[发明专利]无人机机翼一体复合梁结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种无人机机翼一体复合梁结构及其制造方法。包括由沿梁延伸方向的缘条基材、腹板基材、方形基材和内部填充层构成的梁实体结构以及包覆在梁实体结构外的缘条加强层和腹板加强层，两块平行的腹板基材分别支撑在两块平行的缘条基材之间两侧，两块缘条基材和两块腹板基材相搭建形成的中间腔中设置内部填充层和位于内部填充层两端的方形基材，由此形成梁实体结构；并在缘条基材的外表面覆有缘条加强层，在缘条加强层和实体结构的外表面包覆腹板加强层，腹板基材外侧面开有用于与翼肋相连接的定位孔。本发明结构简单，合理，制作成本低，能够满足大展弦比无人机机翼对梁的抗弯，抗扭要求。

技术领域

本发明属于航空工程结构技术领域，尤其涉及一种无人机机翼一体复合梁结构及其制造方法。

背景技术

追求长航时的无人机，多采用高展弦比的设计，以降低诱导阻力，提高升阻比。但是，大展弦比的机翼，其根部需要承受巨大的弯矩，及扭转力矩。翼梁作为机翼的主要受力件，对机翼的强度起到了至关重要的作用。目前大展弦比的机翼的翼梁制造方法多为模造：翼梁的上下缘条及腹板一般为全碳纤维或玻璃钢材料在模具中成型。此法得到的翼梁，强度高，且翼梁各处的强度分布，可以通过改变纤维铺层的数量，方向来实现。但是，因为制作过程需要匹配翼梁形状的模具，及配套设备，成本居高不下。所以需要一种制作方便，结构合理，容易推广的新型翼梁。

发明内容

本发明的目的是提供了一种无人机机翼一体复合梁结构及其制造方法，实现了低成本、制作方便、结构合理和容易推广的新型翼梁，其性能满足大展弦比机翼对梁强度的要求。

本发明采用的技术方案是：

一、一种无人机机翼一体复合梁结构：

包括由沿梁延伸方向的缘条基材、腹板基材、方形基材和内部填充层构成的梁实体结构以及包覆在梁实体结构外的缘条加强层和腹板加强层，两块平行的腹板基材分别支撑在两块平行的缘条基材之间两侧，两块缘条基材和两块腹板基材相搭建形成的中间腔中设置内部填充层和位于内部填充层两端的方形基材，由此形成梁实体结构；并在缘条基材的外表面覆有缘条加强层，在缘条加强层和实体结构的外表面包覆腹板加强层，腹板基材外侧面开有用于与翼肋相连接的定位孔。

基材的作用在于定型及承受抗压。

所述的缘条基材、方形基材、腹板基材和内部填充层采用木质材料或抗压泡沫，缘条加强层和腹板加强层采用纤维增强复合材料。

纤维增强复合材料具体是采用碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维活着尼龙纤维等增强型纤维。

制作过程中，所述缘条加强层和腹板加强层均与梁实体结构外表面的缘条基材和通过胶粘剂粘一起。

所述的缘条加强层和腹板加强层沿梁延伸方向的截面尺寸沿展向渐变，尺寸从根部至梢部由大变小。

所述的胶粘剂是不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂或者结构胶。

所述的内部填充层采用木材、抗压的泡沫(PMI，XPS)或蜂窝夹芯层。

所述的腹板加强层是由加强纤维以网格的形状缠绕在梁实体结构外侧形成。

二、一种无人机机翼一体复合梁结构制造方法：

1)取片材作为梁实体结构上、下缘的缘条基材，切割打磨处理；

2)取纤维增强复合材料沿翼展方向按照受力情况非均匀地置于缘条基材外表面，再在纤维增强复合材料上加适量树脂胶，对材料进行定位处理后放置在长条形的真空袋中，抽真空待胶水固化，使得在缘条基材表面制成缘条加强层；

3)取出固化后表面已具有缘条加强层的缘条基材，修边和打磨至合适尺寸；

4)将缘条基材与各自的方形基材胶粘形成T型结构，在两个T型结构之间连接内部填充层，再与腹板基材用胶粘成一体；