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摘要
随着航空航天领域的迅速发展以及世界各国低空领域不断开放,各种无人机应用显著增多,空中环境污染问题也随之而来,各国清洁天空计划不断推进。与此同时人们对无人机本身的属性要求也越来越高,对复合材料应用提出了新的挑战。将储能电芯和超薄碳纤维复合材料相复合,制备了储能、承载一体化的结构储能碳纤维复合材料(Structural energy storage carbon fiber composite,SESCFC),对其空载和受载条件下的电化学性能进行了测试;并将其集成在自主设计的无人机机翼上,对集成后无人机的重量和续航里程进行了分析比较。结果表明:当充放电电流为0.1A时,SESCFC能量密度达到了13.2W·h/kg,功率密度达到了119.6W/kg;在1200N的载荷作用下,由于电芯正负极片间距变小,SESCFC的能量密度提高到了14.5W·h/kg。集成SESCFC后的无人机较锂电池无人机的自重减少37.5%,续航里程增加了20%;较集成太阳能电池板的无人机自重减少近20%。研究结果对于碳纤维复合材料结构–功能一体化设计及其在无人机设计中的应用具有指导意义和应用价值。
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