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sii2008的专栏

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  我们看到无人机正在向全电子化,智能化的高速发。机载电子设备的减重和利用立体电路技术一体化进行的融合设计会带来更惊艳的效果。这其实道出了航空航天产品的核心要求之一可靠的轻量化设计的一条可行路径,如果采用立体电路实现无人机电路轻量化方面设计,绝对将传统电路板的电路应用甩出好几条街。 尽管各类的无人机最终都是飞上了天,但各自涉及的设计领域,复杂制造过程门槛都不低。每一种都由无数具体细节的实现来构成最终的成品无人机。而良劣好坏则体现在这些细节之中。尤其在商用,军用领域无人机必须考虑载负载和可靠性,只有这些指标上去了才能有效地实现各种用途。 立体电路无人机翼 带多个天线G,WiFi,GPS,BT)的智能手机后盖 在机器人网看到了一份号称“最完整分析预测:中国无人机市场发展现状及前景”帖子,其中介绍到: 显然立体电路技术对无人机及机载电子设备也能够带来明显减重效果。 通常最简单的途径是我们可以对传统电路做优化。如: 中国2014年无人机销量约2万架,预计到2020年中国无人机年销量将达到29万架。未来几年将保持50%以上的增长,2014年中国民用无人机销售规模已经达到40亿元。从发展前景来看,无人机已经应用在航拍、快递、灾后搜救、数据采集等领域,表明无人机的发展潜力巨大。” 立体电路有些了解。贴纸的方法比较新颖, 好像应该对航空航天飞行器一类的减重和可靠性很有效哦。 所以预计可以减重近30克黄金重量!若这一重量渡让给电池则会起到较好的增程效果。此外,改进还大大减少线路对内空间占用,导线和接插件表面化后电路鲁棒性提高了。这样改造以后以后,对于整体结构设计是不是可以从机电结合的角度,依据用途做新的考量和进一步优化。 *把部分电路放到机身上(下图)。不再要电路板。不仅减轻了重量,电路也简单可靠。 我们确信原天线都是设计在PCB主板上的,电磁铁的事务道理。电池,电机重量的优化这里就不做考虑了。 从右图Teal集团的预测中看到无人机市场正在向未来近120亿美元的市场规模发展! 最后,目前依据不同应用无人机的电子装备增多时,机电装备可能超过50%重量。如某型号无人机有效载荷是80KG,1.5米直径,自重30Kg,可能搭载40KG的装备。所以机载装备部分电路的减重是必要的。这里我们还应该看到立体电路技术对机载电子设备的减重优势。 依据上述思路,在运用立体电路对传统电路进行改造时我们可以这样来重新实现电路的设计:部分线路接插件成了机身或机翼上的金属线条和触点。部分电路器件直接安装在结构内外表面,主板上的天线则搬迁做到机身内外表面。这样运用立体电路来改造的线.四块驱动电路板应该可以去掉了,元件装在内表面。 (称重约4X2.8g) 我国从事无人机行业的单位有300多家,其中规模比较大企业有160家左右,形成了配套齐全的研发、制造、销售和服务体系。目前在研和在用的无人机型多达上百种,小型无人机技术逐步成熟,战略无人机已试飞,攻击无人机也已多次成功试射空地导弹。 电动无人机的典型自重来自于电机,电池,机身和不可或缺的关联PCB,导线,接插件等电路部件,这部分在无人机中也是占据相当的重量和体积。电路部分相对于电池和电机是单纯的被动载荷,即他们重量和体积增加不会像电池和电机那样直接为无人机来更多的动力。对于这部分自重目前可以采用立体电路技术实现减重和增容,同时大大的提高电路部分的可靠性。 对无人机的直观评价就是载荷和安全。载荷直接影响续航能力。无人机的负荷是由自身重量和载重构成的。无人机设计追求的终极目标之一就是最小的自重和最大的载重。 需要强调的是,本文介绍的在无人机表面可以制造共形的电子线路,基材可以是碳纤维。直接在碳纤维上制造电路,不会短路,因为有一层绝缘胶。直接制造电路,可以是天线和其他信号线。 先看一个立体电路减重的典型例子:电感线包是电磁感应加热核心部件,通常由铜导线缠绕而成。将传统电磁线圈使用立体电路技术实现,综合减重效果能达到30%以上(下图)。同时部件体积方面也得到了极大的优化。 *去掉导线,把动力和信号线路沿着机体内壁或外表面走线,不但腾让原占用空间(下图),导线还有结构依托。通过工艺技术处理,减少连接件,提高了可靠性。 无人机旋转翼上立体电路共形线; *把无人机上的各种天线直接在内外表面实现。减重增容,还能做到天线性能优化(下图左)。 其它机载设备的各种天线也可这样实现。现代智能手机里面已经这么干很多年了(下图右)。 下面我们看看对一个小四轴无人机的原传统电路(下图左)做立体电路改造的评估(下图右)。 在左图中有电机主电路板,电池,主电路板还有各电路板之间,电机及电池间的导线和连接件。 依据飞行器一克重量一克金的理念,减重将会是无人机永恒的课题。 而立体电路技术一定会成为无人机减重的重要技术手段。

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