CN213832083U - 一种共固化复合材料无人机机身 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种共固化复合材料无人机机身，包括机身蒙皮、第一框、第二框、第三框、第四框、第五框、第六框、第七框、右上桁梁、右下桁梁、左上桁梁、左下桁梁，所述机身蒙皮、第一框、第二框、第三框、第四框、第五框、第六框、第七框、右上桁梁、右下桁梁、左上桁梁、左下桁梁均采用复合材料共固化工艺一体成型，所述机身蒙皮为碳纤维芳纶纸蜂窝夹芯结构，蜂窝布置在各框及桁梁之间，通过工艺成型评估以及有限元分析，确定了可满足强度和性能要求的机身结构形式和铺层，通过复合材料共固化一体成型工艺，减少许多连接紧固件，从而极大的降低成本，减轻重量，并且简化了装配流程，缩短了制造周期，有利于实现量产。

Description

一种共固化复合材料无人机机身

技术领域

本实用新型涉及复合材料和无人机技术领域，尤其是涉及一种共固化复合材料无人机机身。

背景技术

当代无人机发展迅速，广泛应用于地质、气象、农业、电力、摄影等民用行业，因其机动灵活，费效比高，操作要求低，无人员伤亡风险，无人机在军用领域也得到广泛的使用，因此，对于无人机轻量化、低成本以及快速制造的要求日益显著.

在实现本实用新型过程中，发现现有技术中至少存在如下问题没有得到解决：1.常规的无人机机身多是由钢、铝合金等金属材料框架与碳纤维复合材料蒙皮装配而成，零件数量多，起飞重量大，制造与装配周期长，人力成本与经济成本高，难以实现低成本量产。

为此，提出一种共固化复合材料无人机机身。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种共固化复合材料无人机机身，通过工艺成型评估以及有限元分析，确定了可满足强度和性能要求的机身结构形式和铺层；通过复合材料共固化一体成型工艺，减少许多连接紧固件，从而极大的降低成本，减轻重量，并且简化了装配流程，缩短了制造周期，有利于实现量产，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型提供一种共固化复合材料无人机机身，包括机身蒙皮、第一框、第二框、第三框、第四框、第五框、第六框、第七框、右上桁梁、右下桁梁、左上桁梁、左下桁梁，所述机身蒙皮、第一框、第二框、第三框、第四框、第五框、第六框、第七框、右上桁梁、右下桁梁、左上桁梁、左下桁梁均采用复合材料共固化工艺一体成型。

通过采用上述技术方案，通过工艺成型评估以及有限元分析，确定了可满足强度和性能要求的机身结构形式和铺层，通过复合材料共固化一体成型工艺，减少许多连接紧固件，从而极大的降低成本，减轻重量，并且简化了装配流程，缩短了制造周期，有利于实现量产。

优选的，所述机身蒙皮为碳纤维芳纶纸蜂窝夹芯结构，蜂窝布置在各框及桁梁之间，所述机身蒙皮与桁梁连接处铺设加强层，所述机身蒙皮的上端外表面开设有开口，开口周圈设有下陷，下陷处均铺设加强层。

通过采用上述技术方案，通过在机身蒙皮的下陷处均铺设加强层，既满足了设备维护需求，又保证了结构强度。

优选的，所述第一框、第二框、第三框与第五框均为碳纤维层压结构，框腹板在设备走线处设有开口，开口周圈铺设加强层。

通过采用上述技术方案，通过在第一框、第二框、第三框与第五框设置安装平台，可放置蓄电池、光电球、地测仪等设备，各框腹板在设备走线处设有开口，开口周圈铺设加强层，保证设备使用需求的同时不降低结构强度与刚度。

优选的，所述第四框与第六框均为碳纤维芳纶纸蜂窝夹芯结构。

通过采用上述技术方案，通过在第四框、第六框为碳纤维芳纶纸蜂窝夹芯结构，将机身分隔为前机身，中机身，后机身，前机身主要安装控制系统、光电系统、航测系统等设备，中机身安装燃油系统，为无人机的飞行供能，后机身主要为降落伞舱，放置伞降系统，可实现无人机的安全回收。

