CN104843171A - 一种充气展开的可刚化密排连管式机翼 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充气展开的可刚化密排连管式机翼，所述机翼由若干跟不同直径的可刚化圆管、机翼蒙皮、机翼前缘泡沫、机翼后缘泡沫构成，可刚化圆管沿弦向并列相切排布在机翼前缘泡沫和机翼后缘泡沫之间，各个可刚化圆管弦向的外切点连线构成标准翼型，机翼蒙皮包裹在可刚化圆管、机翼前缘泡沫和机翼后缘泡沫外部。由于多管式机翼蒙皮和内部圆管相切的设计，可以有效得到相对光滑的蒙面。因此，可以更好的逼近标准翼型。其三维立体的内部结构可以有效的起到承受载荷、保持翼型的效果，使得该结构具有更好的刚度和稳定性。同时多管式机翼刚化的实现过程引入电阻丝加热膜对圆管结构进行加热固化，极大简化了制备工艺与加热刚化工艺。

Description

一种充气展开的可刚化密排连管式机翼

技术领域

本发明涉及一种多管式可刚化密排连管式机翼。

背景技术

大尺度航空宇航器充气结构需要在地面折叠包装存储， 进入工作区域后充气展开并正常工作。而充气机翼是一种典型的柔弹性、超薄壁、欠刚度和张力相关的结构，对机械或外部环境载荷十分敏感，其结构变形特点是典型的大变形，因此，构型控制和运行姿态控制十分困难。亟需提供一个使用充气展开结构技术构建的可刚化充气式机翼。

发明内容

为了解决现有充气机翼的柔弹性、超薄壁、欠刚度和张力、对机械或外部环境载荷十分敏感等诸多问题，本发明提出了一种充气展开的可刚化密排连管式机翼。

本发明为解决上述问题采取的技术方案如下：

一种充气展开的可刚化密排连管式机翼，由若干跟不同直径的可刚化圆管、机翼蒙皮、机翼前缘泡沫、机翼后缘泡沫构成，可刚化圆管沿弦向并列相切排布在机翼前缘泡沫和机翼后缘泡沫之间，各个可刚化圆管弦向的外切点连线构成标准翼型，机翼蒙皮包裹在可刚化圆管、机翼前缘泡沫和机翼后缘泡沫外部。

本发明中，所述可刚化圆管由充气内胆、可刚化膜、电阻丝加热膜组成，电阻丝加热膜包裹可刚化膜，可刚化膜包裹充气内胆。

本发明中，所述可刚化圆管与机翼前缘泡沫、机翼后缘泡沫以及上下机翼蒙皮间通过TIE树脂粘接。

本发明中，所述可刚化圆管之间通过芳纶丝缝接，并由加强条缠绕约束。

本发明中，可刚化圆管直径可按找到翼型截面中心，最大半径做圆，然后依次分别向左和右，以翼型轮廓为限制，做切圆。因此可刚化圆管个数及直径均由具体翼型决定。

本发明在机翼内部引入不同直径的可刚化材料制作而成的圆管，即机翼内部填充可刚化圆管作为机翼的承力结构，各个圆管大小尺寸各不相同，圆管沿弦向并列相切排布，以起到支撑保持翼型的作用。各个圆管弦向的外切点连线，构成标准翼型，蒙皮包裹在圆管外部，便可使得整个机翼结构逼近所选翼型。圆管表面上铺设电阻丝，圆管内部与充气圆管内胆结构粘接。当对圆管内胆进行充气展开的过程中，圆管截面可随之可保持标准圆形，同时对外部粘贴的电阻丝进行加热，柔性的圆管材料受热固化，便可得到刚性圆管结构。从而进一步支撑起圆管外部的由柔性耐高温薄膜材料构成的蒙皮结构，从而得到一个逼近标准翼型的刚化后的机翼结构。

由于多管式机翼蒙皮和内部圆管相切的设计，可以有效得到相对光滑的蒙面。因此，该结构机翼可以更好的逼近标准翼型。多管式机翼固化后形成水平并列相切排列的内部圆管结构。其三维立体的内部结构可以有效的起到承受载荷、保持翼型的效果，使得该结构具有更好的刚度和稳定性。同时多管式机翼刚化的实现过程引入电阻丝加热膜对圆管结构进行加热固化，极大简化了制备工艺与加热刚化工艺。而机翼蒙皮材料使用轻质的柔性材料包裹，自重更轻、承载性能更好。

附图说明

图1为可刚化充气机翼实际膨胀横截面示意图；

图2为机翼翼展示意图；

图3为可刚化管截面示意图；

图4为可刚化管连接示意图；

图中，1：可刚化圆管，1-1：1号可刚化圆管，1-2：2号可刚化圆管，1-3：3号可刚化圆管，1-4：4号可刚化圆管，1-5：5号可刚化圆管，1-6：6号可刚化圆管，1-7：7号可刚化圆管，2：机翼蒙皮、3：机翼前缘泡沫、4：机翼后缘泡沫，5：加强条，6：充气内胆，7：可刚化，8：电阻丝加热膜，9：树脂粘结处，10：芳纶丝缝合处。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：结合图1、图2、图3说明本实施方式，本实施方式所述的可刚化充气机翼由若干跟不同直径的可刚化圆管1、机翼蒙皮2、机翼前缘泡沫3、机翼后缘泡沫4构成，可刚化圆管1沿弦向并列相切排布在机翼前缘泡沫3和机翼后缘泡沫4之间，各个可刚化圆管1弦向的外切点连线构成标准翼型，机翼蒙皮2包裹在可刚化圆管1、机翼前缘泡沫3和机翼后缘泡沫4外部，可刚化圆管1因充气而不断膨胀，膨胀至与机翼前缘泡沫3、机翼后缘泡沫4和机翼蒙皮2相切得到目标翼型后停止充气。

