CN112357049A - 一种碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构 - Google Patents

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玉曜瑜
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Abstract

本发明实施例公开了一种碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构，包括：从前罩结构向后部结构方向依次并排设置的多个环形框，沿多个环形框排列方向设置的多组加强肋板，环形框和加强肋板形成前罩结构的框梁结构；框梁结构的外形面上胶接固定有前罩蒙皮；其中，前罩蒙皮为碳纤维板、玻璃纤维板、铝合金板和环氧树脂胶粘剂成型的碳纤维增强铝合金层合板结构。本发明实施例提供的技术方案，解决现有耐冲击无人机的前罩结构，难以承受高速入水时产生较大的冲击力的问题。

Description

一种碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构
技术领域
本申请涉及但不限于结构构型技术领域，尤指一种碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构。
背景技术
耐冲击无人机机身主要由前罩结构、中部结构和后部结构组成，为了承受无人机高速入水或者发生碰撞时产生的巨大冲击力，通常须对前罩结构进行加强设计。
传统的铝合金结构虽然简单，成熟度较高，但会增加结构重量。目前的碳纤维、玻璃纤维增强的树脂基复合材料不仅比铝合金密度更小，且强度远远超过铝合金，在保证结构强度的同时大大减轻了无人机本身的重量，改善气动弹性，在很大程度上改善了飞机的气动性能和操控性能，因此越来越来多的无人机采用复合材料结构，但单一的复合材料层压板壳体结构难以承受高速入水时产生较大的冲击力。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构，以解决现有耐冲击无人机的前罩结构，难以承受高速入水时产生较大的冲击力的问题。
本发明实施例提供一种碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构，包括：
从前罩结构向后部结构方向依次并排设置的多个环形框，沿所述多个环形框排列方向设置的多组加强肋板，所述环形框和加强肋板形成所述前罩结构的框梁结构；所述框梁结构的外形面上胶接固定有前罩蒙皮；
其中，所述前罩蒙皮为碳纤维板、玻璃纤维板、铝合金板和环氧树脂胶粘剂成型的碳纤维增强铝合金层合板结构。
可选地，如上所述的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构中，
所述框梁结构中的环形框包括：从前罩结构向后部结构方向依次并排设置的第一环形框、第二环形框、第三环形框和第四环形框。
可选地，如上所述的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构中，
所述框梁结构中，第一环形框、第二环形框、第三环形框和第四环形框设置为：截面依次等比例增大的椭圆形状，多组加强肋板沿环形框的周向均匀布设。
可选地，如上所述的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构中，所述框梁结构中的环形框和加强肋板均为碳纤维增强复合材料层合板结构。
可选地，如上所述的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构中，
所述前罩蒙皮包括设置于内侧的碳纤维板、设置于外侧的铝合金板，以及设置于碳纤维板与铝合金板之间的玻璃纤维板。
可选地，如上所述的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构中，
所述碳纤维板与所述铝合金板之间通过环氧树脂胶粘剂连接固定，设置于中间层的玻璃纤维板用于防止电化学腐蚀。
可选地，如上所述的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构中，
所述前罩蒙皮与所述环形框及加强肋板通过环氧树脂胶粘剂胶接固定，形成牢固的箱体结构。
可选地，如上所述的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构中，
所述前罩结构装配完成后通过环氧树脂胶粘剂与耐冲击无人机的中部结构胶接固定。
本发明实施例提供的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构具有以下优点：
(1)，前罩蒙皮采用轻质的碳纤维增强铝合金层合板结构，对比同种类型的铝合金结构，其减重效果高达30％；
(2)，对比同种类型的全碳纤维结构，本发明实施例中前罩结构的单位面密度平均吸能高出4J·m2/kg，具有更好地抗冲击吸能作用和防护效果；
(3)，复合材料筋板(包括环形框和加强肋板)与前罩蒙皮互相胶接，在机身前罩形成结实牢固的箱体结构，使机身前罩结构具有较强的结构强度。
综上所述，本发明实施例提出一种以较轻的重量保证机身前罩抗冲击强度的结构，在无人机跨介质高速入水或者发生碰撞时产生的巨大冲击力作用下具有更好地吸能作用和防护效果。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为一种耐冲击无人机的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构的轴侧示意图；
图3为图2所示碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构的内部框梁的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构中前罩蒙皮的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
背景技术中已经说明采用现有单一的复合材料层压板壳体结构，作为耐冲击无人机的前罩结构，难以承受高速入水时产生较大的冲击力。
为了解决耐冲击无人机中前罩结构的技术瓶颈，本发明实施例设计了一种轻质的碳纤维增强铝合金层合板壳体作为耐冲击无人机的机身前罩结构，在高速入水或者发生碰撞时产生的巨大冲击力作用下具有更好地吸能作用和防护效果。
目前与本发明实施例提供的轻质前罩结构类似的结构为轻型运动飞机螺旋桨整流罩结构，其结构形式为复合材料层压板结构，结构形式简单，且强度性能要求不高。具体地，现有专利(申请号：201620781341.1)公布了一种复合材料罩体结构，其结构形式为蜂窝夹层复合材料框梁结构，在小载荷下该结构具有轻质高强特性，当承受较大冲击力时，单一的复合材料层压板壳体结构冲击韧性表现较差，该结构安全稳定性较低。
