CN117622551A - 一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构，包括外蒙皮、预浸料、胶膜、内蒙皮和低密度蜂窝，所述胶膜位于低密度蜂窝的外侧，所述预浸料位于胶膜的外侧。本发明通过设置外蒙皮、预浸料、胶膜、内蒙皮和低密度蜂窝配合，可以用于无人机的承力部件，对使用的无人机减重显著，解决了现有的无人机在使用中采用高密度金属承力部件，但由于无人机整体小，所能携带的能源更少，这导致无人机在使用中，其自身重量会更大的影响到续航能力和使用效果，为避免无人机的重量影响到无人机的续航能力，就需要采用新型材料用于无人机的承力部件的问题，达到了减重节省成本的效果。

Description

一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构

技术领域

本发明涉及无人机薄蒙皮技术领域，具体为一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，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，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。

飞机蒙皮是指包围在飞机骨架结构外且用粘接剂或铆钉固定于骨架上，形成飞机气动力外形的维形构件。飞机蒙皮与骨架所构成的蒙皮结构具有较大承载力及刚度，而自重却很轻，起到承受和传递气动载荷的作用。蒙皮承受空气动力作用后将作用力传递到相连的机身机翼骨架上，受力复杂，加之蒙皮直接与外界接触，所以不仅要求蒙皮材料强度高、塑性好，还要求表面光滑，有较高的抗蚀能力。

现有的无人机在使用中采用高密度金属承力部件，但由于无人机整体小，所能携带的能源更少，这导致无人机在使用中，其自身重量会更大的影响到续航能力和使用效果，为避免无人机的重量影响到无人机的续航能力，就需要采用新型材料用于无人机的承力部件。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构，具备了减重节省成本的优点，解决了现有的无人机在使用中采用高密度金属承力部件，但由于无人机整体小，所能携带的能源更少，这导致无人机在使用中，其自身重量会更大的影响到续航能力和使用效果，为避免无人机的重量影响到无人机的续航能力，就需要采用新型材料用于无人机承力部件的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构，包括外蒙皮、预浸料、胶膜、内蒙皮和低密度蜂窝，所述胶膜位于低密度蜂窝的外侧，所述预浸料位于胶膜的外侧，所述外蒙皮位于预浸料的底部，所述内蒙皮位于预浸料的顶部。

作为本发明优选的，所述低密度蜂窝的边缘线大约一百毫米，所述低密度蜂窝边缘内外一百毫米和拼接区域粘贴有带胶聚四氟乙烯脱模布。

作为本发明优选的，所述胶膜的厚度为三十毫米，所述低密度蜂窝的蜂窝边缘线外约五十毫米铺放有密封胶条。

作为本发明优选的，所述预浸料的大小与为一百毫米，所述预浸料、胶膜和低密度蜂窝采用固化炉固化生产。

作为本发明优选的，所述低密度蜂窝的蜂窝位置尺寸公差±5mm。

作为本发明优选的，所述外蒙皮和内蒙皮在铺设完成后与固化后的预浸料、胶膜和低密度蜂窝再次固化生产。

作为本发明优选的，所述外蒙皮的顶部固定连接有隔热层，所述隔热层的顶部与胶膜的底部沾粘连接。

作为本发明优选的，所述隔热层的顶部固定连接有壁板，所述壁的顶部与胶膜的底部沾粘连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置外蒙皮、预浸料、胶膜、内蒙皮和低密度蜂窝配合，可以用于无人机的承力部件，对使用的无人机减重显著，解决了现有的无人机在使用中采用高密度金属承力部件，但由于无人机整体小，所能携带的能源更少，这导致无人机在使用中，其自身重量会更大的影响到续航能力和使用效果，为避免无人机的重量影响到无人机的续航能力，就需要采用新型材料用于无人机的承力部件的问题，达到了减重节省成本的效果。

2、本发明通过设置低密度蜂窝和带胶聚四氟乙烯脱模布，在使用中低密度蜂窝的边缘线大约为一百毫米，保证有低密度蜂窝的使用效果，同时可以更加便捷的生产和加工，低密度蜂窝边缘内外一百毫米和拼接区域粘贴有带胶聚四氟乙烯脱模布，脱模布包括由尼龙纱线编织、聚酯纱线编织、带硅油涂层尼龙、带PTFE涂层处理的玻纤脱模布系列产品，强度高，并经过洗刷和热定型，表面清洁无污染，脱模布具有很好的脱模性，而在使用中可以对低密度蜂窝的表面起到一定的防护作用，避免低密度蜂窝的蜂窝孔受损。

