专利名称：半柔性半刚性机翼的微型飞行器的制作方法
技术领域：
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本发明涉及一种半柔性半刚性机翼的微型飞行器。
背景技术：
微型飞行器是比无人机和航模飞机更小的一种小尺寸飞行器。在军事、民用方面具有十分广阔的应用前景。在军事方面，微型飞行器可以装备到排一级士兵，进行低空军事侦察、监视和战场损伤评估；当作反辐射和微型攻击武器，摧毁敌方雷达等电子设施以及携带微型战斗部进行攻击；用于目标搜索和通信中继；进行生化探测，并标定危险区域等。在民用方面，微型飞行器可以用于交通监控、边境巡逻、森林及野生动植物勘测、航空摄影、输电线路检查、环境监测、气象监测、森林防火监测等。正是由于微型飞行器在军事和民用方面的极其广阔的应用前景和使用价值，得到了世界上许多研究者的极大关注，很快成为国际上新的研究热点。
在我国，微型飞行器的研究处在初期发展阶段，虽然有许多研究机构和学者在已经做了大量的研究工作，但是总体来说还没有研制出可以真正实用化的微型飞行器。与内燃机相比，电动机具有噪音小、使用简单、可靠性高等，因此，发展以电动机为动力的电动微型飞行器成为微型飞行器发展的主流和趋势。
目前，国内外的固定翼微型飞行器主要有柔性翼微型飞行器和刚性翼微型飞行器两大类别。刚性翼微型飞行器机翼的刚度远远大于柔性翼微型飞行器，其结构一般是盒段式机翼，具有较强的抗弯扭能力；而柔性机翼一般是带弹性骨架、薄曲面形式，机翼抗弯扭能力差，易于变形。
与刚性机翼相比较，柔性翼飞行器能够适应气流状况，飞行较平缓。当柔性飞行器受到正面速度扰动，飞行速度会突然增加时，速度的增加会使形状改变并最终导致升力系数减小，但因为速度较高，机翼仍然保持几乎相同的升力。一旦飞行速度减小，机翼会恢复到原始结构形状。如果是速度受到相关扰动而减小，迎角就会增大，机翼的变得更加有效，使得接近恒定的升力得到恢复。这实际效果就是飞行过程非常平稳。但是柔性翼微型飞行器装载设备不便，结构强度偏低；刚性翼微型飞机在设备装载和结构强度方面较好，但飞行稳定性略差。
发明内容为克服现有技术中柔性翼微型飞行器装载设备不便，结构强度偏低，而刚性翼微型飞机飞行稳定性差的不足，本发明结合两类型飞行器的特点，提出了一种半柔性半刚性机翼的微型飞行器。
本发明包括机身、机翼、垂直安定面和副翼，采用翼/身融合体，其特征在于一、机翼的平面形状为八角形，分为中翼和外翼；二、中翼采用盒段结构，位于机身中轴线上，和机身合为一体，即中翼同时也是机身，且在中翼下表面有机载设备集成板的安装槽；三、外翼为两个，分列在中翼的两侧；用弹性材料制作肋条构成外翼的骨架，以具有伸缩性的薄膜制作外翼蒙皮，使外翼形成柔性结构，并由两根长桁通过中翼将两个外翼相连接。
本发明利用柔性翼的自适应特性来提高微型飞机的抗突风干扰能力。机翼的外翼采用薄膜柔性翼结构，利用柔性翼结构的自适应抗风性能好的特点来提高微型飞机的飞行稳定性；中翼采用刚性复合材料，容积大，便于装载机载设备。本发明具有结构强度高，飞行稳定性好的特点，为军事侦察、监视和战场损伤评估提供一种微型的飞行平台。
附图1是半柔性半刚性机翼的微型飞行器结构示意图(俯视图)；附图2是半柔性半刚性飞行器主视图和仰视图；附图3是半柔性半刚性飞行器柔性机翼结构示意图。
其中1-动力系统2-中翼 3-柔性外翼 4-垂直安定面 5-副翼6-设备集成板 7-副翼操纵连杆 8-舵片 9-长桁10-根肋11-侧肋 12-桁条具体实施方式
本实施例是一种半柔性半刚性机翼的微型飞行器。
本实施例包括机身、机翼、垂直安定面4和副翼7，采用翼/身融合体，其中机翼的平面形状为翼展为25cm，根弦长25cm，尖弦12.5cm，前缘后掠45°的八角形；将机翼分为外翼3和中翼2，中翼2采用刚性结构，同时也是机身；外翼3有两个，为柔性结构，分别位于中翼2的两侧；柔性外翼3的骨架由等间距均匀分布根肋10和侧肋11组成；并由两根长桁9通过中翼2将两个外翼连接。
