CN211766335U - 一种电动垂直起降飞机的电机安装梁总成 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电动垂直起降飞机的电机安装梁总成，包括电机安装梁本体、第一电机安装部、第二电机安装部和机翼连接部；所述电机安装梁本体的第一端连接所述第一电机安装部，所述电机安装梁本体的第二端连接所述第二电机安装部；所述机翼连接部设置于所述电机安装梁本体的中部。本实用新型的电动垂直起降飞机的电机安装梁总成结构简单、重量轻、性能佳，且拆卸方便，便于维修，可以有效降低飞机的维修成本，有利于在电动垂直起降飞机上大批量应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动飞机技术领域，尤其涉及一种电动垂直起降飞机的电机安装梁总成。
背景技术
垂直起降飞机基本摆脱了对跑道的依赖，只需要很小的平地就可以拔地而起和垂直着陆，小型垂直起降载人飞机，可以有效的在城市内部道路完成起降，满足城市短距出行的需求。电动垂直起降载人飞机，采用动力电池系统及电机系统代替内燃机动力，在城市中起降，具有噪音小、无污染的特性，且运营成本较低，是未来城市快捷出行的极佳方式。
电动垂直起降飞机使用自身携带的6-12个升桨电机带动螺旋桨的方式，完成起飞和降落阶段，垂直起降电动飞机的电机普遍采用直梁结构进行安装，电机对梁的作用力以纵向弯曲为主，其他方向载荷很小，一旦电机安装梁破坏，升桨电机即会失效，造成机毁人亡的事故。根据统计数据来看，飞机超过近六成的飞行事故都发生在起飞降落阶段，而升桨电机仅在起飞和降落阶段使用，为了保证飞机起降的安全性，对电机安装梁的安全性和可靠性提出苛刻的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电动垂直起降飞机的电机安装梁总成，用以保证电动垂直起降飞机起降的安全性。
本实用新型公开了一种电动垂直起降飞机的电机安装梁总成，包括电机安装梁本体、第一电机安装部、第二电机安装部和机翼连接部；所述电机安装梁本体的第一端连接所述第一电机安装部，所述电机安装梁本体的第二端连接所述第二电机安装部；所述机翼连接部设置于所述电机安装梁本体的中部。
可选地，所述第一电机安装部与所述电机安装梁本体可拆卸连接，所述第二电机安装部与所述电机安装梁本体可拆卸连接。
可选地，所述第一电机安装部设有用于固定电机的安装孔，所述第二电机安装部设有用于固定电机的安装孔。
可选地，所述机翼连接部与所述电机安装梁本体可拆卸连接。
可选地，所述机翼连接部设有用于连接机翼的固定孔。
可选地，所述电机安装梁本体上设有两个所述机翼连接部。
可选地，所述第一电机安装部、所述第二电机安装部和所述机翼连接部均设有加强结构。
可选地，所述电机安装梁本体包括泡沫芯以及包覆于所述泡沫芯上的碳纤维复合材料层，且所述碳纤维复合材料层具有增厚结构。
可选地，所述电机安装梁本体为中空结构，包括第一缘条、第二缘条、第一腹板以及第二腹板；
所述第一缘条和所述第二缘条分别由多个碳纤维平纹织物铺层以及多个碳纤维单向带铺层构成；
所述第一腹板和所述第二腹板分别由多个所述碳纤维平纹织物铺层构成。
本实用新型还提出了一种电动垂直起降飞机，包括上述任意一种所述的电机安装梁总成。
本实用新型的技术方案具有如下有益效果：
本实用新型的电动垂直起降飞机的电机安装梁总成结构简单、重量轻、性能佳，且拆卸方便，便于维修，可以有效降低飞机的维修成本，有利于在电动垂直起降飞机上大批量应用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本申请实施例的一种可选的电动垂直起降飞机的电机安装梁总成的结构示意图；
图2是本申请实施例的一种可选的电动垂直起降飞机的电机安装梁总成的分解示意图；
图3是申请实施例的一种可选的电机安装部的剖面图；
图4是申请实施例的一种可选的机翼连接部的剖面图；
图5是申请实施例的一种可选的电机安装梁本体的剖面图；
图6是申请实施例的一种可选的电机安装梁本体的剖面图。
以下对附图作补充说明：
1-电机安装梁本体；2-第一电机安装部；3-第二电机安装部；4-机翼连接部；5-螺栓；6-螺母；7-加强结构；101-通孔；102-泡沫芯；103-碳纤维复合材料层；104-第一缘条；105-第二缘条；106-第一腹板；107-第二腹板；11-碳纤维平纹织物铺层；12-碳纤维单向带铺层。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
图1是本申请实施例的一种可选的电动垂直起降飞机的电机安装梁总成的结构示意图，该图1中，包括电机安装梁本体1、第一电机安装部2、第二电机安装部3和机翼连接部4；其中，电机安装梁本体1的第一端连接第一电机安装部2，电机安装梁本体1的第二端连接第二电机安装部3，第一电机安装部2与第二电机安装部3用于固定升桨电机，并把升力传递到电机安装梁本体1上；机翼连接部4设置于所述电机安装梁本体1的中部，用于将电机安装梁本体1固定在机翼大梁上，以使升桨电机产生的升力传递到机翼上。
