机翼结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型适用于飞行器【技术领域】，提供了一种机翼结构，包括翼体，所述翼体包括载体和尖劈部件，所述尖劈部件自后端向前截面尺寸逐渐缩小，所述尖劈部件的后端连接于所述载体，所述尖劈部件的外侧具有吸波材料层，所述吸波材料层包括至少两层叠设的吸波结构。本实用新型所提供的机翼结构，机翼前缘设置有低RCS的尖劈部件，并采用吸波材料层与低RCS形状的尖劈部件结合，吸波效果非常好，可以使雷达波入射到机翼表面产生散射的同时，吸收掉产生镜面反射的电磁波，而且具有超宽频吸波性能，使RCS值降低。
【专利说明】机翼结构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于飞行器【技术领域】，尤其涉及一种机翼结构。
【背景技术】
[0002]低的飞机雷达特征信号可以有效降低载机的电磁散射，使敌方雷达接收机的信噪比变差，并可以在不增加己方干扰机功率的情况下增加干扰距离(烧穿距离)，降低被敌方雷达发现的概率，从而在两个方面提高飞机生存力。当雷达波照射到机体表面上时，在不同部位根据各部位分布的形状将发生镜面散射(具有较大的平面部分)、边缘(复合面与面的相交处)及尖端(翼尖、鼻尖等尖劈状物体)绕射和爬行波(沿机体表面传播)等。在一些特殊的部位各种散射源很可能相互叠加共同作用形成一个强散射点源。
[0003]飞机的机翼是机体的重要组成部分，一般安装在机身上，其主要作用是产生升力，同时机翼内也可以布置弹仓和油箱，在飞行中可以收藏起落架。另外，在机翼上还安装有改善起飞和着陆性能的襟翼和用于飞机横向操纵的副翼，有的还在机翼前缘装有缝翼等增加升力的装置。不同形式的机翼对于飞机本身的飞行性能及雷达隐身特性都有不同的影响。同时机翼也是机体RCS(Radar Cross section,缩写RCS，雷达散射截面)产生的重要来源，
[0004]在不改变机翼动力性能方面降低其RCS值至关重要，尤其是在军用飞机方面，需求急为迫切。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种机翼结构，其可降低机翼的RCS值。
[0006]本实用新型是这样实现的:一种机翼结构，包括翼体，所述翼体包括载体和尖劈部件，所述尖劈部件自后端向前截面尺寸逐渐缩小，所述尖劈部件的后端连接于所述载体，所述尖劈部件的外侧具有吸波材料层，所述吸波材料层包括至少两层叠设的吸波结构。
[0007]可选地，所述吸波结构包括多个矩阵排列的叠层单元。
[0008]可选地，所述叠层单元包括依次叠层设置的第一基板、第一导电材料层、第二基板和第二导电材料层。
[0009]可选地，所述吸波材料层还包括金属底板，所述叠层单元中的第一基板与所述金属底板相贴。
[0010]可选地，所述第一导电材料层的外形尺寸小于所述第一基板的外形尺寸；所述第二导电材料层的外形尺寸小于所述第二基板的外形尺寸；所述第二导电材料层的外形尺寸小于所述第一导电材料层的外形尺寸。
[0011]可选地，所述第一基板和所述第二基板上设置有蜂窝结构或者所述第一基板和所述第二基板采用泡沫材料制成。
[0012]可选地，所述吸波材料层的外侧覆盖有蒙皮层。
[0013]可选地，所述载体具有上翼面、下翼面和前端面，所述上翼面的前端、下翼面的前端分别连接于所述前端面的两端，所述上翼面的后端连接于所述下翼面的后端，所述上翼面、下翼面和前端面合围形成所述载体，所述尖劈部件固定连接或一体成型于所述载体的前端面。
[0014]可选地，所述尖劈部件呈壳状，其包括上壳面和下壳面，所述下壳面的前端与所述下壳面的前端连接，所述上壳面和下壳面的后端固定连接于所述载体的前端面。
[0015]可选地，所述尖劈部件呈实心块状且一体成型于所述载体的前端面。
[0016]本实用新型所提供的机翼结构，机翼前缘设置有低RCS的尖劈部件，并采用吸波材料层与低RCS形状的尖劈部件结合，吸波效果非常好，可以使雷达波入射到机翼表面产生散射的同时，吸收掉产生镜面反射的电磁波，而且具有超宽频吸波性能，使RCS值降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型实施例一提供的机翼结构的剖面示意图；
[0018]图2是本实用新型实施例一提供的机翼结构中载体和尖劈部件的剖面示意图；
[0019]图3是本实用新型实施例一提供的机翼结构中吸波材料层的叠层单元的侧视图；
[0020]图4是本实用新型实施例一提供的机翼结构中叠层单元的第一基板和第一导电材料层的平面示意图；
[0021]图5是本实用新型实施例一提供的机翼结构中叠层单元的第二基板和第二导电材料层的平面示意图；
