農(nóng)用無人植保機是用于農(nóng)林植物保護作業(yè)的無人駕駛型飛機，由飛行平臺（固定翼、單旋翼、多旋翼）、GPS飛控、噴灑機構(gòu)三部分組成，通過地面遙控或GPS飛控，來實現(xiàn)噴灑作業(yè)，可以噴灑藥劑、種子、粉劑等。農(nóng)用植保無人機雖然體型嬌小但功能強大，以載荷10千克的電動植保無人機為例，其噴灑效率是傳統(tǒng)人工噴灑的三十倍，每天作業(yè)面積可達(dá)到300－500畝，通過減少藥劑使用量，提高藥劑實際效用。另一方面，操作手通過地面遙控器定位對無人植保機實施控制，其旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加霧流對作物的穿透性，防治效果好，遠(yuǎn)距離操控施藥也大大提高了藥劑噴灑的安全性。其飛行平臺還能通過搭載不同的任務(wù)系統(tǒng)，在施藥、授粉、施肥作業(yè)的同時，對農(nóng)業(yè)病蟲害及農(nóng)作物長勢進行實時監(jiān)控。

農(nóng)用植保無人機在制造過程中必須考慮到機身及零部件強度、機體重量、承壓性能以及對不同溫差、物理環(huán)境的耐受力，盡可能實現(xiàn)機體重量輕、運輸方便、可垂直起降、飛行操控靈活，對于不同地域、不同地塊、不同作物的良好適應(yīng)性。傳統(tǒng)的無人植保機原材料多采用鋁合金等金屬材料，隨著碳纖維復(fù)合材料的推廣應(yīng)用，其強度高、質(zhì)量輕的材質(zhì)特征受到無人植保機生產(chǎn)廠家的重視和歡迎。目前，使用碳纖維復(fù)合材料制成的無人植保機部件主要為：槳葉、機身壁管、機身外殼、以及電池外殼部件等。下文就針對無人植保機中碳纖維的應(yīng)用和發(fā)展做一簡述。

碳纖維槳葉

無人機上的螺旋槳對于對于固定翼來說主要是提供推力，對于多軸來說提供的則是完完全全的升力，不同材質(zhì)和質(zhì)量的螺旋槳葉在飛行效果和續(xù)航能力方面會造成明顯的差異。傳統(tǒng)的無人機槳葉一般選用尼龍塑料、木質(zhì)和玻纖等材質(zhì)。木制螺旋槳的的優(yōu)點是重量輕、易加工、成本低，其缺點則是制作工藝繁瑣，成品精度低；塑料螺旋槳優(yōu)點是重量輕，易于加工、成本低，磨具加工精度高，但缺點是強度低，易斷槳；玻纖這種材質(zhì)的特點是機械強度和彈性系數(shù)高，價格便宜，但性脆和耐磨性差等缺點也很突出；碳纖的優(yōu)點則是重量輕，抗張強度高，耐摩擦，其缺點則是材性屬于性脆材料無法修復(fù)，加工困難，制作成本高。

目前，市場上流行的碳纖維無人機槳葉主要有三大類：首先是普通碳纖拉絲工藝，在制造時需要開模，這類是主流，適合于量產(chǎn)；其次是復(fù)合碳纖工藝，以DJI后期的折疊槳為代表，復(fù)合碳纖維足夠輕，足夠硬，但是斷裂口不會像普通碳纖槳那樣鋒利，這與氣動學(xué)槳型有關(guān)，所以飛行起來聲音相對普通碳纖會小很多；最后是碳纖包裹工藝，以TM的15寸碳槳為代表，碳纖包裹輕木，價格不菲，只適合小眾消費。從消費市場的反饋上看，碳纖維槳葉面對的技術(shù)障礙還是集中在抗撞擊和平衡性兩方面，斷槳、高速變形、槳葉重量不均等問題亟待解決。

碳纖維機架管

一般的無人植保機載荷維持在5kg-20kg，這對壁管的強度提出了挑戰(zhàn)，具有抗拉強度高、密度低、耐腐蝕、吸能抗震、化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點的碳纖維可以在此“一展身手”。用于碳纖維管生產(chǎn)方面的碳纖維含量多少，直接決定其力學(xué)性能和價值表現(xiàn)。通過拉擠、纏繞或者吹氣成型的碳纖維管根據(jù)需要適用于不同的機體部位，在無人植保機的機身機構(gòu)和零部件中很大程度上可以代替鋁合金管材的使用。而且，碳纖維管材的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，能通過不同的模具生產(chǎn)出各種型材，不僅可以根據(jù)個體需求定制不同的壁管形狀、長度、壁厚等，而且在后期加工過程中還可以選擇表面3K紋路或者噴漆等不同方式進行包裝和美化，與此同時，批量化的生產(chǎn)方式也能有效降低產(chǎn)品成本。

碳纖維機殼

碳纖維機殼無人機上的飛控、GPS等主要部件需由機身外殼包裹，機殼除了可以防止外部藥劑腐蝕，還可以降低外部風(fēng)場干擾，提高無人植保機性能的可靠性以及準(zhǔn)確性。作為整個飛行系統(tǒng)的飛行載體，無人植保機的機殼一般要使用高強度重量輕的材料，碳纖維板材是用碳纖維和樹脂預(yù)制成型的復(fù)合材料，其比重輕，重量僅為鋼的四分之一，柔韌性好、比強度高，抗拉強度卻是普通鋼材的10倍以上，具有優(yōu)異的抗蠕變和抗震性，同時具有良好的耐久性和耐腐蝕性，對耐酸、堿、鹽及大氣環(huán)境的腐蝕都有一定的承受性，延長了無人機的使用壽命。

除了性能優(yōu)異外，碳纖維復(fù)合材料板材在外觀方面也呈現(xiàn)出平整度好、表面光澤度高、美觀大方的特點，很適宜于無人植保機機殼的制作。江蘇優(yōu)培德復(fù)合材料有限公司致力于碳纖維等復(fù)合材料汽車及工業(yè)領(lǐng)域的高性能零件開發(fā)、試制、及生產(chǎn)，配備有復(fù)合材料不同生產(chǎn)工藝如模壓、RTM、真空導(dǎo)入、纏繞等，根據(jù)不同的產(chǎn)品需求及量綱要求提供整體解決方案。公司與所從事的專業(yè)領(lǐng)域在國內(nèi)外的模具及原材料供應(yīng)商建立緊密合作關(guān)系，使我們的產(chǎn)品在選材、品質(zhì)、工藝及成本上均能提供客戶更優(yōu)的方案。