CN105644771B - 一种无人机机翼内部支撑结构 - Google Patents

一种无人机机翼内部支撑结构 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种无人机机翼内部支撑结构，包括前横梁、后横梁、连接挡板及若干个支撑板；所述前横梁包括前横梁外杆及前横梁内杆，所述后横梁包括后横梁外杆及后横梁内杆；所述前横梁内杆包括前横梁内杆金属杆及前横梁内杆复合杆，所述后横梁内杆包括后横梁内杆金属杆及后横梁内杆复合杆，所述前横梁与后横梁平行设置，任一所述支撑板垂直于前横梁与前横梁活动连接，任一所述支撑板与后横梁活动连接，所述连接挡板设有前连接通孔及后连接通孔。本发明的有益效果在于：通过两条由金属与复合材料组合而成的横梁结构，在保证强度和不明显增加机翼整体重量的前提下，减小无人机飞行过程中机翼内部结构的震颤，保证飞行稳定性及飞行速度。

Description

一种无人机机翼内部支撑结构
技术领域
本发明涉及无人机制造领域，尤其涉及一种无人机机翼内部支撑结构。
背景技术
随着无人机行业整体技术的提升，无人机的应用领域正在不断的扩大，人们对无人机的要求也越来越高，大尺寸宽翼展的无人机技术逐渐成熟。
机翼的相关技术是无人机技术发展的核心问题之一，现有的无人机机翼大多采用单横梁设计，这种设计结构简单，重量轻，但是其优点仅是体现于应用在翼展较小的无人机上，当翼展超过1.5m，翼宽超过0.25m时，单横梁设计的机翼内部支撑结构在飞行过程中产生的震颤将逐渐加强，对无人机飞行稳定性的影响将逐渐加大。
因此，设计人员开始对部分大型无人机采用双横梁设计，但是简单的使用双横梁设计虽能有效减小机翼的震颤，但是同时会明显加重机翼的自重，同时对机翼的舵面效应产生影响，从而影响无人机飞行的速度及操控稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种无人机机翼内部支撑结构，可以在不明显增加机翼自重的前提下，减小大型无人机飞行时机翼内部结构的震颤，提升大型无人机飞行的整体稳定性。
本发明的技术方案为：一种无人机机翼内部支撑结构，包括前横梁、后横梁、连接挡板及若干个支撑板；
所述前横梁包括前横梁外杆及前横梁内杆，所述前横梁外杆和前横梁内杆之间设有横梁连接件；
所述后横梁包括后横梁外杆及后横梁内杆，所述后横梁外杆和后横梁内杆之间设有横梁连接件；
所述前横梁内杆包括前横梁内杆金属杆及前横梁内杆复合杆，所述前横梁内杆金属杆与前横梁内杆复合杆之间固定连接，所述前横梁内杆金属杆与横梁连接件固定连接；
所述后横梁内杆包括后横梁内杆金属杆及后横梁内杆复合杆，所述后横梁内杆金属杆与后横梁内杆复合杆之间固定连接，所述后横梁内杆金属杆与横梁连接件固定连接；
选用金属杆与复合杆组合的形式制造横梁，是因为金属材质强度高，但质量相对较重，而复合材料强度与金属材质相比强度稍差，但是重量很轻，因此在机翼与机身连接处，对强度要求较高的部分选用金属材质，而在机翼尾端，对于强度要求相对较低的部分可选用复合材质以达到减重的效果。
所述前横梁与后横梁平行设置，任一所述支撑板垂直于前横梁与前横梁活动连接，任一所述支撑板与后横梁活动连接；
所述连接挡板位于前横梁设有横梁连接件的一端，所述连接挡板与前横梁所设的横梁连接件贴合，同时所述连接挡板与后横梁所设的横梁连接件贴合；
所述连接挡板设有前连接通孔及后连接通孔。
进一步，所述前横梁内杆金属杆与前横梁内杆复合杆的长度比与所述后横梁内杆金属杆与后横梁内杆复合杆的长度比相等，所述前横梁内杆金属杆与前横梁内杆复合杆的长度比为1:1.4-1:2.7，所述后横梁内杆金属杆与后横梁内杆复合杆的长度比为1:1.4-1:2.7，以上比例为通过选用不同的设计比例进行飞行实验测试计算所得，为优选的可以保证机翼重量平衡，达到减少震颤与保证飞行速度及稳定性平衡的设计比例。