图2是本申请实施例的一种可选的电动垂直起降飞机的电机安装梁总成的分解示意图，该图2中，电机安装梁本体1上设有多个通孔101，第一电机安装部2与电机安装梁本体1通过螺栓可拆卸连接，第二电机安装部3与电机安装梁本体1通过螺栓可拆卸连接；第一电机安装部2与第二电机安装部3上均设有用于固定升桨电机的安装孔。
如图2所示，电动垂直起降飞机的电机安装梁总成设有两个机翼连接部4，可以更加稳固地连接机翼，增加结构强度，保证起降安全；该两个机翼连接部4与电机安装梁本体1通过螺栓可拆卸连接，该两个机翼连接部4上均设有用于连接机翼的固定孔。
采用螺栓、螺母的安装方式，可以保证飞机在后续使用过程中，把电机安装梁总成比较方便地拆卸，便于维修、保养电机。
作为一种可选的实施方式，第一电机安装部2、第二电机安装部3和机翼连接部4均设有加强结构，用以增强结构强度,该加强结构可以是如图2中所示的三角形结构。
作为一种可选的实施方式，电机安装梁本体1由碳纤维复合材料制成。
碳纤维复合材料具有高的比强度、比模量、疲劳性能好、耐腐蚀的特性，在飞机上采用碳纤维复合材料可以有效降低结构重量，同时较高的比强度和好的疲劳性能，可以显著提高飞机的安全性，因此电机安装梁本体1使用碳纤维复合材料，可以显著降低垂直起降飞机电机的安全性，同时降低结构重量。
在具体实施中，电机安装梁本体1为主要受载部分，承受每次起降过程中的疲劳载荷和升桨升力产生的弯矩，采用高度大于宽度的矩形截面梁，满足碳纤维复合材料的电机安装梁本体1受弯矩要求的同时，减轻结构重量，以下是电机安装梁本体1的两种制造方法。
一、图5是申请实施例的一种可选的电机安装梁本体的剖面图，该图5中的电机安装梁本体1由面密度为150克的碳纤维单向带和面密度为200克的碳纤维平纹织物通过真空袋压工艺制造形成的碳纤维单向带铺层12以及碳纤维平纹织物铺层11，其中，单层碳纤维单向带铺层12的厚度为0.15mm，单层碳纤维平纹织物铺层11的厚度为0.2mm；第一腹板106和第二腹板107分别由多个碳纤维平纹织物铺层11构成，第一缘条104和第二缘条105分别由多个碳纤维平纹织物铺层11以及多个碳纤维单向带铺层12构成，碳纤维0°、±45°、90°在第一腹板106和第二腹板107上的铺层比例为(25％/50％/25％)，在第一缘条104和第二缘条105上的铺层比例为(46％/36％/18％)。腹板上±45°碳纤维比例较高，可以有效提高通孔101的挤压强度，增强连接的安全性和可靠性；缘条上0°纤维比例较高，满足结构受弯矩时，在电机安装梁本体1的上方的第一缘条104产生的压缩载荷以及下方的第二缘条105产生的拉伸载荷。电机安装梁本体为主要受载部分，承受每次起降过程中的疲劳载荷和升桨升力产生的弯矩，采用高度大于宽度的矩形截面梁，且缘条厚度大于腹板厚度，满足电机安装梁本体受弯矩要求的同时，可以减轻结构重量。
二、图6是申请实施例的一种可选的电机安装梁本体的剖面图，该图6中的电机安装梁本体1由碳纤维轴向纱和编织纱通过三维编织机按照事先设计的方向编织成预成型体后，通过RTM工艺成型，作为结构的主要承力部件；采用泡沫芯102作为三维编织的芯模，同时在RTM成型时作为结构芯模，固化至零件内部，起到增强局部刚度的作用。其中，轴向纱采用T700级碳纤维12K丝束，沿着电机安装梁的轴向布置；编织纱采用T300级碳纤维3K丝束，与轴向成60°的偏转角进行编织，由于电机安装梁主要承受弯曲载荷，因此轴向纱布置比例超过50％。由于电机安装梁本体1在电机安装位置和机翼安装位置分别设置通孔101进行连接，通孔101切断了纤维，消弱了通孔101周边的强度，因此需要对通孔101周边区域进行增强，充分利用编织纱可以改变角度的特定，在连接区域编织纱取向沿轴向30°，使通孔101周边区域进行局部增厚，提高了连接的强度，保证了结构的安全性。为了满足电机安装梁本体主要承受弯曲载荷的工况，其截面采用高度大于宽度的方形结构。泡沫芯作为三维编织和RTM工艺的芯模，起到辅助成型和增强结构局部刚度的作用，为满足RTM工艺高压力和高温度的要求，泡沫芯材质选用PET材质或PMI材质，密度为50-80Kg/m3，优选的采用密度为50Kg/m3的PET材质泡沫。
作为一种可选的实施方式，第一电机安装部2与第二电机安装部3由铝合金材料制成。
在具体实施中，结合图3所示，电机安装部由铝合金材料通过数控加工而成，上部通过螺栓、螺母与升桨电机连接到一起，承受升桨产生的升力，同时把升力传递到电机安装梁本体1上；下部通过螺栓、螺母与电机安装梁本体1连接，此处可拆卸，保证电机安装部和电机的方便拆解，便于对电机进行维修和保养。此区域仅承受升桨升力，载荷方向单一，受力较小，且电机尺寸较大，需要较大的安装接头，因此采用低成本的铝合金，材料为由7075-T7351板材。根据结构的受力特点，在周边采用加强筋增强，提高连接强度和可靠性。在下部耳片中心钻制连接孔，通过螺栓、螺母与电机安装梁本体1相连，且耳片面积较大，分散螺栓、螺母安装时较大的拧紧力矩，防止损伤电机安装梁本体1，保证连接结构的安全。
