CN108016602A - 蜂巢结构机翼和飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的蜂巢结构机翼和飞行器，涉及飞行器技术领域。该蜂巢结构机翼包括上蒙皮、下蒙皮和机翼骨架，机翼骨架设于上蒙皮和下蒙皮之间。机翼骨架包括翼梁和蜂巢结构层，蜂巢结构层与上蒙皮固定连接，蜂巢结构层与下蒙皮固定连接，蜂巢结构与翼梁固定连接；翼梁的一端与上蒙皮固定连接，翼梁的另一端与下蒙皮固定连接。该蜂巢结构机翼采用蜂巢结构层作为上蒙皮和下蒙皮之间的夹层，材料利用率高，提高翼面的结构效率、整体刚度及抗冲击性能。该飞行器采用上述的蜂巢结构机翼，结构可靠，抗冲击性能好，节能减排。

Description

蜂巢结构机翼和飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体而言，涉及一种蜂巢结构机翼和飞行器。

背景技术

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，在无人机结构中，翼臂作为核心部件之一，其结构至关重要。

现有的无人机机翼通常采用传统梁式结构翼面。传统梁式翼面结构主要靠翼梁承载并维持结构刚度，结构简单可靠。但对于小型薄翼型的无人机机翼，翼梁高度过小，结构材料利用率低，强度刚度特性差。

有鉴于此，设计制造出一种蜂巢结构机翼，能够提高材料利用率、提高无人机的整机结构性能，是目前飞行器技术领域中急需改善的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蜂巢结构机翼，采用蜂巢结构层作为上蒙皮和下蒙皮之间的夹层，材料利用率高，提高翼面的结构效率、整体刚度及抗冲击性能。该蜂巢结构机翼制造简单方便，结构可靠，抗冲击性能好，安全性高，提高材料利用率，节能减排。

本发明的目的还在于提供一种飞行器，包括机身和上述的蜂巢结构机翼，能够减轻飞行器自身的重量，结构简单，配合紧凑，使用方便，设计合理，美观大方，是一种技术性和经济性均具有优越性能的产品，具有极大的推广应用价值。

本发明改善其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

本发明提供的一种蜂巢结构机翼，所述蜂巢结构机翼包括上蒙皮、下蒙皮和机翼骨架，所述机翼骨架设于所述上蒙皮和所述下蒙皮之间。

所述机翼骨架包括翼梁和蜂巢结构层，所述蜂巢结构层与所述上蒙皮固定连接，所述蜂巢结构层与所述下蒙皮固定连接，所述蜂巢结构与所述翼梁固定连接；所述翼梁的一端与所述上蒙皮固定连接，所述翼梁的另一端与所述下蒙皮固定连接。

进一步地，所述上蒙皮与所述下蒙皮之间形成第一空腔，所述蜂巢结构层填充于所述第一空腔内，并充满整个所述第一空腔。

进一步地，所述蜂巢结构层包括多个支撑单元，每个所述支撑单元的截面形状为正六边形。

每个所述支撑单元分别与六个所述支撑单元连接，多个所述支撑单元相互连接形成蜂窝结构。

进一步地，所述上蒙皮与所述蜂巢结构层之间设有第一胶膜，所述上蒙皮与所述蜂巢结构层通过所述第一胶膜胶接。

所述下蒙皮与所述蜂巢结构层之间设有第二胶膜，所述下蒙皮与所述蜂巢结构层通过所述第二胶膜胶接。

进一步地，所述翼梁呈中空结构，所述翼梁与所述蜂巢结构层粘接。

进一步地，所述翼梁的截面呈“工”字型，所述翼梁包括第一分段、第二分段和第三分段，所述第一分段与所述上蒙皮连接，所述第三分段与所述下蒙皮连接，所述第三分段连接在所述第一分段与所述第二分段之间。

进一步地，所述第一分段与所述第三分段相对设置，所述第一分段远离所述第三分段的一侧呈弧形，并与所述上蒙皮固定连接；所述第三分段远离所述第一分段的一侧呈弧形，并与所述下蒙皮固定连接。

进一步地，所述蜂巢结构机翼包括舵机舱、相对设置的第一表面和第二表面，所述舵机舱设于所述第一表面和所述第二表面之间，所述上蒙皮铺设于所述第一表面上，所述下蒙皮铺设于所述第二表面上。

所述第一表面上设有舵面，所述上蒙皮开设有安装开口，所述安装开口与所述舵机舱连通；所述舵机舱用于安装舵机，所述舵机通过所述安装开口置于所述舵机舱内，所述舵机与所述舵面连接。

