CN102923298A - 一种落丝阵式可充气展开机翼 - Google Patents
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Abstract
一种落丝阵式可充气展开机翼，它涉及一种可充气展开机翼。本发明为了解决现有的充气机翼多为拉条式、多管式和悬网式，其内部结构都存在连接效率低、重量大和系统复杂的问题。本发明的充气机翼上蒙皮（1）和充气机翼下蒙皮（2）之间相互扣合并密封连接，上连接片（3）和下连接片（4）通过对接热合的方式分别固装在充气机翼上蒙皮（1）和充气机翼下蒙皮（2）的内壁上，多根悬拉锁（5）竖直连接于上连接片（3）和下连接片（4）之间。本发明在上下蒙皮之间引入垂直悬拉索的落丝阵式方案在满足保压控制构形的同时，工艺简单、连接效率高、用料最少质量最轻。本发明特别适用于充气翼无人飞行器中。
Description
技术领域
本发明涉及一种可充气展开机翼，具体涉及一种落丝阵式可充气展开机翼。
背景技术
随着临近空间飞行器的发展，其飞行高度高、巡航时间长、可折叠展开等特点吸引了更多的关注，而这些特点也决定临近空间飞行器朝着轻量化和大尺度化发展，因此人们开始广泛研究可折叠展开超轻质的临近空间飞行器。充气翼无人飞行器作为临近空间飞行器的一种，其机翼是最主要结构部件，可折叠展开超轻质的充气机翼的结构代表着充气翼无人飞行器的前进方向。现有的充气机翼多为拉条式、多管式和悬网式，其内部结构都存在连接效率低、重量大和系统复杂的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的充气机翼多为拉条式、多管式和悬网式，其内部结构都存在连接效率低、重量大和系统复杂的问题。进而提供一种落丝阵式可充气展开机翼。
本发明的技术方案是：一种落丝阵式可充气展开机翼包括充气机翼上蒙皮和充气机翼下蒙皮，充气机翼上蒙皮和充气机翼下蒙皮之间相互扣合并密封连接，所述可充气展开机翼还包括上连接片、下连接片和多根悬拉锁，上连接片和下连接片通过对接热合的方式分别固装在充气机翼上蒙皮和充气机翼下蒙皮的内壁上，多根悬拉锁竖直连接于上连接片和下连接片之间。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1.本发明通过在充气机翼内部引入悬拉索，将蒙皮划分成许多网格，减小蒙皮膨胀的半径，以保护蒙皮不被胀裂，又有利于保持整个充气结构的设计形状，使其逼近所选翼型。
2.本发明通过引入连接片的设计，实现悬拉索与机翼蒙皮之间的连接固定。
3.本发明在上下蒙皮之间引入垂直悬拉索设计的落丝阵式方案在满足保压控制构形的同时，工艺简单、连接效率高、用料最少质量最轻。
4.本发明根据不同蒙皮表面形状和升阻比要求，对连接片的布置方式进行优化，使整体结构在满足约束的情况下达到重量最低。
附图说明
图1是本发明充气机翼实际膨胀的横截面示意图；图2是机翼展示意图；图3是其中一种连接片形状的后视图；图4是图3的正视图；图5是另一种连接片形状的正视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种落丝阵式可充气展开机翼包括充气机翼上蒙皮1和充气机翼下蒙皮2，充气机翼上蒙皮1和充气机翼下蒙皮2之间相互扣合并密封连接，所述可充气展开机翼还包括上连接片3、下连接片4和多根悬拉锁5，上连接片3和下连接片4通过对接热合的方式分别固装在充气机翼上蒙皮1和充气机翼下蒙皮2的内壁上，多根悬拉锁5竖直连接于上连接片3和下连接片4之间。
本实施方式在充气机翼内部的横截面上引入悬拉索结构，悬拉索与上下蒙皮之间通过所设计的连接片进行连接，悬拉索在充气机翼内部均匀分布，待充气机翼充气膨胀时，由于悬拉索的限制，充气机翼形成一种近似降丝排列似的外观结构。同时本发明设计的充气机翼属于充气柔性结构，可以通过对充气的控制实现充气翼的展开特性。
本实施方式在上下蒙皮垂直两点之间引入悬拉索，不仅达到控制翼型的目的，而且将蒙皮划分成若干个小单元，减小了蒙皮膨胀的半径，降低蒙皮表面因冲压膨胀产生的应力，同时本实施方式在最大程度上减少了充气翼的重量，实现了充气翼结构轻量化。
由于本发明采用对接的热合方式，有效的保证了充气翼的气密性。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的对接热合后的充气机翼上蒙皮1和上连接片3由外至内的材料分别依次为PA、TIE、PE、TIE、PA、TIE和PE七层共挤膜。如此设置，该材料阻隔空气性能强、热封性能好、机械性能强、抗氧化。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的七层共挤膜的厚度为70μm，模量为550MPa。如此设置，便于进行单面热合。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的充气机翼下蒙皮2和下连接片4的材料均与充气机翼上蒙皮1和上连接片3的材料相同。如此设置，便于进行单面热合。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的悬拉锁5的数量为七根。如此设置，减小了蒙皮膨胀的半径，降低蒙皮表面因冲压膨胀产生的应力。其它组成和连接关系与具体实施方式一或四相同。