[0022]图6是本实用新型实施例一提供的机翼结构中吸波材料层的宽频吸波超材料反射率曲线；
[0023]图7是本实用新型实施例一提供的机翼结构设置吸波材料层前后的RCS对比测试图；
[0024]图8是本实用新型实施例二提供的机翼结构的剖面示意图；
[0025]图9是本实用新型实施例二提供的机翼结构中载体和尖劈部件的剖面示意图；
[0026]图10是本实用新型实施例二提供的机翼结构中吸波材料层的宽频吸波超材料反射率曲线；
[0027]图11是本实用新型实施例二提供的机翼结构设置吸波材料层前后的RCS对比测试图。
【具体实施方式】
[0028]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0029]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0030]还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
[0031]实施例一:[0032]如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种机翼结构，包括翼体1，翼体I包括载体11和尖劈部件12。尖劈部件12自后端向前截面尺寸逐渐缩小，尖劈部件12的前端可呈尖状，尖劈部件12向机翼前方方向的截面是逐渐缩小的，以减小在前方方向的镜面反射面积。尖劈部件12的后端连接于载体11，尖劈部件12的外侧具有吸波材料层13，吸波材料层13包括至少两层叠设的吸波结构130，吸波材料层13可作为多层复合超材料，其吸波效果好，利于降低机体的RCS (Radar Cross section,雷达散射截面),可以有效降低载机的电磁散射，飞机雷达特征信号低，使敌方雷达接收机的信噪比变差，并可以在不增加己方干扰机功率的情况下增加干扰距离(烧穿距离)，降低被敌方雷达发现的概率。
[0033]具体地，如图1?图3所示，吸波结构130包括多个矩阵排列的叠层单元130，通过设置多个沿尖劈部件12外部形状相邻排列的叠层单元130，且叠层单元130具有两层或两层以上，进一步提高了吸波材料层13的吸波效果，利于进一步降低RCS。
[0034]具体地，如图3所示，叠层单元130包括依次叠层设置的第一基板131、第一导电材料层132、第二基板133和第二导电材料层134。每一个叠层单元130可包括依次叠层设置的一个第一基板131、一个第一导电材料层132、一个第二基板133和一个第二导电材料层134。第一导电材料层132的下端面可通过粘接等加工工艺附着于第一基板131的上端面，第二基板133的下端面可通过粘接等加工工艺附着于第一导电材料层132的上端面，第二导电材料层134的下端面可通过粘接等加工工艺附着于第二基板133的上端面。第一导电材料层132与第二导电材料层134可以采用不同匹配特性的材料制成，对不同频段的电磁波具有较好的电磁匹配特性，第一导电材料层132与第二导电材料层134结合第一基板131、第二基板133形成两层电阻屏，综合各层的效应从而达到较佳的吸波效果，可以针对不同频点或者比较宽的频段达到较好的吸波效果，吸波效果好的频段比较宽。
[0035]上述吸波材料层13可作为超材料层，是一种以人造微结构为基本单元并以特定方式进行空间排布的具有特殊电磁响应的材料结构，其对电磁响应的特征往往不取决于其构成材料的本征性质，而是由其人造微结构的特征所决定，并且超材料可以在一定范围内实现普通材料无法具备的折射率、磁导率以及吸波极化性能，从而可以有效控制电磁波的传播特性。
[0036]具体地，如图3所示，第一基板131、第二基板133可采用相同材质的材料制成。第一基板131、第二基板133可以采用具有较高介电常数的板材制成，优选采用介电常数在6至16之间的基板制成，例如罗杰斯公司生产的牌号为R03006的板材。当然，第一基板131、第二基板133也可采用不同材质的材料制成，其介电常数也可以根据实际情况设定为其它合适的范围，也可选用其它合适的板材。
[0037]具体地，如图3所示，如图1?图3所示，吸波材料层13还可包括金属底板135，金属底板135也称金属反射板,金属底板135可与尖劈部件12的外侧相贴。叠层单兀130中的第一基板131与金属底板135相贴,形成了 Salisbury屏。所谓Salisbury屏,指金属底板135与电阻屏的组合结构。第一基板131的下端面可通过粘接等加工工艺附着于金属底板135。金属底板135的外形可以与第一基板131的外形相同。可以改变吸波结构130的整体匹配性能和损耗性能，多层的电阻屏相互间的耦合以及阻抗的匹配效果好。图6是本实施例提供的机翼结构中吸波材料层的宽频吸波超材料反射率曲线。