作为一种可选的实施方式，机翼连接部4由钛合金材料制成。
在具体实施中，结合图4所示，机翼连接部4由钛合金材料制成通过数控加工而成，上部通过高锁螺栓与机翼大梁连接到一起，把升桨产生的升力传递到机翼上；下部通过螺栓、螺母与电机安装梁本体1连接，此处可拆卸，方便垂直起降飞机电机安装梁拆卸，并保证电机的维修和保养。此区域载荷较大，且空间有限，因此要求接头尺寸较小，需要采用高强度的钛合金材料，材料为Ti6Al-4V板材。根据结构的受力特点，在周边采用加强筋增强，提高连接强度和可靠性。在下部耳片中心钻制连接孔，通过螺栓、螺母与电机安装梁本体1相连，且耳片面积较大，分散螺栓、螺母安装时较大的拧紧力矩，防止损伤内部电机安装梁本体1，保证连接结构的安全。
在具体实施中，连接方式采用螺栓和螺母配合使用，完成电机安装梁本体与机翼连接部和电机安装部的安装，组成本申请实施例的电动垂直起降飞机的电机安装梁总成。螺栓采用高强钢螺栓，直径10mm，强度等级满足10.8级要求，螺栓与螺母的安装拧紧力矩为20N.m，在使用过程中可以方便拆卸，完成垂直起降电机安装梁的维护性要求。
本申请实施例还涉及一种电动垂直起降飞机，该电动垂直起降飞机可以包括上文涉及的电机安装梁总成所有实施方式。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种电动垂直起降飞机的电机安装梁总成，其特征在于，包括电机安装梁本体(1)、第一电机安装部(2)、第二电机安装部(3)和机翼连接部(4)；
所述电机安装梁本体(1)的第一端连接所述第一电机安装部(2)，所述电机安装梁本体(1)的第二端连接所述第二电机安装部(3)；
所述机翼连接部(4)设置于所述电机安装梁本体(1)的中部。
2.根据权利要求1所述的电机安装梁总成，其特征在于，所述第一电机安装部(2)与所述电机安装梁本体(1)可拆卸连接，所述第二电机安装部(3)与所述电机安装梁本体(1)可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的电机安装梁总成，其特征在于，所述第一电机安装部(2)设有用于固定电机的安装孔，所述第二电机安装部(3)设有用于固定电机的安装孔。
4.根据权利要求1所述的电机安装梁总成，其特征在于，所述机翼连接部(4)与所述电机安装梁本体(1)可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的电机安装梁总成，其特征在于，所述机翼连接部(4)设有用于连接机翼的固定孔。
6.根据权利要求1所述的电机安装梁总成，其特征在于，所述电机安装梁本体(1)上设有两个所述机翼连接部(4)。
7.根据权利要求1所述的电机安装梁总成，其特征在于，所述第一电机安装部(2)、所述第二电机安装部(3)和所述机翼连接部(4)均设有加强结构。
8.根据权利要求1所述的电机安装梁总成，其特征在于，所述电机安装梁本体(1)包括泡沫芯(102)以及包覆于所述泡沫芯(102)上的碳纤维复合材料层(103)，且所述碳纤维复合材料层(103)具有增厚结构。
9.根据权利要求1所述的电机安装梁总成，其特征在于，所述电机安装梁本体(1)为中空结构，包括第一缘条(104)、第二缘条(105)、第一腹板(106)以及第二腹板(107)；
所述第一缘条(104)和所述第二缘条(105)分别由多个碳纤维平纹织物铺层(11)以及多个碳纤维单向带铺层(12)构成；
所述第一腹板(106)和所述第二腹板(107)分别由多个所述碳纤维平纹织物铺层(11)构成。
10.一种电动垂直起降飞机，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的电机安装梁总成。
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| CN201922276507.0U CN211766335U (zh) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | 一种电动垂直起降飞机的电机安装梁总成 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113148193A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-23 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种螺旋桨支架结构 |
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2019
- 2019-12-17 CN CN201922276507.0U patent/CN211766335U/zh active Active
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