CN217706250U - 一种无人机的复合材料机翼主梁 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机的复合材料机翼主梁，包括主梁上壳体和主梁下壳体，所述主梁上壳体和主梁下壳体上下对齐连接，中部截面为矩形截面结构。机翼主梁选用矩形截面结构构型，使其具有较高的结构刚度和稳定性，满足无人机的机动飞行时大过载要求；相对于无人机传统主材铝合金，机翼主梁主材选用了碳纤维复合材料，碳纤维材料具有轻质高强度的优点，满足了无人机结构重量轻的设计要求。

Description

一种无人机的复合材料机翼主梁

技术领域

本实用新型涉及飞行器设计技术领域，具体涉及一种无人机的复合材料机翼主梁。

背景技术

目前，无人机的应用越来越广，不仅可应用在民用方面，如输电线路和输油管道监视、地质勘探等，而且可应用在军事方面，如地形测绘、电子对抗与战场抑制等。为提升无人机总体性能，一般选用薄型翼型和流线型机身，并对结构重量提出较高的要求。机翼是无人机机体结构最重要部件之一，对整机无人机的空气动力性能起着决定性的影响。无人机机翼通常采用传统梁式结构和蜂窝夹层结构：传统梁式结构机翼主要依靠翼梁承载和维持结构外形，由于无人机翼型一般比较薄，致使翼梁高度较低，所以采用这种结构形式的机翼结构材料利用率低，结构强度和刚度性能较差；蜂窝夹层结构机翼通过厚蒙皮来承力维形，具有较高好的结构强度和稳定性，但蜂窝夹层加工比较复杂，整体成型工艺要求较高，结构实现比较困难，合格率不高。

综上所述，针对薄型翼型的无人机，若要获取较高的结构强度和稳定性，采用传统机翼结构形式存在以下问题：生产制造工艺较为复杂，难度较高；结构轻量化设计较为困难；加工制造成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无人机的复合材料机翼主梁，以解决背景技术中提到的问题。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种无人机的复合材料机翼主梁，包括主梁上壳体和主梁下壳体，所述主梁上壳体和主梁下壳体上下对齐连接，中部截面为矩形截面结构；

所述主梁上壳体包括上壳体，所述上壳体内部设有上加强筋，所述上加强筋包括壳体，所述壳体内部安装有上预埋垫柱，所述上预埋垫柱与壳体之间设有上填充泡沫，所述壳体连接上壳体，所述壳体和上壳体均为碳纤维材料制件；

所述主梁下壳体包括下壳体，所述下壳体内部设有下加强筋，所述下加强筋包括壳体Ⅰ，所述壳体Ⅰ内部安装有下预埋垫柱，所述下预埋垫柱和壳体Ⅰ之间设有下填充泡沫，所述壳体Ⅰ连接下壳体，所述下加强筋与上加强筋位置对应，所述壳体Ⅰ和下壳体均为碳纤维材料制件。

优选的，所述主梁上壳体和主梁下壳体通过胶水进行胶结。

优选的，所述主梁上壳体和主梁下壳体通过连接螺栓穿过下加强筋与上加强筋配合连接螺母进行螺纹连接。

优选的，所述主梁上壳体与主梁下壳的接缝处连接有多层碳纤维编制布。

优选的，所述上预埋垫柱和下预埋垫柱均为铝合金机械加工件，所述上填充泡沫和下填充泡沫均为具有刚度的聚氨酯泡沫。

优选的，所述上预埋垫柱与上填充泡沫在泡沫发泡模具内整体成型，所述下预埋垫柱与下填充泡沫在泡沫发泡模具内整体成型。

本实用新型的技术效果和优点：机翼主梁选用矩形截面结构构型，使其具有较高的结构刚度和稳定性，满足无人机的机动飞行时大过载要求；相对于无人机传统主材铝合金，机翼主梁主材选用了碳纤维复合材料，碳纤维材料具有轻质高强度的优点，满足了无人机结构重量轻的设计要求；采用分体加工再整体胶接装配成型，这种方法加工制造简单、效率高、合格率高、成本较低，可以满足无人机制造成本低的要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的拆分图；

图3为本实用新型的主梁上壳体结构示意图；

图4为图3中沿A-A方向的截面图；

图5为本实用新型的主梁下壳体结构示意图；

图6为图5中沿B-B方向的截面图。

图中：1-主梁上壳体，2-连接螺栓，3-主梁下壳体，4-连接螺母，5-上壳体，6-上预埋垫柱，7-上填充泡沫，8-下壳体，9-下预埋垫柱，10-下填充泡沫，11-上加强筋，12-壳体，13-碳纤维编制布，14-下加强筋，15-壳体Ⅰ。

具体实施方式

为了使本实用新型的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型，在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接或是机械连接，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，可以两个元件内部的连通。

