CN115817844A - 一种带锥度管梁对接结构设计及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于无人机结构设计领域，为一种带锥度管梁对接结构设计及制备方法，通过设置内衬和外衬来进行管梁对接结构的连接，通过先确定内衬和外衬的尺寸和材质，以保证对接结构有足够的抗冲击性能，先设计内衬加工模具，并制造内衬；而后设计外衬加工模具，并制造外衬，保证内衬与外衬的成型精度，以能够满足装配需求，而后通过通过依次连接外侧管梁、内衬、外衬和内侧管梁，最后固定翼肋，结构简洁、制备工艺简单，简化了装配工艺，在完成结构功能的同时实现了重量的优化。
Description
技术领域
本申请属于无人机结构设计领域，特别涉及一种带锥度管梁对接结构设计及制备方法。
背景技术
无人机机翼对接结构一般为两侧的零件提供连接与支持，使得结构连续完整，完成载荷的传递。对接结构一般受设计空间及连接零件影响较大。
目前有对接形式采用套合方式，内侧管梁套在外侧管梁里边，并用碳纤维销棒进行固定。两侧管梁套合后，通过挤压传递剪力和弯矩，通过摩擦力和销钉传递扭矩。但是，复合材料实现精确套合，对复材结构外形成形精度要求极高，尤其是当拐折区外侧的管梁为带锥度的管梁，其难度更大；套合对接在结构受弯时，压缩方向的外套管棱边会挤压内套管，局部出现高应力区，在试验和分析均已发现该现象；结构尺度大时，在较小的套合间隙下，也会引起外段机翼有较大的位移。
因此如何提高装配精度、减少机翼位移是一个需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供了一种带锥度管梁对接结构设计及制备方法，以解决现有技术中大尺寸的机翼在结构受弯时容易发生较大位移的问题。
本申请的技术方案是：一种带锥度管梁对接结构设计及制备方法，包括：
根据管梁的尺寸确定内衬和外衬的尺寸和材质；
设计内衬加工模具，生产制造内衬；
设计外衬加工模具，生产制造外衬，将外衬在生产制造时加工成上部外衬和下部外衬；
先定位外侧管梁并将外侧管梁并与内衬粘接，外侧管梁再与上部外衬和下部外衬进行粘接与包布处理，将翼肋预先穿入，最后定位内侧管梁并将内侧管梁与内衬粘接，固定内衬、外衬、内侧管梁及外侧管梁的连接部位。
优选地，所述粘接与包布处理的具体方法为：将外侧管梁与外衬进行胶接，胶接完成后，再通过湿法缠绕工艺，在上部外衬和下部外衬最外层缠绕2层碳纤维织物，常温固化成型。
优选地，所述内衬的制造方法为：采用上下凹模组合形式，设计模具为上侧凹模及下侧凹模，上侧凹模及下侧凹模之间设计与内衬尺寸相同的孔壁，铺贴时内衬置于模具之间的孔壁上，进行铺贴成型。
优选地，所述外衬的制造方法为：设计外衬凹模，外衬凹模采用凸模组合形式，再模具上分别设计与上部外衬和下部外衬尺寸相同的成型凸台，在铺贴时，外衬的上部外衬及下部外衬分别贴合在两个成型凸台上，进行铺贴成型。
优选地，所述内衬与外衬均采用碳纤维单向带制成，所述内衬与外衬均铺有碳纤维织物。
优选地，所述内衬、外衬、内侧管梁及外侧管梁的连接部位均采用两圈凸头抽芯铆钉进行连接。
优选地，所述翼肋采用泡沫夹心翼肋。
作为一种具体实施方式，采用上述所述的设计及制备方法，包括内侧管梁、外侧管梁、内衬、外衬和翼肋；所述内衬胶接于内侧管梁与外侧管梁之间，所述外衬包括上部外衬和下部外衬，所述上部外衬与下部外衬组合形成整环结构，所述上部外衬和下部外衬胶接于外侧管梁外侧，所述翼肋上开设有套设于上部外衬与下部外衬上的通过孔。
本申请的一种带锥度管梁对接结构设计及制备方法，通过设置内衬和外衬来进行管梁对接结构的连接，通过先确定内衬和外衬的尺寸和材质，以保证对接结构有足够的抗冲击性能，先设计内衬加工模具，并制造内衬；而后设计外衬加工模具，并制造外衬，保证内衬与外衬的成型精度，以能够满足装配需求，而后通过通过依次连接外侧管梁、内衬、外衬和内侧管梁，最后固定翼肋，结构简洁、制备工艺简单，简化了装配工艺，在完成结构功能的同时实现了重量的优化。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请对接结构装配示意图；
