推进多功能复合机翼和机身结构
无限长度的柔性印刷电路
今年早些时候,Trackwise(英国格洛斯特郡)运送了一个 26 米长的多层柔性印刷电路 (FPC)——据信是有史以来生产的最长的——用于在太阳能无人机的机翼上分配电源和控制信号(无人机)。事实上,Trackwise 为这辆车提供了 50 多个 FPC,与使用传统线束用于飞机动力和控制相比,重量减轻了 60%。
这种重量减轻使美国制造的无人机能够实现更高的有效载荷和/或改进的速度和航程。 Trackwise 使用改进的线束技术 (IHT) 制造 FPC,这是一种获得专利的卷对卷制造技术。 IHT 克服了传统制造限制,使大多数 FPC 的长度保持在两米以下,使 Trackwise 能够生产无限长度的 FPC。

由 Trackwise 制造的 5 米长、6 层柔性 PCB。
Trackwise 为 26 米翼展无人机提供的 FPC 基于聚酰亚胺基板。它们的平面结构比传统布线更好地散热,在给定重量的铜导体下具有更高的载流能力。其他好处包括:
- 印刷制造确保电路一致性
- 需要更少的连接点,因此提高了可靠性
- FPC 比线束更易于安装,从而减少了车辆的组装时间和成本。
根据 Trackwise 首席执行官 Philip Johnston 的说法,这些长而轻的柔性多层印刷电路板 (flex PCB) 正在出现许多新的航空航天和汽车应用。这两个行业都在推动电气化,同时需要更多的传感器和控制。
复合材料中的 FPC?
想知道 Trackwise 是否将这种 FPC 嵌入到复合材料中,我开始与 Trackwise 销售和营销总监 Neil Bartlett 进行讨论。 “对于我们 3 月新闻稿中强调的无人机应用,柔性 [柔性 PCB] 没有嵌入复合材料中,”他承认道。 “然而,它们的平面特性使它们完全适合嵌入复合材料并实现多功能结构。我们正在初步讨论在包括航空航天、国防和建筑在内的广泛可能的应用中整合 flex(电源和信号变体)的问题。 Trackwise 还是具有集成天线和传感器的航空结构先进概念 (ACASIAS) 的成员,该联盟由 11 个合作伙伴组成,正在开发将天线集成到复合材料和飞机结构中的创新技术。” (http://www.acasias-project.eu/)

带有集成叶片 VHF(甚高频)天线的智能小翼。

用于集成 Ku 波段卫星通信天线阵列的加强型正交网格机身面板。

主动结构声学控制系统,可在对重量影响最小的情况下降低 CROR 机舱噪音。来源 | http://www.acasias-project.eu/files/Acasias_poster_v2.pdf
Bartlett 表示,使用 IHT 和复合材料制成的柔性 PCB 在提供给市场的产品方面具有很强的协同作用,并且将它们组合/嵌入的优势非常引人注目,包括:
- 减轻重量(无需固定装置)
- 复合材料提高了耐用性/保护性 =提高了可靠性/减少了维护
- 减少空间包络 =提高有效载荷能力/结构效率
- 改进的安装 =更少的人工接触点(改进的可靠性)、更少的时间和成本。

这款嵌入玻璃纤维复合材料的演示器柔性天线由 Trackwise 与 Rockwood Composites 合作制造,并在 2019 年 JEC World 上展出。SOURCE |跟踪
继续前进
IHT 收入增长了 217%,客户和开发机会从 2018 年初的 7 个增加到 2019 年 3 月的 45 个。Trackwise 还安装了两条新的生产线。
多个 ACASIAS 项目将在 2019 年欧洲多功能结构会议(EMuS,6 月 11-12 日,西班牙巴塞罗那)上展示,该会议由荷兰航空航天中心(NLR,Marknesse)的 ACASIAS 协调员 Harmen Schippers 博士共同主持。亮点包括:
- 空中客车防务与航天公司已探索在客机的机身整流罩中嵌入一个在 Ka 波段工作的电子可控卫星通信天线。该项目部分资金由 Clean Sky 2 资助,包括合作伙伴 GILAT、RAYSAT 和 FBM Composite Materials Ltd。
- NLR 正在探索一种正交网格结构,用于将方形天线元件集成到复合机身中,使用无线电透明玻璃纤维蒙皮和碳纤维复合肋。
- 德国航空航天中心 (DLR) 和中国中航工业北京航空材料研究所 (BIAM) 研究了使用再生碳纤维来提高生物复合材料的机械强度和多功能性,研究导电复合材料的电磁干扰(EMI) 屏蔽和雷击保护 (LSP) 通过 ECO-COMPASS 项目。
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