具体实施方式六：结合图2说明本实施方式，本实施方式的每相邻两个悬拉索翼展开方向的间距均为H，H为10cm，七根悬拉锁5在可充气展开机翼宽度方向上分隔成八部分，所述八部分之间的间距依次分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8，所述S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8分别为4.6cm、7.2cm、10cm、10cm、10cm、8cm、7.2cm和5cm。如此设置，图2中虚线焦点为悬拉索布置点位，而粗实线为热合边界线，留有热合缝的宽度为L。其它组成和连接关系与具体实施方式一或五相同。
具体实施方式七：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的悬拉锁5的材料为芳纶丝，芳纶丝的模量为74GPa，密度为200旦。如此设置，不仅满足拉伸强度的要求，而且质量轻，达到了轻量化的设计目的。其它组成和连接关系与具体实施方式一或六相同。
具体实施方式八：结合图3-图5说明本实施方式，本实施方式的可充气展开机翼还包括纤维增强胶带6和聚酯胶带7，纤维增强胶带6和聚酯胶带7分别粘贴在上连接片3和下连接片4的热合面和所述热合面的背面，所述热合面为上连接片3和下连接片4与充气机翼上蒙皮1和充气机翼下蒙皮2相贴合的面。如此设置，选择与蒙皮相同的单面热合材料，分别在热合面粘贴带有纤维增强的胶带，和在热合面的背面粘贴聚酯胶带。纤维增强胶带因为表面粘有规则排列的纤维，达到提拉伸强度的作用，增强了连接片整体的连接强度；通过在连接片安置带有垫片的连接孔，既方便悬拉索的固定，又避免了拉伸过程中的应力集中。其它组成和连接关系与具体实施方式一或七相同。
具体实施方式九：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的可充气展开机翼还包括多个垫片8，上连接片3和下连接片4上均设有多个连接孔，每个连接孔内设有一个垫片8，且垫片8位于上连接片3和下连接片4的热合面上，两个垫片8之间通过悬拉锁5连接。如此设置，连接片与蒙皮热合，以实现将拉索与蒙皮连接的设计目的。其它组成和连接关系与具体实施方式一或八相同。
结合图3-图5说明本实施方式，本实施方式的垫片8既方便悬拉索的固定，又避免了拉伸过程中的应力集中。
Claims (9)
1.一种落丝阵式可充气展开机翼，它包括充气机翼上蒙皮（1）和充气机翼下蒙皮（2），充气机翼上蒙皮（1）和充气机翼下蒙皮（2）之间相互扣合并密封连接，其特征在于：所述可充气展开机翼还包括上连接片（3）、下连接片（4）和多根悬拉锁（5），上连接片（3）和下连接片（4）通过对接热合的方式分别固装在充气机翼上蒙皮（1）和充气机翼下蒙皮（2）的内壁上，多根悬拉锁（5）竖直连接于上连接片（3）和下连接片（4）之间。
2.根据权利要求1所述一种落丝阵式可充气展开机翼，其特征在于：所述对接热合后的充气机翼上蒙皮（1）和上连接片（3）由外至内的材料分别依次为PA、TIE、PE、TIE、PA、TIE和PE七层共挤膜。
3.根据权利要求2所述一种落丝阵式可充气展开机翼，其特征在于：所述七层共挤膜的厚度为70μm，模量为550MPa。
4.根据权利要求3所述一种落丝阵式可充气展开机翼，其特征在于：所述充气机翼下蒙皮（2）和下连接片（4）的材料均与充气机翼上蒙皮（1）和上连接片（3）的材料相同。
5.根据权利要求4所述一种落丝阵式可充气展开机翼，其特征在于：所述悬拉锁（5）的数量为七根。
6.根据权利要求5所述一种落丝阵式可充气展开机翼，其特征在于：每相邻两个悬拉索翼展开方向的间距均为（H），（H）为10cm，七根悬拉锁（5）在可充气展开机翼宽度方向上分隔成八部分，所述八部分之间的间距依次分别为（S1）、（S2）、（S3）、（S4）、（S5）、（S6）、（S7）和（S8），所述（S1）、（S2）、（S3）、（S4）、（S5）、（S6）、（S7）和（S8）分别为4.6cm、7.2cm、10cm、10cm、10cm、8cm、7.2cm和5.0cm。
7.根据权利要求6所述一种落丝阵式可充气展开机翼，其特征在于：所述悬拉锁（5）的材料为芳纶丝，芳纶丝的模量为74GPa，密度为200旦。
8.根据权利要求7所述一种落丝阵式可充气展开机翼，其特征在于：所述可充气展开机翼还包括纤维增强胶带（6）和聚酯胶带（7），纤维增强胶带（6）和聚酯胶带（7）分别粘贴在上连接片（3）和下连接片（4）的热合面和所述热合面的背面，所述热合面为上连接片（3）和下连接片（4）与充气机翼上蒙皮（1）和充气机翼下蒙皮（2）相贴合的面。
9.根据权利要求8所述一种落丝阵式可充气展开机翼，其特征在于：所述可充气展开机翼还包括多个垫片（8），上连接片（3）和下连接片（4）上均设有多个连接孔，每个连接孔内设有一个垫片（8），且垫片（8）位于上连接片（3）和下连接片（4）的热合面上，两个垫片（8）之间通过悬拉锁（5）连接。
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