CN116968914A - 一种翼身融合翼面、翼身融合翼面制造方法及无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种翼身融合翼面、翼身融合翼面制造方法及无人机，该翼面用于与无人机的机身连接，机身上预留型面缺块和销孔，翼面包括翼面段和搭接融合段，搭接融合段设置在翼面段靠近机身的一端且与翼面段共固化成型，搭接融合段的形状尺寸与型面缺块的形状尺寸相同，翼面段靠近机身的部位预埋限位销，翼面段通过限位销和销孔的过渡配合与机身进行连接，搭接融合段以填补型面缺块的方式与机身连接以使机身恢复完整型面。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中翼面与机身连接结构复杂、安装预留空间大、零部件多导致生产周期长以及拆装不便的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种翼身融合翼面、翼身融合翼面制造方法及无人机。
背景技术
目前，无人机尾翼与机身的连接通常是在尾翼和机身上分别设置高配合精度的对接接头，对接到位后再通过螺栓进行机械连接，因此机身和尾翼之间必须预留较大的操作空间以便于尾翼的安装与拆卸，为此，还需要设置通过紧固件与机身连接的尾翼整流罩来封闭上述操作空间以保证无人机的气动外型。其中，对接接头通常为复杂的机械加工结构，加工流程较长，尾翼与机身连接所用零件及紧固件数量较多，拆装过程较繁琐，且结构重量不可避免地较大，不利于整个尾翼产品的成本控制以及生产周期的缩短，无法满足目前无人机领域尤其是靶机领域亟需的对于机体结构的低成本制造、快速换装以及结构轻量化等要求。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题之一，本发明提供了一种翼身融合翼面、翼身融合翼面制造方法及无人机。
根据本发明的一方面，提供了一种翼身融合翼面，翼面用于与无人机的机身连接，机身上预留型面缺块和销孔，翼面包括翼面段和搭接融合段，搭接融合段设置在翼面段靠近机身的一端且与翼面段共固化成型，搭接融合段的形状尺寸与型面缺块的形状尺寸相同，翼面段靠近机身的部位预埋限位销，翼面段通过限位销和销孔的过渡配合与机身进行连接，搭接融合段以填补型面缺块的方式与机身连接以使机身恢复完整型面。
进一步地，翼面段包括端肋、填充部以及由翼面段的翼根向翼尖一体连续延伸的第二段蒙皮、第三段蒙皮和第四段蒙皮，端肋填充在第三段蒙皮内，填充部填充在第四段蒙皮内，限位销预埋在端肋上，搭接融合段包括第一段蒙皮，第一段蒙皮的形状与型面缺块相同且与第二段蒙皮连接，第一段蒙皮、第二段蒙皮、第三段蒙皮、第四段蒙皮、端肋、填充部和限位销共固化成型。
进一步地，第一段蒙皮、第二段蒙皮、第三段蒙皮和第四段蒙皮的材质选自碳纤维预浸料或玻璃纤维预浸料。
进一步地，填充部选用泡沫和/或蜂窝，限位销选用金属材料。
进一步地，端肋上具有减重孔，用于减轻端肋的重量。
根据本发明的另一方面，提供了一种无人机，无人机包括本发明前述提出的翼身融合翼面。
根据本发明的再一方面，提供了一种翼身融合翼面制造方法，翼面用于与无人机的机身连接，翼面包括翼面段和搭接融合段，搭接融合段设置在翼面段靠近机身的一端，制造方法包括：
根据无人机的气动要求确定翼面段的形状尺寸；
根据机身上预留的型面缺块确定搭接融合段的形状尺寸，搭接融合段的形状尺寸与型面缺块的形状尺寸相同；
根据翼面段的形状尺寸和搭接融合段的形状尺寸确定模具的形状尺寸；
在模具中铺设翼面成型所用材料，并且在翼面段靠近机身的部位预埋限位销，通过共固化成型工艺进行固化成型。
进一步地，在模具中铺设翼面成型所用材料，并且在翼面段靠近机身的部位预埋限位销，通过共固化成型工艺进行固化成型包括：
在模具中连续铺设碳纤维预浸料和/或玻璃纤维预浸料以形成蒙皮各铺层，蒙皮包括位于搭接融合段的第一段蒙皮以及由翼面段的翼根向翼尖延伸的第二段蒙皮、第三段蒙皮和第四段蒙皮；
利用胶膜在第三段蒙皮内粘接预先成型的端肋以及在第四段蒙皮内粘接填充部，并且利用结构胶在端肋上粘接限位销；