图1中可刚化圆管1为7根，机翼上下蒙皮之间连接即通过可刚化圆管1，1号可刚化圆管1-1与机翼蒙皮2之间连接即通过机翼前缘泡沫3，7号可刚化圆管1-7与机翼蒙皮2之间连接即通过机翼后缘泡沫4。1~7号可刚化圆管与机翼上、下蒙皮之间连接均通过TIE树脂粘接。1~7号可刚化圆管之间通过芳纶丝缝接。可刚化圆管1和机翼前缘泡沫3与机翼后缘泡沫4由四根加强条5缠绕约束。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，可刚化圆管1与机翼前缘泡沫3和机翼后缘泡沫4展向方向长度均为机翼翼长，横截面方向布置机翼前缘泡沫3、7根可刚化管1和机翼后缘泡沫4，机翼前缘泡沫宽S₁，可刚化圆管直径分别为R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇，机翼后缘泡沫宽S₂。

具体实施方式三：结合图3图4说明本实施方式，可刚化圆管1由充气内胆6、可刚化膜7、电阻丝加热膜8组成。电阻丝加热膜8包裹可刚化膜7，可刚化膜7包裹充气内胆6。待充气内胆6充气膨胀时，由于可刚化膜7与电阻丝加热膜8的限制，可刚化管形成圆柱形的外观结构。此时，对电阻丝加热膜8通电加热，可刚化膜7在加热加压情况下逐渐固化形成刚化膜，刚化管制备成功。其中充气内胆6、电阻丝加热膜8通过TIE树脂粘接形成管状，可刚化膜7通过芳纶丝缝合形成管状。

具体实施方式四：机翼蒙皮材料选用PI聚酰亚胺薄膜，该材料阻隔空气性能强、热封性能好、不导电、抗氧化。选用材料厚度为25μm。

具体实施方式五：可刚化圆管中的充气内胆材料选取PI聚酰亚胺薄膜，可刚化膜材料选取碳纤维预浸料。机翼前缘、后缘泡沫均采用硬质泡沫或是固态硬质塑料。

Claims (10)

1.一种充气展开的可刚化密排连管式机翼，其特征在于所述机翼由若干跟不同直径的可刚化圆管、机翼蒙皮、机翼前缘泡沫、机翼后缘泡沫构成，可刚化圆管沿弦向并列相切排布在机翼前缘泡沫和机翼后缘泡沫之间，各个可刚化圆管弦向的外切点连线构成标准翼型，机翼蒙皮包裹在可刚化圆管、机翼前缘泡沫和机翼后缘泡沫外部，所述可刚化圆管由充气内胆、可刚化膜、电阻丝加热膜组成，电阻丝加热膜包裹可刚化膜，可刚化膜包裹充气内胆。

2.根据权利要求1所述的充气展开的可刚化密排连管式机翼，其特征在于所述可刚化圆管与机翼前缘泡沫、机翼后缘泡沫以及上下机翼蒙皮间通过TIE树脂粘接。

3.根据权利要求1所述的充气展开的可刚化密排连管式机翼，其特征在于所述可刚化圆管与机翼前缘泡沫和机翼后缘泡沫展向方向长度均为机翼翼长。

4.根据权利要求1所述的充气展开的可刚化密排连管式机翼，其特征在于所述可刚化圆管之间通过芳纶丝缝接。

5.根据权利要求1所述的充气展开的可刚化密排连管式机翼，其特征在于所述充气内胆、电阻丝加热膜通过TIE树脂粘接形成管状，可刚化膜通过芳纶丝缝合形成管状。

6.根据权利要求1或2所述的充气展开的可刚化密排连管式机翼，其特征在于所述机翼蒙皮材料选用PI聚酰亚胺薄膜。

7.根据权利要求6所述的充气展开的可刚化密排连管式机翼，其特征在于所述薄膜厚度为25μm。

8.根据权利要求1所述的充气展开的可刚化密排连管式机翼，其特征在于所述充气内胆材料选取PI聚酰亚胺薄膜，可刚化膜材料选取碳纤维预浸料。

9.根据权利要求1、2或3所述的充气展开的可刚化密排连管式机翼，其特征在于所述机翼前缘泡沫、机翼后缘泡沫均采用硬质泡沫或是固态硬质塑料。

10.根据权利要求1所述的充气展开的可刚化密排连管式机翼，其特征在于所述可刚化圆管和机翼前缘泡沫与机翼后缘泡沫由加强条缠绕约束。