进一步地，所述蜂巢结构机翼包括前缘和后缘，所述前缘和所述后缘设有加强层。

本发明提供的一种飞行器，所述飞行器包括机身和上述的蜂巢结构机翼，所述蜂巢结构机翼与所述机身连接。

本发明提供的蜂巢结构机翼和飞行器具有以下几个方面的有益效果：

本发明提供的蜂巢结构机翼，包括上蒙皮、下蒙皮和机翼骨架，机翼骨架包括翼梁和蜂巢结构层，将蜂巢结构层作为上蒙皮和下蒙皮之间的夹层，蜂巢结构层与上蒙皮固定连接，蜂巢结构层与下蒙皮固定连接，蜂巢结构与翼梁固定连接，结构紧凑，提高材料的利用率。翼梁的一端与上蒙皮固定连接，翼梁的另一端与下蒙皮固定连接，以提高机翼的强度和刚度。该蜂巢结构机翼材料利用率高，结构紧凑合理，有利于提高翼面的结构效率、整体刚度及抗冲击性能，具有极大的推广应用价值。

本发明提供的飞行器，包括机身和上述的蜂巢结构机翼，蜂巢结构机翼与机身连接，蜂巢结构机翼采用蜂巢结构层作为上蒙皮和下蒙皮之间的夹层，材料利用率高，提高翼面的结构效率、整体刚度及抗冲击性能。该飞行器采用上述的蜂巢结构机翼，结构可靠，抗冲击性能好，节能减排。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明具体实施例提供的蜂巢结构机翼的一种视角的结构示意图；

图2为本发明具体实施例提供的蜂巢结构机翼的另一种视角的结构示意图；

图3为本发明具体实施例提供的蜂巢结构机翼的翼梁的第一种结构示意图；

图4为本发明具体实施例提供的蜂巢结构机翼的翼梁的第二种结构示意图。

图标：100-蜂巢结构机翼；110-上蒙皮；111-第一胶膜；130-下蒙皮；131-第二胶膜；150-翼梁；151-第一分段；153-第二分段；155-第三分段；160-第一空腔；161-蜂巢结构层；163-支撑单元；170-舵机舱；180-舵面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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，需要理解的是，术语“上”、“下”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，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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。

本发明的“第一”、“第二”等，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

图1为本发明具体实施例提供的蜂巢结构机翼100的一种视角的结构示意图，请参照图1。

本实施例提供的一种蜂巢结构机翼100，包括上蒙皮110、下蒙皮130和机翼骨架，机翼骨架设于上蒙皮110和下蒙皮130之间。机翼骨架包括翼梁150和蜂巢结构层161，蜂巢结构层161与上蒙皮110固定连接，蜂巢结构层161与下蒙皮130固定连接，蜂巢结构与翼梁150固定连接。翼梁150的一端与上蒙皮110固定连接，翼梁150的另一端与下蒙皮130固定连接。上蒙皮110与下蒙皮130之间形成第一空腔160，蜂巢结构层161填充于第一空腔160内，并充满整个第一空腔160。

该蜂巢结构机翼100能够减轻机翼的整体质量，重量轻。而且蜂巢状结构是最坚固的结构，有着优秀的几何力学性能，强度很高，重量又很轻，还有益于隔热，特别适用于无人机的机翼结构设计。该蜂巢结构机翼100具有结构简单，配合紧凑，使用方便，设计合理，美观大方等优点。

图2为本发明具体实施例提供的蜂巢结构机翼100的另一种视角的结构示意图，请参照图2。

具体地，蜂巢结构层161包括多个支撑单元163，优选地，每个支撑单元163的截面形状为正六边形。

每个支撑单元163分别与六个支撑单元163连接，按照背对背的方式对称排列组合，多个支撑单元163相互连接形成蜂窝结构。即，每个支撑单元163包括六个侧面，每个侧面均与另一个支撑单元163的一个侧面重叠设置。多个支撑单元163之间紧邻设置，不留间隙。这样设置结构简单紧凑，轻质高效，能够提高小型无人机的翼面的结构效率，提高结构的整体刚度及抗冲击性能，而且制作工艺易于实施，制造成本可控，价格相对较低，同时使结构具有更好的设计性与整体性。

需要说明的是，支撑单元163的截面形状除了是正六边形，也可以是正八边形、正十边形或者其他形状，这里不作具体限定。此外，图中的蜂窝结构只画出了一部分，以展示其结构，并未全部示出。

机翼骨架形成了蜂巢结构机翼100的外轮廓，优选地，外轮廓与上蒙皮110与蜂巢结构层161之间设有第一胶膜111，上蒙皮110与蜂巢结构层161通过第一胶膜111胶接。上蒙皮110的形状、尺寸分别与蜂巢结构层161的形状、尺寸相适应。同样地，第一胶膜111的形状、尺寸分别与蜂巢结构层161的形状、尺寸相适应。