入炉通过共固化成型工艺进行固化成型。
进一步地，端肋由短切碳纤维通过模压成型工艺进行预先成型。
进一步地，胶膜选用环氧树脂胶膜，填充部选用泡沫和/或蜂窝。
应用本发明的技术方案，提供了一种翼身融合翼面、翼身融合翼面制造方法及无人机，该翼身融合翼面包括共固化成型的翼面段和搭接融合段，且在共固化成型之前在翼面段内预埋限位销，利用限位销与机身上预留销孔的配合能够限制翼面在垂直翼面的方向上翻转，同时，通过使搭接融合段与机身上预留的型面缺块的形状尺寸保持一致，利用搭接融合段作为机身型面的一部分，能够实现翼面与机身的融合连接。该翼面与机身的连接结构形式简单，拆装过程中无须预留安装空间，进而能够省去用于封闭安装空间的整流罩，整体零部件数量大幅减少，便于批量加工和快速换装。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出了根据本发明的具体实施例提供的翼身融合翼面的外型面示意图；
图2示出了根据本发明的具体实施例提供的翼身融合翼面的剖切示意图；
图3示出了根据本发明的具体实施例提供的翼身融合翼面与机身的连接关系外型面示意图；
图4示出了根据本发明的具体实施例提供的翼身融合翼面与机身的连接关系剖切示意图。
具体实施方式
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组合。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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1和图3所示，根据本发明的具体实施例提供了一种翼身融合翼面，翼面10用于与无人机的机身20连接，机身20上预留型面缺块和销孔，翼面10包括翼面段11和搭接融合段12，搭接融合段12设置在翼面段11靠近机身20的一端且与翼面段11共固化成型，搭接融合段12的形状尺寸与型面缺块的形状尺寸相同，翼面段11靠近机身20的部位预埋限位销111，翼面段11通过限位销111和销孔的过渡配合与机身20进行连接，搭接融合段12以填补型面缺块的方式与机身20连接以使机身20恢复完整型面。
本发明所提出的翼面可以是任何飞行器上的翼面，例如可以是无人机上的尾翼，作为本发明的一个具体实施例，机身20上具有翼面接头21，翼面接头21上预留销孔，用于与翼面10上的限位销111进行过渡配合，搭接融合段12上均匀预留紧固件安装孔12a，搭接融合段12与机身20之间通过沉头不脱出螺钉进行固定连接，通过此种连接方式，搭接融合段12与机身20共型面，既能够保证一定的连接可靠性，又能保持机身20外型面的平滑，确保无人机的气动型面不被破坏。翼面与机身20的配合关系如图3所示，在安装翼面10之前，机身20上具有型面缺块，也就是说相较于设计好的外型面缺少一块，而这一块正好能够通过翼面10上的搭接融合段12进行补全，补全后机身20的外型面与设计值保持一致，从而能够确保各项性能要求达标，型面缺口以及对应的搭接融合段12的形状和大小可以根据实际需要进行调整。由于无人机飞行过程中主要受到垂直于翼面方向的气动载荷作用，而限位销111与销孔的过渡配合方式使得传力路径较为直接，使得气动载荷最终由限位销111承受并传递给机身，能够对翼面10起到直接有效的限位作用，而用于连接机身20与搭接融合段12的紧固件如沉头不脱出螺钉基本不参与翼面上气动载荷的传递。限位销111和销孔的数量根据实际需要进行确定，例如本发明实施例中限位销111和销孔的数量均为两个，一一对应设置。
应用此种配置方式，提供了一种翼身融合翼面，该翼身融合翼面包括共固化成型的翼面段和搭接融合段，且在共固化成型之前在翼面段内预埋限位销，利用限位销与机身上预留销孔的配合能够限制翼面在垂直翼面的方向上翻转，同时，通过使搭接融合段与机身上预留的型面缺块的形状尺寸保持一致，利用搭接融合段作为机身型面的一部分，能够实现翼面与机身的融合连接。该翼面与机身的连接结构形式简单，拆装过程中无须预留安装空间，进而能够省去用于封闭安装空间的整流罩，整体零部件数量大幅减少，便于批量加工和快速换装。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中翼面与机身连接结构复杂、安装预留空间大、零部件多导致生产周期长以及拆装不便的技术问题。