实施例

如图1和图2所示的一种无人机的复合材料机翼主梁，包括主梁上壳体1和主梁下壳体3，主梁上壳体1和主梁下壳体3为碳纤维材料制件，均采用碳纤维预浸料真空袋成型工艺加工制作而成。主梁上壳体1和主梁下壳体3上下对齐，先通过复合材料专用高性能结构胶水进行胶结，再通过连接螺栓2穿过主梁上壳体1和主梁下壳体3配合连接螺母4进行螺纹连接，且复合材料机翼主梁中部截面为矩形截面结构。主梁上壳体1与主梁下壳3的接缝处采用湿法工艺加贴有3层碳纤维编制布13进行加强。

如图3和图4所示，主梁上壳体1包括上壳体5，上壳体5内部设有上加强筋11，上加强筋11包括壳体12，壳体12内部安装有上预埋垫柱6，上预埋垫柱6与壳体12之间设有上填充泡沫7。其中，壳体12为碳纤维材料制件，与上壳体5连接；上预埋垫柱6为铝合金机械加工件，上填充泡沫7为具有一定刚度的聚氨酯泡沫，上预埋垫柱6与上填充泡沫7在泡沫发泡模具内整体成型。主梁上壳体1和主梁下壳体3连接时，连接螺栓2穿过上预埋垫柱6。

如图5和图6所示，主梁下壳体3包括下壳体8，下壳体8内部设有下加强筋14，下加强筋14包括壳体Ⅰ15，壳体Ⅰ15内部安装有下预埋垫柱9，下预埋垫柱9和壳体Ⅰ15之间设有下填充泡沫10。壳体Ⅰ15为碳纤维材料制件，连接下壳体8。其中，下加强筋14与上加强筋11位置对应，下预埋垫柱9为铝合金机械加工件，下填充泡沫10为具有一定刚度的聚氨酯泡沫，下预埋垫柱9与下填充泡沫10在泡沫发泡模具内整体成型。主梁上壳体1和主梁下壳体3连接时，连接螺栓2穿过下预埋垫柱9。

在使用本装置时，分别加工制造主梁上壳体1，连接螺栓2、主梁下壳体3和连接螺母4；复合材料专用高性能结构胶水将主梁上壳体1与主梁下壳体3胶合成一整体，待结构胶胶结固化后，利用连接螺栓2和连接螺母4进行螺纹连接；去除主梁上壳体1和主梁下壳体3外侧对接缝处多余结构胶，并将对接缝处打磨粗糙，之后采用湿法工艺在处加贴3层碳纤维编制布13进行加强，待固化后清除残余或多余胶，从而形成一个整体式的机翼主梁。且由于主梁上壳体1与主梁下壳体3之间采用分体加工再整体胶接装配成型，加工制造简单、效率高、合格率高、成本较低；同时两者之间设计有较大的胶结面积，加上对锁螺纹连接，这样可以保证整体连接强度，进而保证机翼主梁可以承受无人机机动飞行中大机动过载。主梁上壳体1与主梁下壳体3主材选用了碳纤维复合材料，具有轻质高强度的优点。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无人机的复合材料机翼主梁，包括主梁上壳体和主梁下壳体，其特征在于：所述主梁上壳体和主梁下壳体上下对齐连接，中部截面为矩形截面结构；

所述主梁上壳体包括上壳体，所述上壳体内部设有上加强筋，所述上加强筋包括壳体，所述壳体内部安装有上预埋垫柱，所述上预埋垫柱与壳体之间设有上填充泡沫，所述壳体连接上壳体，所述壳体和上壳体均为碳纤维材料制件；

所述主梁下壳体包括下壳体，所述下壳体内部设有下加强筋，所述下加强筋包括壳体Ⅰ，所述壳体Ⅰ内部安装有下预埋垫柱，所述下预埋垫柱和壳体Ⅰ之间设有下填充泡沫，所述壳体Ⅰ连接下壳体，所述下加强筋与上加强筋位置对应，所述壳体Ⅰ和下壳体均为碳纤维材料制件。

2.根据权利要求1所述的一种无人机的复合材料机翼主梁，其特征在于：所述主梁上壳体和主梁下壳体通过胶水进行胶结。

3.根据权利要求2所述的一种无人机的复合材料机翼主梁，其特征在于：所述主梁上壳体和主梁下壳体通过连接螺栓穿过下加强筋与上加强筋配合连接螺母进行螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的一种无人机的复合材料机翼主梁，其特征在于：所述主梁上壳体与主梁下壳的接缝处连接有多层碳纤维编制布。

5.根据权利要求1所述的一种无人机的复合材料机翼主梁，其特征在于：所述上预埋垫柱和下预埋垫柱均为铝合金机械加工件，所述上填充泡沫和下填充泡沫均为具有刚度的聚氨酯泡沫。

6.根据权利要求5所述的一种无人机的复合材料机翼主梁，其特征在于：所述上预埋垫柱与上填充泡沫在泡沫发泡模具内整体成型，所述下预埋垫柱与下填充泡沫在泡沫发泡模具内整体成型。

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