图2为本申请上部外衬和下部外衬结构示意图；
图3为本申请内衬成型模具示意图；
图4为本申请外衬成型模具示意图。
1、内衬；2、外衬；3、内侧管梁；4、外侧管梁；5、翼肋；6、凸头抽芯铆钉；7、上侧凹模；8、下侧凹模；9、外衬凹模；10、上部外衬；11、下部外衬。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
一种带锥度管梁对接结构，如图1-2所示，包括内侧管梁3、外侧管梁4、内衬1、外衬2和翼肋5；内衬1和外衬2均为复合材料管型结构，所述内衬1胶接于内侧管梁3与外侧管梁4之间，所述外衬2包括上部外衬10和下部外衬11，所述上部外衬10与下部外衬11组合形成整环结构，所述上部外衬10和下部外衬11胶接于外侧管梁4外侧，所述翼肋5上开设有套设于上部外衬10与下部外衬11上的通过孔。
通过内衬1和外衬2连接内侧管梁3与外侧管梁4，而后再通过翼肋5对整个结构进行固定，对接结构的外形没有限制，适用于多种锥度及形状的梁对接。通过将内衬1、外衬2与管梁之间采用胶接固定，便于准确定位，并提供一部分连接强度。
作为一种具体实施方式，一种带锥度管梁对接结构设计及制备方法，包括如下步骤：
步骤S100，根据管梁的尺寸确定内衬1和外衬2的尺寸和材质；
优选地，内衬1与外衬2均采用碳纤维单向带制成，所述内衬1与外衬2均铺有碳纤维织物，该设计能够增加结构的防冲击性和抗震性能，提升结构稳定性。
步骤S200，设计内衬1加工模具，生产制造内衬1；
优选地，内衬1为一体成型设计，结合图3，内衬1的制造方法为：采用上下凹模组合形式，设计模具为上侧凹模7及下侧凹模8，上侧凹模7及下侧凹模8之间设计与内衬1尺寸相同的孔壁，铺贴时内衬1置于模具之间的孔壁上，进行铺贴成型，能够保证内衬1的外形精度，便于成型、脱模及装配。
步骤S300，设计外衬2加工模具，生产制造外衬2，将外衬2在生产制造时加工成上部外衬10和下部外衬11；
优选地，外衬2的制造方法为：结合图4，设计外衬凹模9，外衬凹模9采用凸模组合形式，模具采用一体式，再模具上分别设计与上部外衬10和下部外衬11尺寸相同的成型凸台，在铺贴时，外衬2的上部外衬10及下部外衬11分别贴合在两个成型凸台上，保证外衬2的内形，同时脱模方便，便于后续的定位及装配，而后进行铺贴成型，这样零件的生产制造、装配定位、胶接都更为简便。通过将外衬2设计为上部外衬10和下部外衬11，降低了与梁配合面的精度要求，提高装配效率，降低装配难度。
步骤S400，先定位外侧管梁4并将外侧管梁4并与内衬1粘接，外侧管梁4再与上部外衬10和下部外衬11进行粘接与包布处理，将翼肋5预先穿入，最后定位内侧管梁3并将内侧管梁3与内衬1粘接，固定内衬1、外衬2、内侧管梁3及外侧管梁4的连接部位。
优选地，粘接与包布处理的具体方法为：将外侧管梁4与外衬2进行胶接，胶接完成后，再通过湿法缠绕工艺，使其表面光滑平整，与翼肋5对接处无凹槽，而后在上部外衬10和下部外衬11最外层缠绕2层碳纤维织物，增加的2层碳纤维织物也对外衬2有加强作用，而后常温固化成型。
优选地，翼肋5采用泡沫夹心翼肋5，在保证连接稳定性的同时重量大幅减少。
优选地，内衬1、外衬2、内侧管梁3及外侧管梁4的连接部位均采用两圈凸头抽芯铆钉6进行连接，从而增加连接强度，该连接可单面施工，简便快速。
对接结构的长度可根据强度及连接紧固件的排数要求进行调整，在模具生产时可对模具预留出足够的长度区域，这样可以满足不同长度尺寸的对接结构的生产制造。
本申请通过设置内衬1和外衬2来进行管梁对接结构的连接，通过先确定内衬1和外衬2的尺寸和材质，以保证对接结构有足够的抗冲击性能，先设计内衬1加工模具，并制造内衬1；而后设计外衬2加工模具，并制造外衬2，保证内衬1与外衬2的成型精度，以能够满足装配需求，而后通过通过依次连接外侧管梁4、内衬1、外衬2和内侧管梁3，最后固定翼肋5，结构简洁、制备工艺简单，简化了装配工艺，在完成结构功能的同时实现了重量的优化。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种带锥度管梁对接结构设计及制备方法，其特征在于，包括：