如图2和图4所示，本发明实施例中，翼面段11包括端肋112、填充部113以及由翼面段11的翼根向翼尖一体连续延伸的第二段蒙皮114、第三段蒙皮115和第四段蒙皮116，端肋112填充在第三段蒙皮115内，填充部113填充在第四段蒙皮116内，限位销111预埋在端肋112上，搭接融合段12包括第一段蒙皮，第一段蒙皮的形状与型面缺块相同且与第二段蒙皮114连接，第一段蒙皮、第二段蒙皮114、第三段蒙皮115、第四段蒙皮116、端肋112、填充部113和限位销111共固化成型。其中，蒙皮的厚度由翼尖到翼根逐步加厚，也就是说四段蒙皮的厚度由薄到厚依次为：第四段蒙皮116、第三段蒙皮115、第二段蒙皮114、第一段蒙皮。通过此种配置方式，能够满足气动布局要求，气动载荷由翼面10的蒙皮传递给端肋112，再经端肋112传递给限位销111，最终产生的弯矩及剪力均由限位销111承受并传递给机身20。
进一步地，本发明实施例中，第一段蒙皮、第二段蒙皮114、第三段蒙皮115和第四段蒙皮116的材质选自碳纤维预浸料或玻璃纤维预浸料，也就是说，使用碳纤维预浸料或玻璃纤维预浸料形成层压结构以作为翼面10的蒙皮；填充部113选用泡沫和/或蜂窝，一方面能够对翼面10进行减重，另一方面能够提高翼面10的刚度；限位销111选用金属材料，例如不锈钢，确保其强度和刚度满足使用要求。此外，限位销111的类型根据实际需要选用，例如可以选用圆柱销，从而降低装配难度，另外，如图2所示，还可以通过在限位销111的起始配合位置即在端部作倒角处理进一步降低装配难度，方便换装。
此外，为了进一步地减轻翼面10的重量，如图2的实施例所示，端肋112上具有减重孔112a，用于减轻端肋112的重量。通过此种配置方式，能够实现翼面产品的轻量化设计。
根据本发明的另一方面，提供了一种无人机，无人机包括本发明前述提出的翼身融合翼面10。由于本发明提出的翼身融合翼面10能够简化翼面的结构形式及组成，降低操作难度，缩短工艺流程，满足低成本制造、快速换装以及结构轻量化等要求，因此将该翼面应用于无人机中，能够显著缩短无人机的交付周期，降低制造成本，减轻无人机的重量，并且能够快速换装翼面以满足不同飞行任务的需求。
根据本发明的再一方面，提供了一种翼身融合翼面制造方法，翼面用于与无人机的机身连接，翼面包括翼面段和搭接融合段，搭接融合段设置在翼面段靠近机身的一端，制造方法包括：
根据无人机的气动要求确定翼面段的形状尺寸；
根据机身上预留的型面缺块确定搭接融合段的形状尺寸，搭接融合段的形状尺寸与型面缺块的形状尺寸相同；
根据翼面段的形状尺寸和搭接融合段的形状尺寸确定模具的形状尺寸；
在模具中铺设翼面成型所用材料，并且在翼面段靠近机身的部位预埋限位销，通过共固化成型工艺进行固化成型。
本发明实施例中，机身上预留有销孔，用于与翼面上预埋的限位销相配合。通过此种配置方式，提供了一种翼身融合翼面制造方法，该方法利用模具成型方式使翼面段和搭接融合段共固化成型，且在共固化成型之前在翼面段内预埋限位销，利用限位销与机身上预留销孔的配合能够限制翼面在垂直翼面的方向上翻转，同时，通过使搭接融合段与机身上预留的型面缺块的形状尺寸保持一致，利用搭接融合段作为机身型面的一部分，能够实现翼面与机身的融合连接。该方法制造出来的翼面与机身的连接结构形式简单，拆装过程中无须预留安装空间，进而能够省去用于封闭安装空间的整流罩，整体零部件数量大幅减少，便于批量加工和快速换装。
进一步地，本发明实施例中，在模具中铺设翼面成型所用材料，并且在翼面段靠近机身的部位预埋限位销，通过共固化成型工艺进行固化成型包括：
在模具中连续铺设碳纤维预浸料和/或玻璃纤维预浸料以形成蒙皮各铺层，蒙皮包括位于搭接融合段的第一段蒙皮以及由翼面段的翼根向翼尖延伸的第二段蒙皮、第三段蒙皮和第四段蒙皮；