进一步，所述前横梁内杆金属杆材质为金属，所述前横梁内杆复合杆材质为复合材料，所述后横梁内杆金属杆材质为金属，所述后横梁内杆复合杆材质为复合材料。
进一步，所述一种无人机机翼内部支撑结构还包括两个机身连接件，其中一个所述机身连接件穿过前连接通孔与前横梁所设的横梁连接件通过螺栓连接，另一个所述机身连接件穿过后连接通孔与后横梁所设的横梁连接件通过螺栓连接。
进一步，所述连接挡板宽度为300mm-900mm，所述前横梁与后横梁之间的距离为140mm-720mm，所述支撑板厚度为3mm-9mm，任意两个相邻的所述支撑板之间的间隔距离相同。
进一步，所述前横梁与后横梁之间的距离与连接挡板宽度之比为0.3:1-0.6:1。
进一步，所述前横梁外杆包括前横梁外杆金属杆及前横梁外杆复合杆，所述前横梁外杆金属杆与前横梁外杆复合杆之间固定连接，所述前横梁外杆金属杆与横梁连接件固定连接；
所述后横梁外杆包括后横梁外杆金属杆及后横梁外杆复合杆，所述后横梁外杆金属杆与后横梁外杆复合杆之间固定连接，所述后横梁外杆金属杆与横梁连接件固定连接。
进一步，任一所述支撑板设有两个连接槽，任一所述支撑板设有若干个镂空孔。
进一步，所述前横梁与后横梁长度相同，所述前横梁长度为680mm-3400mm。
进一步，所述横梁连接件材质为金属，且与前横梁内杆金属杆所选用金属材质相同。
本发明的有益效果在于：通过两条由金属与复合材料组合而成的横梁结构，在保证强度和不明显增加机翼整体重量的前提下，减小无人机飞行过程中机翼内部结构的震颤，保证飞行稳定性及飞行速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一的俯视图；
图2为本发明实施例一的左视图；
图3为本发明实施例一机身连接件部分的示意图；
图4为本发明连接挡板部分的示意图；
图5为本发明实施例二的俯视图；
图6为本发明实施例二的左视图；
图7为本发明实施例二的支撑板部分的示意图；
附图标记：
1-前横梁； 2-后横梁； 3-横梁连接件；
4-机身连接件； 5-连接挡板； 6-支撑板；
11-前横梁外杆； 12-前横梁内杆； 21-后横梁内杆；
22-后横梁外杆；51-前连接通孔； 52-后连接通孔；
61-连接槽； 62-镂空孔；
111-前横梁外杆 112-前横梁外杆 121-前横梁内杆金
金属杆； 复合杆； 属杆；
122-前横梁内杆 211-后横梁内杆 212-后横梁内杆复
复合杆；金属杆；合杆；
221-后横梁外杆222-后横梁外杆
金属杆；复合杆；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
图1为本发明实施例一的俯视图，图2为本发明实施例一的左视图，图3为本发明实施例一机身连接件部分的示意图，图4为本发明连接挡板部分的示意图，如图所示：一种无人机机翼内部支撑结构，包括前横梁1、后横梁2、连接挡板5及6个支撑板6；所述前横梁1包括前横梁外杆11及前横梁内杆12，所述前横梁外杆11和前横梁内杆12之间设有横梁连接件3；所述后横梁2包括后横梁外杆22及后横梁内杆21，所述后横梁外杆22和后横梁内杆21之间设有横梁连接件3；所述前横梁内杆12包括前横梁内杆金属杆111及前横梁内杆复合杆112，所述前横梁内杆金属杆111与前横梁内杆复合杆112之间固定连接，所述前横梁内杆金属杆111与横梁连接件3固定连接；所述后横梁内杆21包括后横梁内杆金属杆211及后横梁内杆复合杆212，所述后横梁内杆金属杆211与后横梁内杆复合杆212之间固定连接，所述后横梁内杆金属杆211与横梁连接件3固定连接。