优选的，所述第七框为碳纤维泡沫夹芯结构，腹板上设四块发动机安装面，安装面处无泡沫并铺设多层加强层。

通过采用上述技术方案，通过在第七框为碳纤维泡沫夹芯的结构实现发动机的精确安装，并保证结构强度。

优选的，所述右上桁梁、右下桁梁、左上桁梁与左下桁梁均为碳纤维层压结构，主铺层为单向带。

通过采用上述技术方案，桁梁贯穿第三框、第四框、第五框、第六框与第七框连接前后起落架，可实现机身传力路线的优化，提高结构稳定性和疲劳强度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过各部件通过共固化成型工艺构成整体结构，有利于提高整体的强度和刚度。

2、通过采用复合材料共固化一体成型结构，极大的减少了紧固件数量，节省了经济成本和采购周期，同时极大的减少了装配工作量，可满足快速制造的要求，有利于量产。

3、所有零件均采用复合材料制造，美观，质量轻，强度高，可满足强度要求和使用要求，相比传统金属材料，重量降低20％，紧固件数量减少 80％，可有效降低能源消耗，提高无人机的续航能力。

4、通过有限元软件分析计算和Catia三维建模确定结构铺层信息，充分发挥复合材料结构高强度和高模量的特点，满足无人机的各项性能要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型的结构视图；

图2为本实用新型中机身蒙皮的结构示意图；

图3为本实用新型中各框和桁梁的结构示意图。

附图标记说明：

1、机身蒙皮；2、第一框；3、第二框；4、第三框；5、第四框；6、第五框；7、第六框；8、第七框；9、右上桁梁；10、右下桁梁；11、左上桁梁；12、左下桁梁。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、 "长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，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地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1至图3，本实用新型提供一种技术方案：

一种共固化复合材料无人机机身，包括机身蒙皮1、第一框2、第二框 3、第三框4、第四框5、第五框6、第六框7、第七框8、右上桁梁9、右下桁梁10、左上桁梁11、左下桁梁12，所述机身蒙皮1、第一框2、第二框3、第三框4、第四框5、第五框6、第六框7、第七框8、右上桁梁9、右下桁梁10、左上桁梁11、左下桁梁12均采用复合材料共固化工艺一体成型。

通过采用上述技术方案，通过工艺成型评估以及有限元分析，确定了可满足强度和性能要求的机身结构形式和铺层，通过复合材料共固化一体成型工艺，减少许多连接紧固件，从而极大的降低成本，减轻重量，并且简化了装配流程，缩短了制造周期，有利于实现量产。

具体的，如图1与图2所示，所述机身蒙皮1为碳纤维芳纶纸蜂窝夹芯结构，蜂窝布置在各框及桁梁之间，所述机身蒙皮1与桁梁连接处铺设加强层，所述机身蒙皮1的上端外表面开设有开口，开口周圈设有下陷，下陷处均铺设加强层。

通过采用上述技术方案，通过在机身蒙皮1的下陷处均铺设加强层，既满足了设备维护需求，又保证了结构强度。

具体的，如图1所示，所述第一框2、第二框3、第三框4与第五框6 均为碳纤维层压结构，框腹板在设备走线处设有开口，开口周圈铺设加强层。

通过采用上述技术方案，通过在第一框2、第二框3、第三框4与第五框6设置安装平台，可放置蓄电池、光电球、地测仪等设备，各框腹板在设备走线处设有开口，开口周圈铺设加强层，保证设备使用需求的同时不降低结构强度与刚度。

具体的，如图1与图3所示，所述第四框5与第六框7均为碳纤维芳纶纸蜂窝夹芯结构。

通过采用上述技术方案，通过在第四框5、第六框7为碳纤维芳纶纸蜂窝夹芯结构，将机身分隔为前机身，中机身，后机身，前机身主要安装控制系统、光电系统、航测系统等设备，中机身安装燃油系统，为无人机的飞行供能，后机身主要为降落伞舱，放置伞降系统，可实现无人机的安全回收。