3、本发明通过设置胶膜和密封胶条，胶膜是一种热固性有粘性的胶膜，用于放在低密度蜂窝中间，由于EVA胶膜在粘着力、耐久性、光学特性等方面具有的优越性，使得它被越来越广泛的应用于电流组件以及各种光学产品，同时胶膜的厚度为三十毫米，在固化炉固化生产后可以保证低密度蜂窝对于粘性粘黏的需求，密封胶条，可以防水、防尘、防漏气，减轻震动、从而密封、隔声、隔热和减震的具有弹性的带状或棒状材料。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明主视剖视结构示意图；

图3为本发明图2中A处放大结构示意图。

图中：1、外蒙皮；2、预浸料；3、胶膜；4、内蒙皮；5、低密度蜂窝；6、带胶聚四氟乙烯脱模布；7、密封胶条；8、隔热层；9、壁板。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

如图1至图3所示，本发明提供的一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构，包括外蒙皮1、预浸料2、胶膜3、内蒙皮4和低密度蜂窝5，胶膜3位于低密度蜂窝5的外侧，预浸料2位于胶膜3的外侧，外蒙皮1位于预浸料2的底部，内蒙皮4位于预浸料2的顶部。

参考图2，低密度蜂窝5的边缘线大约一百毫米，低密度蜂窝5边缘内外一百毫米和拼接区域粘贴有带胶聚四氟乙烯脱模布6。

作为本发明的一种技术优化方案，通过设置低密度蜂窝5和带胶聚四氟乙烯脱模布6，在使用中低密度蜂窝5的边缘线大约为一百毫米，保证有低密度蜂窝5的使用效果，同时可以更加便捷的生产和加工，低密度蜂窝5边缘内外一百毫米和拼接区域粘贴有带胶聚四氟乙烯脱模布6，脱模布包括由尼龙纱线编织、聚酯纱线编织、带硅油涂层尼龙、带PTFE涂层处理的玻纤脱模布系列产品，强度高，并经过洗刷和热定型，表面清洁无污染，脱模布具有很好的脱模性，而在使用中可以对低密度蜂窝5的表面起到一定的防护作用，避免低密度蜂窝5的蜂窝孔受损。

参考图2，胶膜3的厚度为三十毫米，低密度蜂窝5的蜂窝边缘线外约五十毫米铺放有密封胶条7。

作为本发明的一种技术优化方案，通过设置胶膜3和密封胶条7，胶膜3是一种热固性有粘性的胶膜3，用于放在低密度蜂窝5中间，由于EVA胶膜3在粘着力、耐久性、光学特性等方面具有的优越性，使得它被越来越广泛的应用于电流组件以及各种光学产品，同时胶膜3的厚度为三十毫米，在固化炉固化生产后可以保证低密度蜂窝5对于粘性粘黏的需求，密封胶条7，可以防水、防尘、防漏气，减轻震动、从而密封、隔声、隔热和减震的具有弹性的带状或棒状材料。

参考图2，预浸料2的大小与为一百毫米，预浸料2、胶膜3和低密度蜂窝5采用固化炉固化生产。

作为本发明的一种技术优化方案，通过设置预浸料2、胶膜3和低密度蜂窝5，预浸料2的大小为一百毫米，在使用中可以完整的与低密度蜂窝5进行贴合，预浸料2是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，可以增强低密度蜂窝5的使用强度，预浸料2、胶膜3和低密度蜂窝5采用固化庐固化生产，而在固化生产前低密度蜂窝5，在固化生产时需要封装真空袋，要求真空袋内压力不高于0.05MPa，固化炉固化，抽真空不高于0.05MPa，并保持此压力直至固化结束，开始以0.5～1.5℃/分钟的升温速率升温至135℃±5℃，恒温120～180分钟后开始降温，降温速率为0.5～1.5℃/分钟，温度降至60℃时卸压出炉。

