一种轻质高强度复合材料机翼结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种轻质高强度复合材料机翼结构，包括机翼接头、翼梁、翼梁泡沫、前缘泡沫、后缘泡沫、蒙皮和翼梁加强筋；翼梁前缘布置在弦长15％～20％之间，翼梁后缘布置在弦长70％～75％之间；翼梁厚度从翼根到翼尖逐渐变薄，在翼展方向设置翼梁加强筋；翼梁泡沫位于前缘和后缘中部，翼梁泡沫上加工凹槽，用来布置翼梁加强筋条。本结构采用二次模压成型，有效的减少了机翼的零部件和连接件，从而减少了螺栓孔和铆钉孔，避免了应力集中现象，有效了提高了机翼强度和结构稳定性；该结构形式工艺设备和和制造、装配工作量小，机翼制造成本低；翼梁采用变截面铺层，从翼梁根部到翼尖逐渐过渡，有效提高了翼梁结构效率，能够最大限度的降低结构重量。降低结构重量。降低结构重量。

【技术实现步骤摘要】
一种轻质高强度复合材料机翼结构


[0001]本技术属于无人机结构
，特别涉及一种轻质高强度复合材料机翼结构。

技术介绍

[0002]无人机普遍采用了大展弦比机翼设计。大展弦比机翼有两个显著特点：其一是根部弯矩大；其二是机翼扭转刚度大，翼尖扭转变形大。
[0003]当前无人机普遍采用了复合材料结构，传统复合材料机翼结构首先将上蒙皮、下蒙皮、翼梁、腹板、翼肋等零部件分别加工成型，其次通过装配型架将翼梁、翼肋、腹板等零部件装配形成机翼骨架，最后再将上、下蒙皮与骨架胶结成型。这种结构形式零部件较多，装配工序复杂，结构重量重。
[0004]为了增大航程，提高续航时间，无人机的结构重量应尽可能轻。然而，高承载和轻量化本身存在矛盾。
[0005]因此，为了提高结构效率，开展机翼轻质高强度优化设计极为重要。