经过检索，目前尚未发现有已公布的采用此种用于耐冲击无人机的高强度前罩结构设计的先例。
本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为一种耐冲击无人机的结构示意图。可以看出，图1所示耐冲击无人机包括前罩结构1、中部结构2和后部结构，在耐冲击无人机入水或发生碰撞的过程中，主要由前罩结构1承受无人机高速入水或者发生碰撞时产生的巨大冲击力，因此，提出了对上述前罩结构1进行加强结构设计的需求。
图2为本发明实施例提供的一种碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构的轴侧示意图，图3为图2所示碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构的内部框梁的结构示意图。本发明实施例提供的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构可以包括：多个环形框、多组加强肋板10和前罩蒙皮4。
参考图2和图3所示实施例提供的耐冲击无人机前罩结构中，从前罩结构向后部结构方向依次并排设置的多个环形框，沿多个环形框排列方向设置的多组加强肋板10，所述环形框和加强肋板10形成所述前罩结构的框梁结构；该框梁结构的外形面上胶接固定有前罩蒙皮4。
本发明实施例的前罩蒙皮设置为：碳纤维板、玻璃纤维板、铝合金板和环氧树脂胶粘剂成型的碳纤维增强铝合金层合板结构。
如图3所示，在本发明实施例的一种实现方式中，框梁结构中的环形框包括：从前罩结构向后部结构方向依次并排设置的第一环形框6、第二环形框7、第三环形框8和第四环形框9。
本发明实施例在具体实现中，第一环形框6、第二环形框7、第三环形框8和第四环形框9的截面布设方式为：截面依次等比例增大的椭圆形状；另外，多组加强肋板10设置为沿环形框的周向均匀布设。
如图4所示，为本发明实施例提供的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构中前罩蒙皮的结构示意图。
本发明实施例中，前罩蒙皮包括设置于内侧的碳纤维板11、设置于外侧的铝合金板13，以及设置于碳纤维板11与铝合金板13之间的玻璃纤维板12。
本发明实施例在实际应用中，碳纤维板11与铝合金板13之间通过环氧树脂胶粘剂连接固定，为了防止电化学腐蚀，碳纤维板11与铝合金板13之间须增加一层薄的玻璃纤维板12。
进一步地，本发明实施例中，前罩蒙皮4与上述各环形框及加强肋板10通过环氧树脂胶粘剂胶接固定，形成牢固的箱体结构。
本发明实施例提供的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构，第一，前罩蒙皮采用轻质的碳纤维增强铝合金层合板结构，对比同种类型的铝合金结构，其减重效果高达30％；第二，对比同种类型的全碳纤维结构，本发明实施例中前罩结构的单位面密度平均吸能高出4J·m2/kg，具有更好地抗冲击吸能作用和防护效果；第三，复合材料筋板(包括环形框和加强肋板)与前罩蒙皮互相胶接，在机身前罩形成结实牢固的箱体结构，使机身前罩结构具有较强的结构强度。总的来说，本发明实施例提出一种以较轻的重量保证机身前罩抗冲击强度的结构，在无人机跨介质高速入水或者发生碰撞时产生的巨大冲击力作用下具有更好地吸能作用和防护效果。
以下通过一个具体实施示例对本发明实施例提供的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构的实施方式进行详细说明。
参照图1到图4所示，本实施示例提供的耐冲击无人机前罩结构1中的前罩蒙皮4由碳纤维板+玻璃纤维板+铝合金板+环氧树脂胶粘剂成型装配而成，前罩结构1具体包括：前罩蒙皮4、第一环形框6、第二环形框7、第三环形框8和第四环形框9和多组加强肋板10。其中，前罩结构中的前罩蒙皮具体为碳纤维增强铝合金层合板结构，第一环形框6、第二环形框7、第三环形框8和第四环形框9及加强肋板10为碳纤维增强复合材料层合板结构。
本实施示例的前罩蒙皮4中，碳纤维板11和铝合金板13通过环氧树脂胶粘剂连接固定，为了防止电化学腐蚀，碳纤维板11和铝合金板13之间须增加一层薄的玻璃纤维板12；前罩蒙皮4与第一环形框6、第二环形框7、第三环形框8和第四环形框9和多组加强肋板10通过环氧树脂胶粘剂胶接固定，形成结实牢固的箱体结构。整个前罩结构1部装完成后通过环氧树脂胶粘剂和耐冲击无人机的中部结构2胶接固定。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构，其特征在于，包括：
从前罩结构向后部结构方向依次并排设置的多个环形框，沿所述多个环形框排列方向设置的多组加强肋板，所述环形框和加强肋板形成所述前罩结构的框梁结构；所述框梁结构的外形面上胶接固定有前罩蒙皮；
其中，所述前罩蒙皮为碳纤维板、玻璃纤维板、铝合金板和环氧树脂胶粘剂成型的碳纤维增强铝合金层合板结构。
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构，其特征在于，
所述框梁结构中的环形框包括：从前罩结构向后部结构方向依次并排设置的第一环形框、第二环形框、第三环形框和第四环形框。
3.根据权利要求2所述的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构，其特征在于，
所述框梁结构中，第一环形框、第二环形框、第三环形框和第四环形框设置为：截面依次等比例增大的椭圆形状，多组加强肋板沿环形框的周向均匀布设。
4.根据权利要求1所述的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构，其特征在于，所述框梁结构中的环形框和加强肋板均为碳纤维增强复合材料层合板结构。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构，其特征在于，
所述前罩蒙皮包括设置于内侧的碳纤维板、设置于外侧的铝合金板，以及设置于碳纤维板与铝合金板之间的玻璃纤维板。
6.根据权利要求5所述的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构，其特征在于，
所述碳纤维板与所述铝合金板之间通过环氧树脂胶粘剂连接固定，设置于中间层的玻璃纤维板用于防止电化学腐蚀。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构，其特征在于，
所述前罩蒙皮与所述环形框及加强肋板通过环氧树脂胶粘剂胶接固定，形成牢固的箱体结构。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的碳纤维增强铝合金层合板耐冲击无人机前罩结构，其特征在于，
所述前罩结构装配完成后通过环氧树脂胶粘剂与耐冲击无人机的中部结构胶接固定。
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