参考图2，低密度蜂窝5的蜂窝位置尺寸公差±5mm。

作为本发明的一种技术优化方案，通过设置低密度蜂窝5，低密度蜂窝5蜂窝位置的尺寸差要降低在±5mm内，避免出现低密度蜂窝5中的蜂窝大小不同，影响到结构的稳定性。

参考图2，外蒙皮1和内蒙皮4在铺设完成后与固化后的预浸料2、胶膜3和低密度蜂窝5再次固化生产。

作为本发明的一种技术优化方案，通过设置外蒙皮1盒内蒙皮4，在通过使用真空袋制备，热压罐固化，抽真空不低于0.09MPa，开始以0.5～1.5℃/分钟的升温速率升温至80℃±5℃，恒温60～70分钟后施加正压力，至0.4±0.01MPa，加压速率0.02MPa/分钟，并保持此压力直至固化结束，继续以0.5～1.5℃/分钟的升温速率升温至135℃±5℃，恒温60～120分钟后开始降温，降温速率为0.5～1.5℃/分钟，温度降至65℃时卸压出罐。

参考图2，外蒙皮1的顶部固定连接有隔热层8，隔热层8的顶部与胶膜3的底部沾粘连接。

作为本发明的一种技术优化方案，通过设置隔热层8，隔热层8可以提升外蒙皮1顶部的隔热效果，避免在使用中出现外界高温影响到低密度蜂窝5的正常使用。

参考图2，隔热层8的顶部固定连接有壁板9，壁板9的顶部与胶膜3的底部沾粘连接。

作为本发明的一种技术优化方案，通过设置壁板9，壁板9可以提升隔热层8顶部的支撑固定效果，避免在使用中出现没有硬性支撑，导致隔热层8出现形变无法有效进行隔热的情况。

本发明的工作原理及使用流程：在使用时现有低密度蜂窝夹层结构复合材料用于无人机承力部件，由于夹层结构的物理性能与复合材料本身的物理性能不一致，更容易引起界面问题，32Kg/m³低密度蜂窝X和Y向强度不超过0.05MPa，其的固化压力一般为真空压力-0.09MPa，会引起同一复合材料零件的实体区域因固化压力过低孔隙率无法合格，需通过制造工艺增加固化过程中固化压力满足实体区域孔隙率合格，但同时不能造成蜂窝区域蜂窝缺陷，同一零件实体区域和蜂窝区域由于固化压力不同，避免引起产品不合格，必须通过特殊的制造工艺，必须统一固化压力参数，提高固化压力，达到正压力0.4MPa，真空压力达到不小于0.09MPa，同时满足产品质量，需要下料：低密度蜂窝5裁成比低密度蜂窝5边缘线大约100毫米；按数模铺放低密度蜂窝5方向，不要损伤蜂格节点，在成型模具上预铺放，取下低密度蜂窝5，蜂窝切割30°角，角度公差±5°，之后将预浸料2，胶膜3，低密度蜂窝5预铺放，在低密度蜂窝5边缘内外100mm区域和低密度蜂窝5拼接区域刷脱模剂或贴一层带胶聚四氟乙烯脱模布6；之后在蜂窝边缘线外约50mm区域铺放一层密封胶条7，然后在成型模具上蜂窝边缘线内周圈铺放一层宽30mm位置铺放100mm左右的预浸料2，之后在成型模具上蜂窝边缘线内周圈铺放一层宽30mm左右的胶膜3，再铺放低密度蜂窝5，蜂窝位置公差±5mm；将在低密度蜂窝5倒角区域和蜂窝上表面周圈边缘线内铺放一层宽30mm左右的胶膜3，然后将100mm的预浸料2翻转到低密度蜂窝5上表面30mm区域，保证织物预浸料2尺寸宽30mm左右，超过区域去除，同时可用砂袋辅助加压，保证低密度蜂窝5与成型模具贴合，低密度蜂窝5在密封胶条7区域需用工具压紧，在固化生产时需要封装真空袋，要求真空袋内压力不高于0.05MPa，固化炉固化，抽真空不高于0.05MPa，并保持此压力直至固化结束，开始以0.5～1.5℃/分钟的升温速率升温至135℃±5℃，恒温120～180分钟后开始降温，降温速率为0.5～1.5℃/分钟，温度降至60℃时卸压出炉，铺放外蒙皮1，铺层位置、角度、顺序以数模规定为准，对于U型隔框和U型角盒的零件，单向布铺设角度偏差为±3°，织物铺设角度偏差为±5°，对于壁板和大梁的零件，单向布铺设偏差角度为±1°织物铺设方向公差为±5°沿承力方向/纤维方向铺设的单向布，允许搭接的搭接尺寸为10～20mm，沿承力方向铺设的单向布，允许宽度方向对接的对接拼缝宽度为0～1mm，再铺放已预成型的低密度蜂窝5。保证蜂窝位置尺寸公差±5mm，铺放内蒙皮4，铺层位置、角度、顺序以数模规定为准，对于U型隔框和U型角盒的零件，单向布铺设角度偏差为±3°，织物铺设角度偏差为±5°，对于壁板和大梁的零件，单向布铺设偏差角度为±1°织物铺设方向公差为±5°沿承力方向/纤维方向铺设的单向布，允许搭接的搭接尺寸为10～20mm；沿承力方向铺设的单向布，允许宽度方向对接的对接拼缝宽度为0～1mm，再通过使用真空袋制备，热压罐固化，抽真空不低于0.09MPa，开始以0.5～1.5℃/分钟的升温速率升温至80℃±5℃，恒温60～70分钟后施加正压力，至0.4±0.01MPa，加压速率0.02MPa/分钟，并保持此压力直至固化结束，继续以0.5～1.5℃/分钟的升温速率升温至135℃±5℃，恒温60～120分钟后开始降温，降温速率为0.5～1.5℃/分钟，温度降至65℃时卸压出罐，通过结构，薄蒙皮低密度蜂窝5夹层结构复合材料成功用于无人机承力部件，大大提高了产品合格率，无人机减重显著，减重了10～15％，减少无人机成本约20％。

