無人機(jī)上復(fù)合材料的使用比例基本是所有航空器中的，像X-45C、X-47B、“神經(jīng)元”、“雷神”上都運(yùn)用了90%的復(fù)合材料。面對如此大的用量以及未來潛在的高使用量，就迫切需要開發(fā)、低成本的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造技術(shù)，來滿足項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可承受性要求。這些需求具體來說，包括：在預(yù)浸料成形方面，使用機(jī)器人來代替笨重的機(jī)床進(jìn)行鋪放，以及采用各種無需熱壓罐的低成本、固化方式;在干纖維成形方面，按照液體成形方式設(shè)計(jì)大型整體結(jié)構(gòu)件，并改善制造工藝，甚至開發(fā)革命性的增材制造方法，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)外形;在制造工裝方面，降低金屬工裝成本、提升復(fù)合材料工裝性能、開發(fā)自加熱工裝。

機(jī)器人鋪放

自從復(fù)合材料自動鋪帶和自動絲束鋪放變成可行生產(chǎn)工藝以來，機(jī)床供應(yīng)商通常為大型飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造大型且昂貴的機(jī)床，不過近年來情況有所轉(zhuǎn)變，機(jī)床供應(yīng)商開始開發(fā)較小型且更經(jīng)濟(jì)的機(jī)床，以應(yīng)對更廣泛的需求。特別是在自動絲束鋪放方面，利用商用機(jī)器人作為小尺寸復(fù)合材料鋪絲設(shè)備的平臺正在成為機(jī)床供應(yīng)商的基本做法。

預(yù)計(jì)未來幾年各種配置和尺寸的自動鋪絲機(jī)床將出現(xiàn)，機(jī)器人平臺將用于更多的復(fù)合材料鋪絲系統(tǒng)。機(jī)器人平臺與復(fù)合材料絲束鋪放技術(shù)相結(jié)合被證明是非常成功的，復(fù)合材料鋪絲設(shè)備品種的擴(kuò)展意味著更小的復(fù)合材料車間可根據(jù)他們所需的尺寸和價(jià)格選用自動鋪設(shè)備。，復(fù)合材料自動鋪絲設(shè)備將像在金屬加工業(yè)中的5坐標(biāo)CNC機(jī)床一樣，將成為復(fù)合材料工業(yè)的常態(tài)。對于尺寸外形和采購數(shù)量各異的無人機(jī)平臺來說，這類機(jī)器人鋪放工藝及裝備的開發(fā)，將降低復(fù)合材料機(jī)體的制造生產(chǎn)成本。

非熱壓罐制造

由于無人機(jī)造價(jià)相對較低、尺寸相對較小，因此更加重視復(fù)合材料構(gòu)件的低成本成形，非熱壓罐制造是無人機(jī)制造技術(shù)開發(fā)中的選擇之一。而且，隨著F-35戰(zhàn)斗機(jī)、復(fù)合材料貨運(yùn)飛機(jī)以及民用飛機(jī)上很多復(fù)合材料部件非熱壓罐制造技術(shù)的驗(yàn)證工作取得進(jìn)展，未來的無人機(jī)必將大量采用類似的技術(shù)來制造復(fù)合材料構(gòu)件，降低生產(chǎn)成本。在這個(gè)方面，預(yù)浸料真空袋固化工藝以及干纖維液體成形工藝一直是研發(fā)的選擇，而且還發(fā)展出了一些創(chuàng)新的工藝，比如革命性的復(fù)合材料增材制造工藝。

低成本制造工裝

復(fù)合材料制造工裝在航空制造中往往默默無聞，然而復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量以及制造成本卻與其密切相關(guān)，因此實(shí)際上工裝扮演了幕后英雄的角色。理想的復(fù)合材料制造工裝特點(diǎn)應(yīng)該是高精度、高剛度、便于使用，抗高壓、無滲漏，不損壞零件，尤其重要的兩點(diǎn)是工裝材料與零件材料的熱膨脹系數(shù)(CTE)匹配以及成本低廉。通用的工裝材料主要有鋁、鋼、殷鋼、環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料、雙馬樹脂(BMI)基復(fù)合材料和石墨或碳纖維復(fù)合材料，其中殷鋼和復(fù)合材料本身因其較低的CTE，非常適合航空結(jié)構(gòu)件制造，但其制造成本和固化能耗往往不夠理想。目前在航空復(fù)合材料制造領(lǐng)域，針對熱壓罐固化和OOA固化，國外發(fā)展出了多種新工裝材料和新工裝技術(shù)，以改進(jìn)工藝、減少時(shí)間、降低能耗、節(jié)約成本，這些技術(shù)都可以用于并且部分已經(jīng)用于無人機(jī)的制造中。

美國試金石實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種電加熱工裝(EHT)，一種用于OOA工藝的自加熱泡沫(CFOAM)。CFOAM產(chǎn)自粉末瀝青煤，經(jīng)由壓入敞口模，在高溫下處理并在熱壓罐中加壓，泡沫板粘結(jié)在一起形成近無余量薄坯板料，加工成想要的外形。工裝表面由HexTOOL材料這樣的復(fù)合材料成形。EHT工裝擁有不變的橫截面以及工裝表面之下的電阻加熱泡沫加熱元件。石墨電極與元件相連以提供電力，元件本身與工裝剩余部分電絕緣。這樣，電阻加熱就只發(fā)生在工裝表面之下，使其更節(jié)能，而且里面的泡沫基體由于與表面隔熱，也不會被加熱，減少了熱損耗。工裝表面使用的碳纖維比碳泡沫導(dǎo)電性強(qiáng)，如果纖維和泡沫接觸，短路將造成不均勻加熱，通過加熱元件的電絕緣，可以實(shí)現(xiàn)工裝表面的一致性加熱。試驗(yàn)結(jié)果表明，無論對于平滑的還是復(fù)雜的工裝外形，該工裝的機(jī)械屬性都與標(biāo)準(zhǔn)的熱壓罐固化工裝相當(dāng)。