CN106986046A - 网状机翼的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了网状机翼的制作方法，所述网状机翼包括机翼内部骨架和机翼外部骨架，所述机翼内部骨架包括碳管(1)、翼肋(2)和翼梁(3)，所述机翼外部骨架包括机翼上骨架(4)和机翼下骨架(5)，先通过公式计算机翼内部骨架的参数，然后建立模型，再计算机翼外部骨架的参数，加工模具，制作网状机翼。本发明提出的网状机翼的制作方法，通过改变碳纤维的排布方式，在满足原有的要求下，将机翼做成网状的形状，减少碳纤维用料，达到减重的目的，同时本方法也可以为之后制作机翼提供一种参考。

Description

网状机翼的制作方法

技术领域

本发明属于工业级无人机机翼设计技术领域，尤其是网状机翼的制作方法。

背景技术

机翼是无人机的重要部件之一，其主要功用是产生升力。机翼的设计除满足机翼的结构强度之外，结构重量也要尽可能轻，拆装简单便于运输。

当前机翼的结构材料主要包括两类：一类为金属材料，它具有一定的刚度和强度，韧性和可加工型较好，可靠性高，但金属材料的质量较大，增大了飞行器的飞行成本，并且金属的疲劳性能也不尽如人意；另一类材料为复合材料，它具有较高的比刚度和比强度，疲劳性能好、耐腐蚀、阻燃，其中碳纤维复合材料在航空领域中应用的范围最广。

但是，目前市场上的碳纤维复合材料机翼用料较多，这就增加了整个飞机的重量，同时也造成材料的浪费。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了网状机翼的制作方法。

所述网状机翼包括机翼内部骨架和机翼外部骨架，所述机翼内部骨架包括碳管(1)、翼肋(2)和翼梁(3)，所述机翼外部骨架包括机翼上骨架(4)和机翼下骨架(5)，

具体制作方法包括如下步骤：

S1：根据飞机自重，翼载荷，展弦比，根梢比，翼型计算翼肋(2)的根部弦长、梢部弦长，碳管(1)的长、直径和翼梁(3)的长、宽；

S2：根据翼肋(2)的根部弦长、梢部弦长，碳管(1)的长、直径和翼梁(3)的长、宽建立机翼模型，给机翼模型加载外力，机翼产生形变，通过形变量的大小分别确定机翼上骨架(4)和机翼下骨架(5)中的碳纤维条铺设角度和碳纤维条间距；

S3：根据翼肋(2)的根部弦长、梢部弦长，碳管(1)的长、直径，翼梁(3)的长、宽，机翼上骨架(4)中的碳纤维条铺设角度、碳纤维条间距绘制机翼上骨架模具图，根据翼肋(2)的根部弦长、梢部弦长，碳管(1)的长、直径，翼梁(3)的长、宽，机翼下骨架(5)中的碳纤维条铺设角度、碳纤维条间距绘制机翼下骨架模具图；

S4：根据绘制的模具图分别加工机翼上骨架模具和机翼下骨架模具，并对其进行打磨、抛光、涂抹脱模剂；

S5：在S4处理后的机翼上骨架模具和机翼下骨架模具上，先用玻璃布铺设模具的翻边，接着在模具的凹槽中铺设碳纤维丝，最后再用玻璃布铺设模具的翻边；

S6：在S5处理后的机翼上骨架模具和机翼下骨架模具上覆盖剥离布，并将其放入真空袋，密封，抽真空；

S7：分别将S6处理后的机翼上骨架模具和机翼下骨架模具放入烤箱，进行加热固化，并保持真空度；

S8：将固化后的机翼上骨架模具和机翼下骨架模具从烤箱中取出，去掉真空袋和剥离布，用夹子夹住模具的翻边，将机翼上骨架和机翼下骨架分别从对应的模具上取下；

S9：将机翼上骨架放在型架上，然后将机翼内部骨架按照机翼模型安装在对应的位置上，再将机翼下骨架安装在机翼内部骨架上，最后去掉模具的翻边。

优选地，所述步骤S2中外力大小范围为≤2*飞机自重；所述机翼产生形变量的范围为±15cm。

优选地，所述步骤S4中打磨的方法为：用不同型号的砂纸先粗后细打磨。

优选地，所述步骤S4中用抛光液抛光。

优选地，所述步骤S5中用胶水将玻璃布铺设在模具的翻边上。

优选地，所述步骤S5在模具的凹槽中铺设碳纤维丝的过程中，需要不断放入胶水。

优选地，所述步骤S7中烤箱的温度为60～200℃；所述加热固化时间为1～5个小时。

优选地，所述步骤S9中型架的尺寸与机翼的尺寸一致。

优选地，所述碳管的正上方，机翼上骨架(4)上设置翼梁(3)。

相对于现有技术，本发明所述的网状机翼的制作方法具有以下优势：

本发明提出的网状机翼的制作方法，通过改变碳纤维的排布方式，在满足原有的要求下，将机翼做成网状的形状，减少碳纤维用料，达到减重的目的，同时本方法也可以为之后制作机翼提供一种参考。