利用胶膜在第三段蒙皮内粘接预先成型的端肋以及在第四段蒙皮内粘接填充部，并且利用结构胶在端肋上粘接限位销；
入炉通过共固化成型工艺进行固化成型。
作为本发明的一个具体实施例，端肋由短切碳纤维通过模压成型工艺进行预先成型。通过此种配置方式，能够实现轻量化设计且能够确保刚度符合要求。为了预埋限位销，在模压成型时预留预埋孔，将限位销预埋入预埋孔之前，在限位销的表面以及预埋孔的内壁均匀涂覆结构胶。
进一步地，本发明实施例中，胶膜选用环氧树脂胶膜，填充部选用泡沫和/或蜂窝。
为便于更清楚的理解本发明所提供的翼身融合翼面制造方法，以下将以实际应用举例，对上述各流程做详细说明，本领域相关技术人员当可知，该实例仅为便于更清楚的理解本发明所提供的翼身融合翼面制造方法，并不对其做任何技术限定。该实例中，模具包括上模和下模，翼面的具体成型过程如下：
首先，在模具的下模上分别铺贴碳纤维预浸料形成层压结构，即翼面蒙皮的下表面各铺层，铺贴时保证翼面蒙皮的前缘区域各铺层纤维连续，由翼尖到翼根逐步加厚，四周边缘区域(即搭接融合段)与机身共型面。其中，在铺贴翼面蒙皮的下表面各铺层时，为了防止翼面蒙皮上表面各铺层之间发生粘连而影响后续操作，在翼面蒙皮上表面各铺层之间铺贴保护层；
同时，采用短切碳纤维模压工艺成型进行端肋的预先成型，也就是在端肋模压成型模具型腔中装入适量短切碳纤维，经过合模和升温后，固化成型为端肋。其中，端肋上预留有预埋孔，用于预埋限位销；
然后，在已完成翼面蒙皮下表面铺贴的下模上进行填充部和端肋的修型与粘接，各贴合面之间通过胶膜如环氧树脂胶膜进行粘接，填充部可选择泡沫、蜂窝等，与翼面蒙皮下表面和端肋接触区域完全贴合，在限位销的表面以及预埋孔的内壁均匀涂覆结构胶后将预埋入预埋孔内，限位销通过结构胶与端肋进行粘接；
之后，去除翼面蒙皮上表面各铺层(上模中各铺层)之间的保护层，逐层完成对填充部和端肋的包覆，每层铺贴时均进行预压实以排出气泡，确保铺贴的服帖性，完成翼面蒙皮上表面各铺层的铺贴后，即得到由碳纤维预浸料蒙皮整体包覆的复合材料夹心结构；
最后，进行模具上模和下模的合模，并入炉完成共固化成型，按刻线位置制紧固件安装孔后即可得到本发明提出的翼身融合翼面。
该方法成型工艺流程短，产出效率高，原材料便于获取，适于低成本批量生产，利用该方法生产出的翼面为一体化结构，结构形式简单，重量轻，拆装方法新颖、高效，能够实现快速操作。在安装翼身融合翼面时，仅需保证限位销与机身配合准确后，将紧固件如沉头不脱出螺钉通过紧固件安装孔安装到位；拆卸翼身融合翼面时，仅需旋出紧固件后，向外用力拔出翼身融合翼面。能够满足低成本制造、快速换装以及结构轻量化等要求。
综上所述，本发明提供了一种翼身融合翼面、翼身融合翼面制造方法及无人机，该翼身融合翼面包括共固化成型的翼面段和搭接融合段，且在共固化成型之前在翼面段内预埋限位销，利用限位销与机身上预留销孔的配合能够限制翼面在垂直翼面的方向上翻转，同时，通过使搭接融合段与机身上预留的型面缺块的形状尺寸保持一致，利用搭接融合段作为机身型面的一部分，能够实现翼面与机身的融合连接。该翼面与机身的连接结构形式简单，拆装过程中无须预留安装空间，进而能够省去用于封闭安装空间的整流罩，整体零部件数量大幅减少，便于批量加工和快速换装。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中翼面与机身连接结构复杂、安装预留空间大、零部件多导致生产周期长以及拆装不便的技术问题。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
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)
1.一种翼身融合翼面，其特征在于，所述翼面(10)用于与无人机的机身(20)连接，所述机身(20)上预留型面缺块和销孔，所述翼面(10)包括翼面段(11)和搭接融合段(12)，所述搭接融合段(12)设置在所述翼面段(11)靠近所述机身(20)的一端且与所述翼面段(11)共固化成型，所述搭接融合段(12)的形状尺寸与所述型面缺块的形状尺寸相同，所述翼面段(11)靠近所述机身(20)的部位预埋限位销(111)，所述翼面段(11)通过所述限位销(111)和所述销孔的过渡配合与所述机身(20)进行连接，所述搭接融合段(12)以填补所述型面缺块的方式与所述机身(20)连接以使所述机身(20)恢复完整型面。
