には適していません。 Specialty Materials、Inc.は、ホウ素繊維製品の大手メーカーです。
アラミド繊維強化ポリマー。
d。アラミド繊維強化ポリマー（AFRP）
アラミド繊維は、高い耐衝撃性と高い剛性を提供する合成繊維です。 AFRPの切断には高い精度と精度が必要であるため、高価で使いにくいものになります。アラミド繊維は、ノーメックス（メタアラミド）やケブラー（パラアラミド）などのさまざまな商品名で知られています。光、圧縮、吸湿性に弱いため、軍の弾道学や防弾チョッキに広く利用されています。ケブラーとトワロンは、最も人気のある2つのアラミド繊維です。航空機部品、ヘリコプター、宇宙船、ミサイル、カヌー、カヤック、パワーボート、ブレーキ、クラッチなどに使用されています。
これらは、金属の代わりにUAV機体に複合材を使用することの主な利点のいくつかです：
- 軽量で、ドローンのエネルギー効率を高めます
- 信じられないほど強く、非常に壊れなければなりませんでした
- 腐食および圧縮に対する耐性
- 低い加工誤差
- 設計の柔軟性。複雑な部品を簡単に製造できます
- 最大の剛性と強度
- アセンブリとファスナーの数が少ない
- レーダーとマイクロ波の吸収が少ない、より高い「ステルス」機能
- 高高度飛行での低熱膨張
- メンテナンスが少ない
複合材料には、金属と比較していくつかの欠点もあります。それらは：
- 構築に費用がかかる
- 高温および湿潤状態での構造劣化
- 層間剥離と亀裂
- エネルギー吸収が低く、ハードランディング時に大きな衝撃を与えます
- 労働集約的で複雑な製造プロセス
- より高いメンテナンスコスト