附图说明

图1为本发明提出的网状机翼的整体示意图；

图2为本发明提出的上骨架模具示意图；

图3为本发明提出的下骨架模具示意图；

图4为本发明提出的机翼内部骨架连接示意图；

图5为本发明提出的型架示意图。

附图标记说明：

1碳管 2翼肋 3翼梁 4机翼上骨架 5机翼下骨架

具体实施方式

以下结合具体实施方式进一步详细说明本发明的技术方案。应当理解，此处描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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、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。

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；可以是直接连接，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1为本发明提出的网状机翼的整体示意图，包括机翼内部骨架和机翼外部骨架，所述机翼内部骨架包括碳管(1)、翼肋(2)和翼梁(3)，所述机翼外部骨架包括机翼上骨架(4)和机翼下骨架(5)，

网状机翼的制作方法，包括如下步骤：

S1：根据飞机自重，翼载荷，展弦比，根梢比，翼型计算翼肋(2)的根部弦长、梢部弦长，碳管(1)的长、直径和翼梁(3)的长、宽，具体计算公式为：翼面积＝飞机自重/翼载荷；翼展＝展弦比*平均弦长；平均弦长＝翼面积/翼展；平均弦长＝(根部弦长+梢部弦长)/2，根梢比是已知的，所以可以求出根部弦长、梢部弦长，根据翼型、飞机自重、根部弦长和梢部弦长，通过多次试验，在能够承受飞机自重的范围内，选择最匹配的碳管(1)和翼梁(3)，图4为机翼内部骨架连接示意图；

S2：根据翼肋(2)的根部弦长、梢部弦长，碳管(1)的长、直径和翼梁(3)的长、宽建立机翼模型，给机翼模型加载外力，所加载的外力的大小范围为≤2*飞机自重，机翼产生形变，通过形变量的大小分别确定机翼上骨架(4)和机翼下骨架(5)中的碳纤维条铺设角度和碳纤维条间距，加载2*飞机自重的外力时，机翼产生的形变量为±15cm时，机翼上骨架(4)和机翼下骨架(5)中的碳纤维条铺设角度和碳纤维条间距为最佳选择；

S3：根据翼肋(2)的根部弦长、梢部弦长，碳管(1)的长、直径，翼梁(3)的长、宽，机翼上骨架(4)中的碳纤维条铺设角度、碳纤维条间距绘制机翼上骨架模具图，根据翼肋(2)的根部弦长、梢部弦长，碳管(1)的长、直径，翼梁(3)的长、宽，机翼下骨架(5)中的碳纤维条铺设角度、碳纤维条间距绘制机翼下骨架模具图；

S4：根据绘制的模具图分别加工机翼上骨架模具和机翼下骨架模具，如图2和图3所示，并对其进行打磨，打磨方法为：用不同型号的砂纸先粗后细打磨，用抛光液抛光，然后在处理后的模具上涂抹脱模剂；

S5：在S4处理后的机翼上骨架模具和机翼下骨架模具上，先用胶水将玻璃布铺设在模具的翻边位置，接着在模具的凹槽中铺设碳纤维丝，铺一层碳纤维丝，加一些胶水，让碳纤维丝凝结在一块，最后再用玻璃布铺设模具的翻边，以覆盖住铺设在模具翻边上的碳纤维丝，方便启模；

S6：在S5处理后的机翼上骨架模具和机翼下骨架模具上覆盖剥离布，将模具和外面的包装隔离开，保护模具，并将处理好的模具放入真空袋，密封，抽真空，在本发明中，真空袋是发明者根据模具的大小进行定制的，可以用密封胶带进行密封，用气泵抽真空；

S7：分别将S6处理后的机翼上骨架模具和机翼下骨架模具放入烤箱，烤箱的温度范围可以在60～200℃之间，80℃为最佳温度，进行加热固化，加热固化时间可以在1～5个小时之间，2个小时为最佳加热固化时间，在整个过程中，需要用气泵不停的抽真空，保持真空度；

S8：将固化后的机翼上骨架模具和机翼下骨架模具从烤箱中取出，去掉真空袋和剥离布，用夹子夹住模具的翻边，将机翼上骨架和机翼下骨架分别从对应的模具上取下；

S9：将机翼上骨架放在型架(如图5所示)上，所述型架与机翼的尺寸一致，型架是前期根据机翼的尺寸定做的，然后将机翼内部骨架按照机翼模型安装在对应的位置上，与机翼上骨架固定连接在一起，再将机翼下骨架安装在机翼内部骨架上，并与机翼上骨架连接，最后用剪刀减去模具的翻边。