下蒙皮130与蜂巢结构层161之间设有第二胶膜131，下蒙皮130与蜂巢结构层161通过第二胶膜131胶接。下蒙皮130的形状、尺寸分别与蜂巢结构层161的形状、尺寸相适应。同样地，第二胶膜131的形状、尺寸分别与蜂巢结构层161的形状、尺寸相适应。

当然，并不仅限于此，上蒙皮110与蜂巢结构层161也可以采用卡接、扣接、铆接、焊接等方式连接，下蒙皮130与蜂巢结构层161也可以采用卡接、扣接、铆接、焊接等方式连接。比如，采用卡接后，在蒙皮层与蜂巢结构层161之间设置密封件，保证连接处的密封性，减小风阻。也可以采用焊接，例如钎焊等。这里不作具体限定。

图3为本发明具体实施例提供的蜂巢结构机翼100的翼梁150的第一种结构示意图，请参照图3。

翼梁150呈中空结构，翼梁150与蜂巢结构层161采用粘接固定。当然，并不仅限于此，翼梁150与蜂巢结构层161也可以采用卡接、扣接、铆接、焊接等方式连接，这里不作具体限定。

翼梁150的截面呈“工”字型，翼梁150包括第一分段151、第二分段153和第三分段155，第一分段151与上蒙皮110连接，第三分段155与下蒙皮130连接，第三分段155连接在第一分段151与第二分段153之间。

具体地，第一分段151与第三分段155相对设置，第一分段151远离第三分段155的一侧呈弧形，并与上蒙皮110通过第一胶膜111胶接固定。第三分段155远离第一分段151的一侧呈弧形，并与下蒙皮130通过第二胶膜131胶接固定连接。

为了适应蜂巢结构机翼100的外形轮廓，第一分段151靠近机身的一端，厚度更薄，第一分段151远离机身的一端，厚度更厚；第三分段155的弧形弧度比第一分段151的弧形弧度更平坦；第二分段153的截面尺寸均匀，且第二分段153的一端连接在第一分段151的中部，第二分段153的另一端连接在第三分段155的中部。这样设置，有利于增加机翼的刚度，并且适应机翼的流线型的轮廓，减低风阻。

图4为本发明具体实施例提供的蜂巢结构机翼100的翼梁150的第二种结构示意图，请参照图4。

当然，并不仅限于此，翼梁150的截面形状还可以是其他形状，比如，采用Z字形结构，翼梁150的数量可以是一个，也可以是多个。例如，第二分段153连接在上蒙皮110和下蒙皮130之间，第二分段153靠近上蒙皮110的一端向靠近机身的方向延伸，形成第一分段151。第二分段153靠近下蒙皮130的一端向远离机身的方向延伸，形成第三分段155。

请继续参照图2，蜂巢结构机翼100包括舵机舱170、相对设置的第一表面和第二表面，舵机舱170设于第一表面和第二表面之间，上蒙皮110铺设于第一表面上，下蒙皮130铺设于第二表面上。

第一表面和第二表面上均设有舵面180，上蒙皮110和下蒙皮130上均开设有安装开口，安装开口与舵机舱170连通。舵机舱170用于安装舵机及其他必要设备，舵机通过安装开口置于舵机舱170内，舵机与舵面180连接，控制舵面180的姿态。优选地，在本实施例中，舵机舱170开设在蜂巢结构层161，舵机舱170在制备蜂巢结构层161时，直接加工成型，工艺简单，易于操作。安装开口的尺寸、形状与舵机舱170的尺寸、形状相适应，即上蒙皮110和下蒙皮130适应舵机舱170的形状铺设，不会遮挡舵机舱170的安装入口。

蜂巢结构机翼100包括前缘和后缘，前缘和后缘设有加强层，用于提高前缘和后缘的强度。可选地，舵机舱170边缘也设有加强层，用于提高整个机翼的强度。优选地，在本实施例中，加强层也采用蜂窝结构，在减轻重量的同时，提高机翼的刚度、强度以及抗冲击性能。

需要说明的是，加强层的设置是为了进一步提高机翼的强度，在某些实施例中，如果机翼的强度满足承载能力，可以省略加强层的铺设，减轻机翼重量。即加强层的设置是根据工作需要而设定的，可以灵活更改。

本实施例提供的一种飞行器，飞行器包括机身和上述的蜂巢结构机翼100，蜂巢结构机翼100与机身连接。具体的，该飞行器至少包括两个蜂巢结构机翼100，两个蜂巢结构机翼100分别对称地分布在机身的两侧。飞行器的整个机翼采用蜂窝结构，质轻高效，材料利用率高，易于操作，成本低；有利于提高小型无人机的翼面的结构效率，提高结构的整体刚度及抗冲击性能，并且该飞行器的结构具有很好的设计性与整体性，节能减排效果明显。