根据管梁的尺寸确定内衬(1)和外衬(2)的尺寸和材质；
设计内衬(1)加工模具，生产制造内衬(1)；
设计外衬(2)加工模具，生产制造外衬(2)，将外衬(2)在生产制造时加工成上部外衬(10)和下部外衬(11)；
先定位外侧管梁(4)并将外侧管梁(4)并与内衬(1)粘接，外侧管梁(4)再与上部外衬(10)和下部外衬(11)进行粘接与包布处理，将翼肋(5)预先穿入，最后定位内侧管梁(3)并将内侧管梁(3)与内衬(1)粘接，固定内衬(1)、外衬(2)、内侧管梁(3)及外侧管梁(4)的连接部位。
2.如权利要求1所述的带锥度管梁对接结构设计及制备方法，其特征在于，所述粘接与包布处理的具体方法为：将外侧管梁(4)与外衬(2)进行胶接，胶接完成后，再通过湿法缠绕工艺，在上部外衬(10)和下部外衬(11)最外层缠绕2层碳纤维织物，常温固化成型。
3.如权利要求1所述的带锥度管梁对接结构设计及制备方法，其特征在于，所述内衬(1)的制造方法为：采用上下凹模组合形式，设计模具为上侧凹模(7)及下侧凹模(8)，上侧凹模(7)及下侧凹模(8)之间设计与内衬(1)尺寸相同的孔壁，铺贴时内衬(1)置于模具之间的孔壁上，进行铺贴成型。
4.如权利要求1所述的带锥度管梁对接结构设计及制备方法，其特征在于，所述外衬(2)的制造方法为：设计外衬凹模(9)，外衬凹模(9)采用凸模组合形式，再模具上分别设计与上部外衬(10)和下部外衬(11)尺寸相同的成型凸台，在铺贴时，外衬(2)的上部外衬(10)及下部外衬(11)分别贴合在两个成型凸台上，进行铺贴成型。
5.如权利要求1所述的带锥度管梁对接结构设计及制备方法，其特征在于：所述内衬(1)与外衬(2)均采用碳纤维单向带制成，所述内衬(1)与外衬(2)均铺有碳纤维织物。
6.如权利要求1所述的带锥度管梁对接结构设计及制备方法，其特征在于：所述内衬(1)、外衬(2)、内侧管梁(3)及外侧管梁(4)的连接部位均采用两圈凸头抽芯铆钉(6)进行连接。
7.如权利要求1所述的带锥度管梁对接结构设计及制备方法，其特征在于：所述翼肋(5)采用泡沫夹心翼肋(5)。
8.一种带锥度管梁对接结构，采用如权利要求1-7任意所述的设计及制备方法，包括内侧管梁(3)、外侧管梁(4)、内衬(1)、外衬(2)和翼肋(5)；所述内衬(1)胶接于内侧管梁(3)与外侧管梁(4)之间，所述外衬(2)包括上部外衬(10)和下部外衬(11)，所述上部外衬(10)与下部外衬(11)组合形成整环结构，所述上部外衬(10)和下部外衬(11)胶接于外侧管梁(4)外侧，所述翼肋(5)上开设有套设于上部外衬(10)与下部外衬(11)上的通过孔。
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| CN202211677956.6A CN115817844A (zh) | 2022-12-26 | 2022-12-26 | 一种带锥度管梁对接结构设计及制备方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117184404A (zh) * | 2023-11-07 | 2023-12-08 | 北京航空航天大学 | 一种适用于超低翼载飞机的高效加强薄壁管梁 |
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2022
- 2022-12-26 CN CN202211677956.6A patent/CN115817844A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117184404A (zh) * | 2023-11-07 | 2023-12-08 | 北京航空航天大学 | 一种适用于超低翼载飞机的高效加强薄壁管梁 |
| CN117184404B (zh) * | 2023-11-07 | 2024-01-12 | 北京航空航天大学 | 一种适用于超低翼载飞机的高效加强薄壁管梁 |
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