所述前横梁1与后横梁2平行设置，任一所述支撑板6垂直于前横梁1与前横梁1活动连接，任一所述支撑板6与后横梁2活动连接；所述连接挡板5位于前横梁1设有横梁连接件3的一端，所述连接挡板5与前横梁1所设的横梁连接件3贴合，同时所述连接挡板5与后横梁2所设的横梁连接件3贴合；所述连接挡板5设有前连接通孔51及后连接通孔52。
所述前横梁内杆金属杆121与前横梁内杆复合杆122的长度比与所述后横梁内杆金属杆211与后横梁内杆复合杆212的长度比相等，所述前横梁内杆金属杆121与前横梁内杆复合杆122的长度比为1:1.85，所述后横梁内杆金属杆211与后横梁内杆复合杆212的长度比为1:1.85。
所述前横梁内杆金属杆121材质为金属，所述前横梁内杆复合杆122材质为复合材料，所述后横梁内杆金属杆211材质为金属，所述后横梁内杆复合杆212材质为复合材料，以上所述金属材质为不锈钢，以上所述复合材料为碳纤维与树脂的复合材料。
所述一种无人机机翼内部支撑结构还包括两个机身连接件4，其中一个所述机身连接件4穿过前连接通孔51与前横梁1所设的横梁连接件3通过螺栓连接，另一个所述机身连接件4穿过后连接通孔52与后横梁2所设的横梁连接件3通过螺栓连接。
所述连接挡板5宽度为450mm，所述前横梁1与后横梁2之间的距离为170mm，所述支撑板6厚度为3mm，任意两个相邻的所述支撑板6之间的间隔距离相同。
所述前横梁1与后横梁2长度相同，所述前横梁1长度为800mm。
所述横梁连接件3材质为不锈钢。
实施例二：
图4为本发明连接挡板部分的示意图，图5为本发明实施例二的俯视图，图6为本发明实施例二的左视图，图7为本发明实施例二的支撑板部分的示意图，如图所示：一种无人机机翼内部支撑结构，包括前横梁1、后横梁2、连接挡板5及8个支撑板6；所述前横梁1包括前横梁外杆11及前横梁内杆12，所述前横梁外杆11和前横梁内杆12之间设有横梁连接件3；所述后横梁2包括后横梁外杆22及后横梁内杆21，所述后横梁外杆22和后横梁内杆21之间设有横梁连接件3；所述前横梁内杆12包括前横梁内杆金属杆121及前横梁内杆复合杆122，所述前横梁内杆金属杆121与前横梁内杆复合杆122之间固定连接，所述前横梁内杆金属杆121与横梁连接件3固定连接；所述后横梁内杆21包括后横梁内杆金属杆211及后横梁内杆复合杆212，所述后横梁内杆金属杆211与后横梁内杆复合杆212之间固定连接，所述后横梁内杆金属杆211与横梁连接件3固定连接；所述前横梁外杆11包括前横梁外杆金属杆111及前横梁外杆复合杆112，所述前横梁外杆金属杆111与前横梁外杆复合杆112之间固定连接，所述前横梁外杆金属杆111与横梁连接件3固定连接；所述后横梁外杆22包括后横梁外杆金属杆221及后横梁外杆复合杆222，所述后横梁外杆金属杆221与后横梁外杆复合杆222之间固定连接，所述后横梁外杆金属杆221与横梁连接件3固定连接。
所述前横梁1与后横梁2平行设置，任一所述支撑板6垂直于前横梁1与前横梁1活动连接，任一所述支撑板6与后横梁2活动连接，所述连接挡板5位于前横梁1设有横梁连接件3的一端，所述连接挡板5与前横梁1所设的横梁连接件3贴合，同时所述连接挡板5与后横梁2所设的横梁连接件3贴合；所述连接挡板5设有前连接通孔51及后连接通孔52。
所述前横梁内杆金属杆121与前横梁内杆复合杆122的长度比与所述后横梁内杆金属杆211与后横梁内杆复合杆212的长度比相等，所述前横梁内杆金属杆121与前横梁内杆复合杆122的长度比为1:2.1，所述后横梁内杆金属杆211与后横梁内杆复合杆212的长度比为1:2.1。
所述前横梁内杆金属杆121材质为金属，所述前横梁内杆复合杆122材质为复合材料，所述后横梁内杆金属杆211材质为金属，所述后横梁内杆复合杆212材质为复合材料。