本发明提供的蜂巢结构机翼100和飞行器，其安装过程如下：

在上蒙皮110和下蒙皮130形成的第一空腔160内，除了设置翼梁150的地方，第一空腔160内的其余地方均填充蜂巢结构层161。在制造蜂巢结构层161时，将舵机舱170直接加工成型，便于安装舵机及其他设备。蜂巢结构层161由截面为正六边形的支撑单元163背对背对称排列而成。上蒙皮110与蜂巢结构层161采用第一胶膜111粘接，下蒙皮130与蜂巢结构层161采用第二胶膜131粘接，翼梁150与蜂巢结构层161胶接。舵机安装在所机舱内，并与舵面180连接，控制舵面180的姿态。上蒙皮110和下蒙皮130上均开设有安装开口，以适应舵机舱170的形状进行铺设。

综上所述，本发明提供的蜂巢结构机翼100和飞行器具有以下几个方面的有益效果：

本发明提供的蜂巢结构机翼100，机翼内部采用蜂窝结构，材料利用率高，结构紧凑合理，有利于提高翼面的结构效率、整体刚度及抗冲击性能，具有极大的推广应用价值。

本发明提供的飞行器，包括机身和上述的蜂巢结构机翼100，蜂巢结构机翼100与机身连接，蜂巢结构机翼100采用蜂巢结构层161作为上蒙皮110和下蒙皮130之间的夹层，材料利用率高，提高翼面的结构效率、整体刚度及抗冲击性能。该飞行器采用上述的蜂巢结构机翼100，结构可靠，抗冲击性能好，节能减排。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蜂巢结构机翼，其特征在于，所述蜂巢结构机翼包括上蒙皮、下蒙皮和机翼骨架，所述机翼骨架设于所述上蒙皮和所述下蒙皮之间；

所述机翼骨架包括翼梁和蜂巢结构层，所述蜂巢结构层与所述上蒙皮固定连接，所述蜂巢结构层与所述下蒙皮固定连接，所述蜂巢结构与所述翼梁固定连接；所述翼梁的一端与所述上蒙皮固定连接，所述翼梁的另一端与所述下蒙皮固定连接。

2.根据权利要求1所述的蜂巢结构机翼，其特征在于，所述上蒙皮与所述下蒙皮之间形成第一空腔，所述蜂巢结构层填充于所述第一空腔内，并充满整个所述第一空腔。

3.根据权利要求1所述的蜂巢结构机翼，其特征在于，所述蜂巢结构层包括多个支撑单元，每个所述支撑单元的截面形状为正六边形；

每个所述支撑单元分别与六个所述支撑单元连接，多个所述支撑单元相互连接形成蜂窝结构。

4.根据权利要求1所述的蜂巢结构机翼，其特征在于，所述上蒙皮与所述蜂巢结构层之间设有第一胶膜，所述上蒙皮与所述蜂巢结构层通过所述第一胶膜胶接；

所述下蒙皮与所述蜂巢结构层之间设有第二胶膜，所述下蒙皮与所述蜂巢结构层通过所述第二胶膜胶接。

5.根据权利要求1所述的蜂巢结构机翼，其特征在于，所述翼梁呈中空结构，所述翼梁与所述蜂巢结构层粘接。

6.根据权利要求5所述的蜂巢结构机翼，其特征在于，所述翼梁的截面呈“工”字型，所述翼梁包括第一分段、第二分段和第三分段，所述第一分段与所述上蒙皮连接，所述第三分段与所述下蒙皮连接，所述第三分段连接在所述第一分段与所述第二分段之间。

7.根据权利要求6所述的蜂巢结构机翼，其特征在于，所述第一分段与所述第三分段相对设置，所述第一分段远离所述第三分段的一侧呈弧形，并与所述上蒙皮固定连接；所述第三分段远离所述第一分段的一侧呈弧形，并与所述下蒙皮固定连接。

8.根据权利要求1所述的蜂巢结构机翼，其特征在于，所述蜂巢结构机翼包括舵机舱、相对设置的第一表面和第二表面，所述舵机舱设于所述第一表面和所述第二表面之间，所述上蒙皮铺设于所述第一表面上，所述下蒙皮铺设于所述第二表面上；

所述第一表面上设有舵面，所述上蒙皮开设有安装开口，所述安装开口与所述舵机舱连通；所述舵机舱用于安装舵机，所述舵机通过所述安装开口置于所述舵机舱内，所述舵机与所述舵面连接。

9.根据权利要求1所述的蜂巢结构机翼，其特征在于，所述蜂巢结构机翼包括前缘和后缘，所述前缘和所述后缘设有加强层。

10.一种飞行器，其特征在于，所述飞行器包括机身和权利要求1至9中任一项所述的蜂巢结构机翼，所述蜂巢结构机翼与所述机身连接。