综上所述：该一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构，通过设置外蒙皮1、预浸料2、胶膜3、内蒙皮4和低密度蜂窝5配合，可以用于无人机的承力部件，对使用的无人机减重显著，解决了现有的无人机在使用中采用高密度金属承力部件，但由于无人机整体小，所能携带的能源更少，这导致无人机在使用中，其自身重量会更大的影响到续航能力和使用效果，为避免无人机的重量影响到无人机的续航能力，就需要采用新型材料用于无人机的承力部件的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构，包括外蒙皮(1)、预浸料(2)、胶膜(3)、内蒙皮(4)和低密度蜂窝(5)，其特征在于：所述胶膜(3)位于低密度蜂窝(5)的外侧，所述预浸料(2)位于胶膜(3)的外侧，所述外蒙皮(1)位于预浸料(2)的底部，所述内蒙皮(4)位于预浸料(2)的顶部。

2.根据权利要求1所述的一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构，其特征在于：所述低密度蜂窝(5)的边缘线大约一百毫米，所述低密度蜂窝(5)边缘内外一百毫米和拼接区域粘贴有带胶聚四氟乙烯脱模布(6)。

3.根据权利要求1所述的一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构，其特征在于：所述胶膜(3)的厚度为三十毫米，所述低密度蜂窝(5)的蜂窝边缘线外约五十毫米铺放有密封胶条(7)。

4.根据权利要求1所述的一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构，其特征在于：所述预浸料(2)的大小与为一百毫米，所述预浸料(2)、胶膜(3)和低密度蜂窝(5)采用固化炉固化生产。

5.根据权利要求1所述的一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构，其特征在于：所述低密度蜂窝(5)的蜂窝位置尺寸公差±5mm。

6.根据权利要求1所述的一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构，其特征在于：所述外蒙皮(1)和内蒙皮(4)在铺设完成后与固化后的预浸料(2)、胶膜(3)和低密度蜂窝(5)再次固化生产。

7.根据权利要求1所述的一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构，其特征在于：所述外蒙皮(1)的顶部固定连接有隔热层(8)，所述隔热层(8)的顶部与胶膜(3)的底部沾粘连接。

8.根据权利要求7所述的一种无人机薄蒙皮低密度蜂窝夹层复合材料结构，其特征在于：所述隔热层(8)的顶部固定连接有壁板(9)，所述壁板(9)的顶部与胶膜(3)的底部沾粘连接。