具体的，如图1与图3所示，所述第七框8为碳纤维泡沫夹芯结构，腹板上设四块发动机安装面，安装面处无泡沫并铺设多层加强层。

通过采用上述技术方案，通过在第七框8为碳纤维泡沫夹芯的结构实现发动机的精确安装，并保证结构强度。

具体的，如图3所示，所述右上桁梁9、右下桁梁10、左上桁梁11与左下桁梁12均为碳纤维层压结构，主铺层为单向带。

通过采用上述技术方案，桁梁贯穿第三框4、第四框5、第五框6、第六框7与第七框8连接前后起落架，可实现机身传力路线的优化，提高结构稳定性和疲劳强度。

实施例1：

一种共固化复合材料无人机机身，如图1所示，由机身蒙皮1、第一框 2、第二框3、第三框4、第四框5、第五框6、第六框7、第七框8、右上桁梁9、右下桁梁10、左上桁梁11、左下桁梁12构成，机身蒙皮1构成无人机机身外形，第一框2、第二框3、第三框4、第四框5、第五框6、第六框7、第七框8沿机身航向布置，右上桁梁9、右下桁梁10、左上桁梁11、左下桁梁12沿机身环向布置，如图2所示，机身蒙皮1为碳纤维芳纶纸蜂窝夹芯结构，蜂窝分块布置在各框及桁梁之间，机身蒙皮1的上部留有维护用开口，机身蒙皮1与长桁连接处铺设加强层，如图3所示，右上桁梁9、右下桁梁10、左上桁梁11、左下桁梁12为“几”型截面，贯穿并连接第三框4、第四框5、第五框6、第六框7、第七框8，通过工艺成型评估以及有限元分析，确定了可满足强度和性能要求的机身结构形式和铺层；通过复合材料共固化一体成型工艺，减少许多连接紧固件，从而极大的降低成本，减轻重量，并且简化了装配流程，缩短了制造周期，有利于实现量产。

上述部件的具体制造方法：

1、首先在各框和各桁梁的预成型模具型腔表面涂抹脱模剂，并在脱模剂挥发干燥后开始铺层操作，按图纸顺序铺放碳纤维预浸料、蜂窝和泡沫后，再依次铺放隔离膜，然后将模具放入真空袋中进行抽真空，预成型后脱模。

2、进一步地，在共固化组合模具型腔表面涂抹脱模剂，并在脱模剂挥发干燥后，根据图纸铺层顺序，将裁好的碳纤维织物和蜂窝铺贴在相应的共固化组合模具上，并将预成型的各框和各桁梁按模具刻线置于相应位置，再依次铺放隔离膜和吸胶棉，然后将模具放入真空袋中进行抽真空，最后放入热压罐中进行固化，固化结束后，将组件从模具中脱出。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种共固化复合材料无人机机身，其特征在于，包括机身、机身蒙皮(1)，所述机身内部依次设置有右上桁梁(9)、右下桁梁(10)、左上桁梁(11)、左下桁梁(12)，所述机身从前端往后依次设置有第一框(2)、第二框(3)、第三框(4)、第四框(5)、第五框(6)、第六框(7)、第七框(8)，且所述机身蒙皮(1)、第一框(2)、第二框(3)、第三框(4)、第四框(5)、第五框(6)、第六框(7)、第七框(8)、右上桁梁(9)、右下桁梁(10)、左上桁梁(11)、左下桁梁(12)均采用复合材料共固化工艺一体成型。

2.根据权利要求1所述的一种共固化复合材料无人机机身，其特征在于，所述机身蒙皮(1)为碳纤维芳纶纸蜂窝夹芯结构，蜂窝布置在各框及桁梁之间，所述机身蒙皮(1)与桁梁连接处铺设加强层，所述机身蒙皮(1)的上端外表面开设有开口，开口周圈设有下陷，下陷处均铺设加强层。

3.根据权利要求1所述的一种共固化复合材料无人机机身，其特征在于，所述第一框(2)、第二框(3)、第三框(4)与第五框(6)均为碳纤维层压结构，框腹板在设备走线处设有开口，开口周圈铺设加强层。

4.根据权利要求1所述的一种共固化复合材料无人机机身，其特征在于，所述第四框(5)与第六框(7)均为碳纤维芳纶纸蜂窝夹芯结构。

5.根据权利要求1所述的一种共固化复合材料无人机机身，其特征在于，所述第七框(8)为碳纤维泡沫夹芯结构，腹板上设四块发动机安装面，安装面处无泡沫，并铺设多层加强层。

6.根据权利要求1所述的一种共固化复合材料无人机机身，其特征在于，所述右上桁梁(9)、右下桁梁(10)、左上桁梁(11)与左下桁梁(12)均为碳纤维层压结构，主铺层为单向带。

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