本实施例的中翼2采用高密度泡沫，表面以透明胶带粘帖加固结构强度；柔性机翼骨架采用树脂基碳纤维复合材料，蒙皮采用聚乙烯薄膜。
实施中一、制作中翼2。用桐木片制作两个翼型靠模，该靠模的弦长为25cm；用高密度泡沫板制做一25cm×12.5cm×5cm的立方体，将翼型靠模的弦长对称的粘贴在立方体最长边的两侧表面上，并依据靠模的形状切割立方体，使之形成中翼翼型；在机翼翼型的下表面切割出安装设备集成板6的安装槽；在中翼2的上下表面贴一层透明胶带，以加强结构，并使表面更加光滑；为了方便与柔性外翼3的装配，在中翼2的上表面安装长桁9和根肋10的位置处切有4mm宽、1mm深的装配槽。完成上述制作后，即形成机体结构中段。
二、用轻木制作垂直安定面4和副翼5，并在表明贴透明胶带来进行加强。
三、制作柔性外翼3(附图2)。
柔性外翼结构的主体骨架采用碳纤维复合材料，表面覆以聚乙烯薄膜作为蒙皮。为了保证结构外形的对称性和结构受力形式的合理性，将左右两部分柔性翼作为一个整体结构设计和制作。两个柔性外翼骨架由等间距均匀分布的8根桁条和间距为20mm的根肋10和侧肋11组成。两个柔性外翼3在中翼2处由二根间距160mm的长桁9相连成为一个受力自平衡结构。具体过程为①铺图将柔性外翼3的骨架结构图固定在制作模具上，要尽量保证图纸与模具内表面的紧密切合；②上蜡在图纸上打蜡；③制剂取1∶1的环氧树脂胶和固化剂，调制均匀；④铺设用碳纤维丝在调制好的固化剂中进行浸泡后粘贴在图纸上，并固化成型；⑤修型对固化成型的碳骨架结构修剪、打磨，使表面尽量光滑；⑥铺膜将聚乙烯塑料薄膜粘贴在碳骨架的上表面并固化成型；⑦成型对固化成型后的柔性机翼进行修剪，完成柔性翼的制作。
四、制作设备集成板6分别将控制电路、电池、接收机和舵机等机载设备固定在轻木板，该轻木板的大小以可以嵌装在位于中翼2下表面的安装槽为宜；固定时应满足飞机设计重心要求，并考虑轴线对称。
五、装配(图6)首先，将柔性外翼3粘贴在位于中翼2上表面的安装槽内，再将垂直安定面4沿轴线方向粘贴在中翼2后段上表面中心处；将两个副翼5通过铰链安装在中翼2的后缘处，两个舵片8分别沿轴线方向粘贴在副翼5中心线上；再将电机安装在中翼2的前端轴线位置，将设备集成板6嵌装在位于中翼2下表面的安装槽内，并用胶带固定；将副翼操纵杆7的一端穿入舵片8上的穿孔内，使之与舵片8相连接，另一端穿入位于设备集成板6上的舵片穿孔内，与舵机相连接。为了增加连接强度和机体表面的光洁度，成型后的机体表面贴一层透明胶带。
权利要求1.一种半柔性半刚性机翼的微型飞行器，包括机身、机翼、垂直安定面和副翼，采用翼/身融合体，其特征在于机翼的平面形状为八角形，分为中翼(2)和两个外翼(3)，其中a.中翼(2)采用盒段结构，位于机身中轴线上，和机身合为一体，即中翼(2)同时也是机身；b.外翼(3)为柔性结构，分列在中翼(2)的两侧，并通过两根长桁(9)过中翼(2)将两个外翼相连接。
2.如权利要求1所述半柔性半刚性机翼的微型飞行器，其特征在于中翼(2)下表面有机载设备集成板(6)的安装槽。
专利摘要本实用新型是一种半柔性半刚性机翼的微型飞行器。为克服现有柔性翼微型飞行器装载设备不便，结构强度偏低，而刚性翼微型飞机飞行稳定性差的不足，本新型结合两类飞行器的特点，将机翼分为中翼(2)和外翼(3)，且中翼(2)采用盒段结构，位于机身中轴线上，和机身合为一体，即中翼同时也是机身；位于中翼(2)两侧的外翼(3)为柔性结构并通过两根长桁(9)过中翼(2)将两侧外翼(3)相连接。本新型利用柔性翼的自适应特性来提高微型飞机的抗突风干扰能力。提高了微型飞机的飞行稳定性；中翼采用刚性结构，容积大，便于装载机载设备，具有结构强度高，飞行稳定性好的特点，为军事侦察、监视和战场损伤评估提供一种微型的飞行平台。
文档编号B64C39/00GK2895245SQ200620078240
公开日2007年5月2日 申请日期2006年1月13日 优先权日2006年1月13日
发明者宋笔锋, 李占科, 张怡哲, 肖国东, 张亚锋, 王利光, 郭庆 申请人:西北工业大学