本发明中，在碳管的正上方，机翼上骨架(4)上设置翼梁(3)，起到加固的作用，在飞机飞行过程中，当大部分的外力传递到碳管上时，碳管所承受的力较大，在其上方增加一小段翼梁(3)，可以起到很好的分散外力的作用，这样可以延长碳管的使用年限，进而延长机翼的使用年限。

综上所述，本发明提出的网状机翼的制作方法，通过改变碳纤维的排布方式，在满足原有的要求下，将机翼做成网状的形状，减少碳纤维用料，达到减重的目的，同时本方法也可以为之后制作机翼提供一种参考。

以上的实施方式均为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利保护范围。任何本发明所属的技术领域的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，对本发明的内容所做的等效结构与等效步骤的变换均落入本发明要求保护的专利范围之内。

Claims (9)

1.网状机翼的制作方法，其特征在于，所述网状机翼包括机翼内部骨架和机翼外部骨架，所述机翼内部骨架包括碳管(1)、翼肋(2)和翼梁(3)，所述机翼外部骨架包括机翼上骨架(4)和机翼下骨架(5)，

具体制作方法包括如下步骤：

S1：根据飞机自重，翼载荷，展弦比，根梢比，翼型计算翼肋(2)的根部弦长、梢部弦长，碳管(1)的长、直径和翼梁(3)的长、宽；

S2：根据翼肋(2)的根部弦长、梢部弦长，碳管(1)的长、直径和翼梁(3)的长、宽建立机翼模型，给机翼模型加载外力，机翼产生形变，通过形变量的大小分别确定机翼上骨架(4)和机翼下骨架(5)中的碳纤维条铺设角度和碳纤维条间距；

S3：根据翼肋(2)的根部弦长、梢部弦长，碳管(1)的长、直径，翼梁(3)的长、宽，机翼上骨架(4)中的碳纤维条铺设角度、碳纤维条间距绘制机翼上骨架模具图，根据翼肋(2)的根部弦长、梢部弦长，碳管(1)的长、直径，翼梁(3)的长、宽，机翼下骨架(5)中的碳纤维条铺设角度、碳纤维条间距绘制机翼下骨架模具图；

S4：根据绘制的模具图分别加工机翼上骨架模具和机翼下骨架模具，并对其进行打磨、抛光、涂抹脱模剂；

S5：在S4处理后的机翼上骨架模具和机翼下骨架模具上，先用玻璃布铺设模具的翻边，接着在模具的凹槽中铺设碳纤维丝，最后再用玻璃布铺设模具的翻边；

S6：在S5处理后的机翼上骨架模具和机翼下骨架模具上覆盖剥离布，并将其放入真空袋，密封，抽真空；

S7：分别将S6处理后的机翼上骨架模具和机翼下骨架模具放入烤箱，进行加热固化，并保持真空度；

S8：将固化后的机翼上骨架模具和机翼下骨架模具从烤箱中取出，去掉真空袋和剥离布，用夹子夹住模具的翻边，将机翼上骨架和机翼下骨架分别从对应的模具上取下；

S9：将机翼上骨架放在型架上，然后将机翼内部骨架按照机翼模型安装在对应的位置上，再将机翼下骨架安装在机翼内部骨架上，最后去掉模具的翻边。

2.根据权利要求1所述的网状机翼的制作方法，其特征在于，所述步骤S2中外力大小范围为≤2*飞机自重；所述机翼产生形变量的范围为±15cm。

3.根据权利要求1所述的网状机翼的制作方法，其特征在于，所述步骤S4中打磨的方法为：用不同型号的砂纸先粗后细打磨。

4.根据权利要求1所述的网状机翼的制作方法，其特征在于，所述步骤S4中用抛光液抛光。

5.根据权利要求1所述的网状机翼的制作方法，其特征在于，所述步骤S5中用胶水将玻璃布铺设在模具的翻边上。

6.根据权利要求1所述的网状机翼的制作方法，其特征在于，所述步骤S5在模具的凹槽中铺设碳纤维丝的过程中，需要不断放入胶水。

7.根据权利要求1所述的网状机翼的制作方法，其特征在于，所述步骤S7中烤箱的温度为60～200℃；所述加热固化时间为1～5个小时。

8.根据权利要求1所述的网状机翼的制作方法，其特征在于，所述步骤S9中型架的尺寸与机翼的尺寸一致。

9.根据权利要求1所述的网状机翼的制作方法，其特征在于，所述碳管的正上方，机翼上骨架(4)上设置翼梁(3)。