竹基倾转旋翼无人机首飞成功 竹材应用占比超25%实现关键突破

在低空经济加快培育的新背景下,通用无人机需求持续增长,应用场景从巡检、应急、物流拓展至更多民生与产业领域。

与此同时,行业也面临“成本控制与性能提升并重”的现实问题:一方面,机体材料需满足强度、刚度、耐久等严苛指标;另一方面,碳纤维等高性能材料成本高、工艺门槛高,规模化应用的成本压力凸显。

如何在保证安全可靠的前提下实现更低成本、更轻重量、更绿色的材料替代,成为产业升级的重要课题。

针对这一问题,国际竹藤中心联合北京航空航天大学宁波创新研究院、龙竹科技集团股份有限公司开展协同攻关,近日在天津欢喜机场完成竹基倾转旋翼无人机首飞。

该机采用可垂直起降的倾转旋翼布局,兼具固定翼航程与旋翼起降优势,翼展超过2.5米、重量约7公斤,平飞速度超过100公里/小时,续航达1小时以上。

更值得关注的是,其结构中竹基复合材料占比超过25%,在固定翼无人机领域实现了此前少见的高比例天然纤维基材料应用,为材料体系创新提供了可验证的工程样本。

材料替代之所以难,在于航空结构对材料提出系统性要求:不仅要“强”,还要“韧”,既要满足复杂载荷与振动环境下的稳定性,也要兼顾成型工艺一致性、环境适应性与长期可靠性。

项目负责人、国际竹藤中心主任覃道春介绍,团队参照适航标准开展百余组实验,围绕竹资源筛选、复合材料配方与成型工艺、蒙皮结构制造等环节逐一打通关键链条,最终形成从原料到结构件的完整工艺流程。

试飞验证显示,相关材料与结构在力学强度、弹性模量、续航能力、飞行平稳度及抗震能力等方面达到使用要求,表明其具备进入更广泛应用验证阶段的基础条件。

从影响看,此次首飞的意义不止于“飞起来”。

一是为低空装备材料体系提供了新的可选项。

竹基复合材料具有比强度、比刚度等指标优势,并具备良好透波性与减震特性,有望在机体外壳、蒙皮结构等对重量敏感、对电磁特性有要求的部位拓展应用。

二是为产业降本增效提供现实支撑。

项目团队介绍,该机重量较采用轻质高强碳纤维材质的同类无人机下降超过20%,而竹青薄片材成本约为普通碳纤维布的四分之一左右,兼具减重与降本的双重潜力。

对于追求规模化、标准化供给的低空通用装备而言,材料成本与工艺可复制性直接影响产业化速度与应用普及程度。

从原因分析看,竹基复合材料能够在航空结构中实现更高占比应用,既依赖资源禀赋与产业基础,也得益于产学研协同创新机制。

一方面,我国竹资源丰富、产业链相对完备,为材料供应稳定性与成本可控奠定基础;另一方面,高性能复合材料需要跨学科联合攻关,涵盖材料、结构、工艺、飞行验证等多环节,本次项目由科研机构牵头并联合高校与企业共同研发,使“材料性能—结构设计—制造工艺—飞行验证”形成闭环,加快了从实验室走向工程化验证的进程。

下一步对策上,业内普遍关注两条主线:其一是持续完善适航与可靠性验证体系。

竹基复合材料在湿热、低温、紫外、盐雾等环境下的长期性能稳定性,以及批量制造一致性与检测评价标准,仍需通过更多飞行测试与工程数据积累来验证。

其二是推动应用场景牵引的迭代优化。

针对物流投送、巡检监测、应急通信等不同任务,对结构耐久、载荷能力、维护便利性提出差异化要求,材料与结构方案需在真实场景中不断优化,以形成可推广的产品与标准体系。

展望未来,随着低空应用不断扩展,绿色制造与全生命周期成本将成为装备竞争力的重要组成部分。

竹基复合材料若能在标准化制造、质量一致性控制及工程验证方面持续突破,有望与现有碳纤维、玻纤等材料形成互补,构建多材料协同的轻量化解决方案。

与此同时,以可再生资源为基础的新型复合材料进入航空与低空装备领域,也将为制造业绿色转型提供可复制的实践路径。

竹基复合材料无人机的成功首飞,不仅展现了我国在绿色航空技术领域的创新能力,更折射出传统材料与现代科技融合发展的无限可能。

在全球竞逐低空经济制高点的背景下,这项突破性成果为我国航空制造业开辟了"生态优先、绿色发展"的新赛道,其带来的示范效应或将重塑未来飞行器的材料选择与技术路径。