Veículo Aéreo Não Tripulado (UAV), comumente referido como "drone", é uma aeronave que é operada sem um piloto humano a bordo, usando controle remoto por rádio e sistemas de controle programados a bordo, ou operação total ou intermitentemente autônoma por meio de computadores de bordo. . Sendo um novo tipo de aeronave, os drones diferem das aeronaves tripuladas em termos de requisitos operacionais e objetivos de missão. Drones normalmente exigem estruturas leves e de baixo custo, alta capacidade de furtividade, longas durações de voo e alta longevidade de armazenamento. Para aeronaves de combate não tripuladas, também existem requisitos de alta manobrabilidade e capacidade de sobrecarga significativa.

Devido às características dos materiais compósitos, como alta resistência específica, alto módulo específico, forte designabilidade, excelente resistência à fadiga, melhor desempenho furtivo, longa vida útil e boa absorção de choque, a maioria das estruturas dos drones é feita de materiais compósitos. Isso inclui componentes como fuselagem, asas, estabilizadores horizontais, estabilizadores verticais, suportes de cauda, ​​superfícies de controle e trem de pouso.

A aplicação de materiais compósitos em estruturas de drones pode reduzir o peso em 20% a 30%. Atualmente, a indústria considera a quantidade de materiais compósitos utilizados como um dos indicadores importantes para medir o avanço de um drone, geralmente exigindo que ele atinja cerca de 60% a 80%. No entanto, já existem drones nos Estados Unidos que alcançaram uma estrutura totalmente composta, com o uso de materiais compósitos superior a 90%.


A aplicação de materiais compósitos no campo de drones inclui o uso generalizado de fibras de carbono à base de poliacrilonitrila (PAN) e materiais de favo de mel Nomex para a fuselagem, revestimentos de asas e bordas de ataque do drone. Folhas de fibra de carbono e materiais de espuma à base de PANsão comumente usados ​​para criar compósitos sanduíche de espuma ou tubos de fibra de carbono à base de PAN, que são amplamente usados ​​como vigas principais em drones. Materiais de fibra Kevlar são aplicados em hélices, fuselagens e conectores para aumentar significativamente a resistência à fadiga e ao impacto.

Para veículos aéreos não tripulados (UAVs) de médio a grande porte, as estruturas primárias de suporte de carga são feitas de metal, enquanto outros componentes utilizam materiais compósitos. UAVs de pequeno a médio porte usam fibras de carbono, fibras de vidro e materiais híbridos, enquanto aeronaves de combate não tripuladas empregam principalmente compósitos de fibra de carbono e fibras de aramida. Drones pequenos e de baixa velocidade usam fibras de carbono, fibras de aramida, favo de mel de papel e materiais de madeira.

Uma vez que os drones não precisam de considerar os limites fisiológicos dos operadores humanos na sua concepção estrutural, podem concentrar-se mais na optimização da manobrabilidade, levando a uma selecção de materiais que difere das aeronaves tripuladas. O uso de materiais compósitos aumenta significativamente as capacidades furtivas da fuselagem.

Em primeiro lugar, porque os polímeros não são condutores, eles ajudam a evitar a formação de campos de dispersão para ondas de detecção. Em segundo lugar, a aplicação de materiais compósitos desempenha um papel crucial na combinação eficaz de integridade estrutural com funcionalidade. Por exemplo, o uso de materiais furtivos pode reduzir bastante a reflexão das ondas de radar da fuselagem. Por último, a integração de materiais compósitos contribui para a integridade geral da fuselagem, permitindo um design suave e unificado que atinge a discrição, evitando costuras, fixadores e outras irregularidades que poderiam dispersar as ondas de detecção.

Em resumo, essas opções de design melhoram efetivamente a ocultação dos drones. As estatísticas mostram que muitos países em todo o mundo estão a utilizar significativamente materiais compósitos avançados feitos principalmente de fibra de carbono em drones, representando 60% a 80% da massa estrutural total, resultando numa redução de peso superior a 25%. Como resultado, cada vez mais estruturas de suporte em drones estão sendo projetadas e fabricadas usando materiais compósitos de fibra de carbono, evoluindo a partir de projetos inicialmente sem suporte de carga.

O projeto de estruturas compostas co-curadas para drones visa alcançar melhor redução de peso, maior capacidade de carga útil e maior resistência. O projeto leve de materiais compósitos é uma tendência moderna no projeto de UAV, com foco no projeto estrutural e na fabricação integrados. À medida que o uso de materiais compósitos aumenta, a complexidade das estruturas continua a aumentar, tornando significativo utilizar plenamente o potencial dos compósitos, reduzir significativamente o peso e simplificar as relações de montagem através de estruturas integradas, o que também encurta os processos de produção.

Normalmente, as estruturas dos drones são formadas usando configurações de placa, viga e nervura, que são então montadas por meio de colagem à temperatura ambiente. O processo começa com a colagem de um lado da placa à moldura, seguida da colagem na outra placa, onde a qualidade do adesivo não pode ser monitorada. Este projeto visa explorar e estabelecer um método para co-cura de painéis de parede e vigas em uma única etapa (cura em média temperatura), que proporciona maior resistência de colagem, maior confiabilidade, ciclos de montagem mais curtos e custos significativamente mais baixos, ao mesmo tempo que reduz o necessidade de fixadores.

A tecnologia de projeto e fabricação de co-cura é avançada, permitindo uma melhor exploração das vantagens dos compósitos, como alta flexibilidade de projeto, alta resistência específica e alto módulo específico. Isso permite um design ainda mais leve, atingindo metas como redução geral de peso, maior capacidade de carga útil e maior resistência.

A aplicação de materiais compósitos evoluiu de componentes não estruturais e de suporte secundário para componentes primários de suporte de carga. As tendências de desenvolvimento estão a evoluir para soluções maiores, mais integradas e de menor custo. A tecnologia geral de conformação de materiais compósitos visa alcançar soluções leves, eficientes e econômicas, reduzindo o número de componentes e fixadores em estruturas complexas e grandes. Dentro desta tecnologia de conformação geral, a tecnologia de conformação de co-cura é priorizada, pois resulta em componentes compósitos leves com deformação mínima.