技术实现思路

[0006]本技术解决的技术问题是：为了解决现有技术中无人机高承载和轻量化无法协调平衡的问题，本技术提供一种轻质高强度复合材料无人机机翼结构。
[0007]本技术的技术方案是：一种轻质高强度复合材料机翼结构，包括机翼接头1、翼梁2、翼梁泡沫3、前缘泡沫4、后缘泡沫5、蒙皮6和翼梁加强筋8；
[0008]所述翼梁2为盒式结构，翼梁2的前缘布置在弦长15％～20％之间，翼梁2的后缘布置在弦长70％～75％之间，且翼梁前缘和翼梁后缘均对应连接有前缘泡沫4和后缘泡沫5，前缘泡沫4、翼梁2以及后缘泡沫5外部贴附蒙皮6；
[0009]所述翼梁2厚度沿展向从翼根到翼尖逐渐变薄，并在翼梁2的内侧上表面以及下表面设置有沿翼展方向的翼梁加强筋8；
[0010]所述翼梁泡沫3填充于翼梁2盒式结构内部，且在翼梁泡沫3的上表面以及下表面对应位置加工凹槽，用于布置翼梁加强筋8；
[0011]所述机翼接头1与翼梁泡沫3插接后固连。
[0012]本技术进一步的技术方案是：所述翼梁加强筋8分为前加强筋条和后加强筋条，前加强筋条设置在翼梁宽度的25％
±
3％，后加强筋条设置在翼梁宽度的70％
±
3％。
[0013]本技术进一步的技术方案是：所述翼梁加强筋8宽度与高度比例为3：1。
[0014]本技术进一步的技术方案是：所述机翼接头1上与翼梁泡沫3连接的端面加工凹槽，并在与翼梁泡沫3插接后进行胶结。
[0015]本技术进一步的技术方案是：所述机翼结构采用二次模压成型。
[0016]专利技术效果
[0017]本技术的技术效果在于：本技术专利具有以下优点：
[0018]1本专利所述的机翼结构，翼梁采用变截面铺层，从翼梁根部到翼尖逐渐过渡，有效提高了翼梁结构效率，能够最大限度的降低结构重量。
[0019]2本专利中的翼梁为盒型梁结构，通过综合翼梁抗弯和抗扭承载要求，将翼梁前缘布置在弦长15％～20％之间，翼梁后缘布置在弦长70％～75％之间，并为了满足翼梁抗弯强度要求，在盒型结构内部设置展向的加强筋。
[0020]3本专利中机翼结构采用二次模压成型，有效的减少了机翼的零部件和连接件，从而减少了螺栓孔和铆钉孔，避免了应力集中现象，有效了提高了机翼强度和结构稳定性。
[0021]4采用本专利的结构形式，工艺设备简单，制造、装配工作量小，机翼制造成本低。
附图说明
[0022]图1为本技术机翼结构组成示意图。
[0023]图2为本技术结构剖面示意图。
[0024]图3为本技术机翼接头与翼梁泡沫示意图。
[0025]图中：1是机翼接头，2是翼梁，3是翼梁泡沫，4是前缘泡沫，5是后缘泡沫，6 是蒙皮，7是螺钉连接孔，8是翼梁加强筋条。
具体实施方式
[0026]在本技术的描述中，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技术和简化描述，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技术的限制。
[0027]参见图1
‑
图3，本技术采取的技术方案如下：
[0028]一种轻质高强度复合材料机翼结构由机翼接头、蒙皮、翼梁、翼梁泡沫、前缘泡沫、后缘泡沫组成。其中，机翼接头采用金属材料机加成型；翼梁为盒型结构，采用复合材料单向带预浸料缠绕成型，沿着翼展方向，翼梁设置加强筋条。此外翼梁采用变厚度设计，翼梁厚度从翼根到翼尖逐渐变薄；前后缘泡沫用于机翼维形；蒙皮采用复合材料编织布。
[0029]整个机翼通过机翼接头与机身采用螺栓连接。
[0030]该整体成型机翼结构采用两次成型技术，分别为翼梁模压成型和机翼整体模压成型。
[0031]翼梁模压：翼梁接头、翼梁泡沫以及翼梁在模具中模压成型；
[0032]机翼整体模压：待翼梁固化后，再与前缘泡沫、后缘泡沫、机翼蒙皮在另一副模具中通过共固化模压成型。
[0033]机翼接头1采用金属材料机加成型，为了减轻接头重量，接头上设置减轻槽。机翼接头1与翼梁泡沫3连接的端面加工凹槽，机翼接头1与翼梁泡沫3插接后胶结固定。
[0034]翼梁2为盒型梁结构，为该机翼主要承载零件，综合翼梁抗弯和抗扭承载要求，翼梁前缘布置在弦长15％～20％之间，翼梁后缘布置在弦长70％～75％之间。为了提高翼梁抗弯强度，翼梁盒式结构内表面设置有翼展方向的加强筋条8，加强筋条采用碳丝填充，前加强筋条大约设置在翼梁宽度的25％左右，后加强筋条大约设置在翼梁宽度的70％左右，
筋条宽度与高度比例一般为3：1左右，加强筋条的宽度和高度可根据机翼载荷、机翼高度适当调整。此外，为了最大限度的减轻机翼重量，提高机翼结构效率，根据机翼载荷分布，翼梁采用变厚度结构，厚度从翼根到翼尖逐渐变薄；
[0035]翼梁泡沫3采用硬泡沫机加成型，由于翼梁2为变厚度铺层，因此翼梁泡沫为阶梯形状。此外，翼梁泡沫上加工凹槽，用来布置翼梁加强筋条。
[0036]该复合材料无人机机翼结构制造过程分为翼梁模压成型和机翼模压成型，在加工过程中涉及到树脂固化成型的过程，固化完成后需要进行性能检测或无损检测，以确保制件合格。
[0037]本技术结构成型过程如下：
[0038]1模具制造：根据机翼外形尺寸、翼梁设计尺寸、复合材料性能参数、以及材料缩比系数，进行翼梁模具制造和机翼模具制造。
[0039]2翼梁2芯模成型：机翼接头1、翼梁泡沫3分别机加成型。然后将机翼接头1 与翼梁泡沫3胶结，胶结完成后作为翼梁2成型的芯模。
[0040]3翼梁2成型：在翼梁芯模上缠绕单向带预浸料，并填充碳丝加强筋条。在铺层过程中，采用抽真空预压实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻质高强度复合材料机翼结构，其特征在于，包括机翼接头(1)、翼梁(2)、翼梁泡沫(3)、前缘泡沫(4)、后缘泡沫(5)、蒙皮(6)和翼梁加强筋(8)；所述翼梁(2)为盒式结构，翼梁(2)的前缘布置在弦长15％～20％之间，翼梁(2)的后缘布置在弦长70％～75％之间，且翼梁前缘和翼梁后缘均对应连接有前缘泡沫(4)和后缘泡沫(5)，前缘泡沫(4)、翼梁(2)以及后缘泡沫(5)外部贴附蒙皮(6)；所述翼梁(2)厚度沿展向从翼根到翼尖逐渐变薄，并在翼梁(2)的内侧上表面以及下表面设置有沿翼展方向的翼梁加强筋(8)；所述翼梁泡沫(3)填充于翼梁(2)盒式结构内部，且在翼梁泡沫(3)的上表面以及下表面对应位置加工凹槽，用于布置翼梁加强筋(8)；所述机翼接头...

【专利技术属性】
技术研发人员：周颖，
申请(专利权)人：西安科为实业发展有限责任公司，
类型：新型
国别省市：