2.根据权利要求1所述的翼身融合翼面，其特征在于，所述翼面段(11)包括端肋(112)、填充部(113)以及由所述翼面段(11)的翼根向翼尖一体连续延伸的第二段蒙皮(114)、第三段蒙皮(115)和第四段蒙皮(116)，所述端肋(112)填充在所述第三段蒙皮(115)内，所述填充部(113)填充在所述第四段蒙皮(116)内，所述限位销(111)预埋在所述端肋(112)上，所述搭接融合段(12)包括第一段蒙皮，所述第一段蒙皮的形状与所述型面缺块相同且与所述第二段蒙皮(114)连接，所述第一段蒙皮、所述第二段蒙皮(114)、所述第三段蒙皮(115)、所述第四段蒙皮(116)、所述端肋(112)、所述填充部(113)和所述限位销(111)共固化成型。
3.根据权利要求2所述的翼身融合翼面，其特征在于，所述第一段蒙皮、所述第二段蒙皮(114)、所述第三段蒙皮(115)和所述第四段蒙皮(116)的材质选自碳纤维预浸料或玻璃纤维预浸料。
4.根据权利要求3所述的翼身融合翼面，其特征在于，所述填充部(113)选用泡沫和/或蜂窝，所述限位销(111)选用金属材料。
5.根据权利要求4所述的翼身融合翼面，其特征在于，所述端肋(112)上具有减重孔，用于减轻所述端肋(112)的重量。
6.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括权利要求1至5任一项所述的翼身融合翼面(10)。
7.一种翼身融合翼面制造方法，其特征在于，所述翼面用于与无人机的机身连接，所述翼面包括翼面段和搭接融合段，所述搭接融合段设置在所述翼面段靠近所述机身的一端，所述制造方法包括：
根据所述无人机的气动要求确定所述翼面段的形状尺寸；
根据所述机身上预留的型面缺块确定所述搭接融合段的形状尺寸，所述搭接融合段的形状尺寸与所述型面缺块的形状尺寸相同；
根据所述翼面段的形状尺寸和所述搭接融合段的形状尺寸确定模具的形状尺寸；
在所述模具中铺设所述翼面成型所用材料，并且在所述翼面段靠近所述机身的部位预埋限位销，通过共固化成型工艺进行固化成型。
8.根据权利要求7所述的翼身融合翼面制造方法，其特征在于，在所述模具中铺设所述翼面成型所用材料，并且在所述翼面段靠近所述机身的部位预埋限位销，通过共固化成型工艺进行固化成型包括：
在所述模具中连续铺设碳纤维预浸料和/或玻璃纤维预浸料以形成蒙皮各铺层，所述蒙皮包括位于所述搭接融合段的第一段蒙皮以及由所述翼面段的翼根向翼尖延伸的第二段蒙皮、第三段蒙皮和第四段蒙皮；
利用胶膜在所述第三段蒙皮内粘接预先成型的端肋以及在所述第四段蒙皮内粘接填充部，并且利用结构胶在所述端肋上粘接所述限位销；
入炉通过共固化成型工艺进行固化成型。
9.根据权利要求8所述的翼身融合翼面制造方法，其特征在于，所述端肋由短切碳纤维通过模压成型工艺进行预先成型。
10.根据权利要求9所述的翼身融合翼面制造方法，其特征在于，所述胶膜选用环氧树脂胶膜，所述填充部选用泡沫和/或蜂窝。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210424598.1A CN116968914A (zh) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 一种翼身融合翼面、翼身融合翼面制造方法及无人机 |
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Family Applications (1)
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2022
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