所述连接挡板5宽度为550mm，所述前横梁1与后横梁2之间的距离为210mm，所述支撑板6厚度为4.5mm，任意两个相邻的所述支撑板6之间的间隔距离相同。
任一所述支撑板6设有两个连接槽61，任一所述支撑板设有若干个镂空孔62。
所述前横梁1与后横梁2长度相同，所述前横梁1长度为1200mm。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种无人机机翼内部支撑结构，其特征在于：包括前横梁、后横梁、连接挡板及若干个支撑板；
所述前横梁包括前横梁外杆及前横梁内杆，所述前横梁外杆和前横梁内杆之间设有横梁连接件；
所述后横梁包括后横梁外杆及后横梁内杆，所述后横梁外杆和后横梁内杆之间设有横梁连接件；
所述前横梁内杆包括前横梁内杆金属杆及前横梁内杆复合杆，所述前横梁内杆金属杆与前横梁内杆复合杆之间固定连接，所述前横梁内杆金属杆与横梁连接件固定连接；
所述后横梁内杆包括后横梁内杆金属杆及后横梁内杆复合杆，所述后横梁内杆金属杆与后横梁内杆复合杆之间固定连接，所述后横梁内杆金属杆与另一个横梁连接件固定连接；
所述前横梁与后横梁平行设置，任一所述支撑板垂直于前横梁与前横梁活动连接，任一所述支撑板与后横梁活动连接；
所述连接挡板位于前横梁设有横梁连接件的一端，所述连接挡板与前横梁所设的横梁连接件贴合，同时所述连接挡板与后横梁所设的横梁连接件贴合；
所述连接挡板设有前连接通孔及后连接通孔。
2.根据权利要求1所述一种无人机机翼内部支撑结构，其特征在于：所述前横梁内杆金属杆与前横梁内杆复合杆的长度比为1:1.4-1:2.7，所述后横梁内杆金属杆与后横梁内杆复合杆的长度比为1:1.4-1:2.7，所述前横梁内杆金属杆与前横梁内杆复合杆的长度比与所述后横梁内杆金属杆与后横梁内杆复合杆的长度比相等。
3.根据权利要求1所述一种无人机机翼内部支撑结构，其特征在于：所述前横梁内杆金属杆材质为金属，所述前横梁内杆复合杆材质为复合材料，所述后横梁内杆金属杆材质为金属，所述后横梁内杆复合杆材质为复合材料。
4.根据权利要求1所述一种无人机机翼内部支撑结构，其特征在于：包括两个机身连接件，其中一个所述机身连接件穿过前连接通孔与前横梁所设的横梁连接件通过螺栓连接，另一个所述机身连接件穿过后连接通孔与后横梁所设的横梁连接件通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述一种无人机机翼内部支撑结构，其特征在于：所述连接挡板宽度为300mm-900mm，所述前横梁与后横梁之间的距离为140mm-720mm，所述支撑板厚度为3mm-9mm，任意两个相邻的所述支撑板之间的间隔距离相同。
6.根据权利要求1所述一种无人机机翼内部支撑结构，其特征在于：所述前横梁与后横梁之间的距离与连接挡板宽度之比为0.3:1-0.6:1。
7.根据权利要求1所述一种无人机机翼内部支撑结构，其特征在于：所述前横梁外杆包括前横梁外杆金属杆及前横梁外杆复合杆，所述前横梁外杆金属杆与前横梁外杆复合杆之间固定连接，所述前横梁外杆金属杆与横梁连接件固定连接；
所述后横梁外杆包括后横梁外杆金属杆及后横梁外杆复合杆，所述后横梁外杆金属杆与后横梁外杆复合杆之间固定连接，所述后横梁外杆金属杆与另一个横梁连接件固定连接。
8.根据权利要求1所述一种无人机机翼内部支撑结构，其特征在于：任一所述支撑板设有两个连接槽，任一所述支撑板设有若干个镂空孔。
9.根据权利要求1所述一种无人机机翼内部支撑结构，其特征在于：所述前横梁与后横梁长度相同，所述前横梁长度为680mm-3400mm。
10.根据权利要求1所述一种无人机机翼内部支撑结构，其特征在于：所述横梁连接件材质为金属，且与前横梁内杆金属杆所选用金属材质相同。
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