[0038]具体地,如图3?图4所不,第一导电材料层132的外形尺寸小于第一基板131的外形尺寸，且第一导电材料层132设置于第一基板131的中央处。
[0039]具体地，如图3?图5所示，第二导电材料层134的外形尺寸可小于第二基板133的外形尺寸，且第二导电材料层134设置于第二基板133的中央处。
[0040]具体地，如图3?图5所示，第二导电材料层134的外形尺寸可小于第一导电材料层132的外形尺寸。以达到更好的吸波效果
[0041]具体地，如图3?图5所示，第一基板131的外形尺寸与第二基板133的外形尺寸相等，第一基板131、第二基板133可对齐设置。
[0042]具体地，叠层单元130还可包括叠层设置的第三基板和第三导电材料层或/和第四基板和第四导电材料层等，基板和导电材料层的层数可设置为两层或两层以上。
[0043]具体地，第一基板131和/或第二基板133上设置有蜂窝结构，以减轻产品重量，产品面密度可不超过1.5kg/平方米。
[0044]另外，第一基板131和/或第二基板133采用泡沫材料制成，以减轻产品重量，产品面密度可不超过1.5kg/平方米。吸波材料层13的厚度仅5_时便能实现宽频较高反射率设计，
[0045]具体地，如图2所示，吸波材料层13的外侧覆盖有蒙皮层14，蒙皮层14包覆于吸波材料层13且与载体11之间平滑过渡连接，以进一步降低RCS。
[0046]具体地，如图1和图2所示，载体11具有上翼面111、下翼面112和前端面113，上翼面111、下翼面112可呈弧面状等合适形状，前端面113可呈平面状。载体11可采用金属等合适材料制成。上翼面111的前端、下翼面112的前端分别连接于前端面113的上下两端，上翼面111的后端连接于下翼面112的后端，上翼面111、下翼面112和前端面113合围形成载体11，尖劈部件12固定连接或一体成型于载体11的前端面113，尖劈部件12的尖端朝前。
[0047]具体地，如图1和图2所示，尖劈部件12呈壳状，其包括上壳面121和下壳面122，下壳面122的前端与下壳面122的前端连接，上壳面121和下壳面122的后端固定连接于载体11的前端面113，减轻了机翼的重量且降低了机翼的镜面反射面积。尖劈部件12可一体成型。
[0048]本实用新型所提供的机翼结构，机翼前缘设置有低RCS的尖劈部件12，利用设计全新的频低RCS机翼前缘。并采用基于超材料的吸波材料层13与低RCS形状结合，吸波效果非常好，更为关键的为吸波材料层13在满足以上要求的同时，吸波材料层13的厚度及重量也比较理想。可以根据实际情况通过调整厚度调整相应工作频率。可以使雷达波入射到机翼表面产生散射的同时，吸收掉产生镜面反射的电磁波，而且具有超宽频吸波性能，其应用领域比较广，可用于各种航天器。
[0049]本实用新型中，吸波材料层13在宽频范围内吸波效果比较理想，在1-18GHZ内RCS降低非常明显，如图7所示，在S与C波段降低的非常明显，达10dB，有些频点达到20dB以下，在不改变机翼动力性能的前提下降低了其RCS值，图7中最上方的实线为未设置吸波材料层13时机翼与载体的反射率曲线；下方的实线为设置有吸波材料层13时机翼与载体的反射率曲线，图7中点划线为目标反射率曲线。
[0050]实施例二:
[0051]与实施例一中尖劈部件不同，本实施例中，如图8和图9所示，尖劈部件12’也可以呈实心块状且一体成型于载体11’的前端面，尖劈部件12’的截面可呈三角形。本实施例中，尖劈部件12的截面呈等腰三角形，且该等腰三角形的底面一体成型于载体11的前端面。当然，尖劈部件12的两侧也可设置为弧面等合适结构形状。吸波材料层13’包覆于尖劈部件12’的外侧，蒙皮层14’包覆于吸波材料层13’且与载体11’之间平滑过渡连接。图10是本实施例提供的机翼结构中吸波材料层的宽频吸波超材料反射率曲线。图11中最上方的实线为未设置吸波材料层13时机翼与载体的反射率曲线；下方的实线为设置有吸波材料层13时机翼与载体的反射率曲线，图11中点划线为目标反射率曲线。
[0052]以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种机翼结构，包括翼体，其特征在于，所述翼体包括载体和尖劈部件，所述尖劈部件自后端向前截面尺寸逐渐缩小，所述尖劈部件的后端连接于所述载体，所述尖劈部件的外侧具有吸波材料层，所述吸波材料层包括至少两层叠设的吸波结构。
2.如权利要求1所述的机翼结构，其特征在于，所述吸波结构包括多个矩阵排列的叠层单元。
3.如权利要求2所述的机翼结构，其特征在于，所述叠层单元包括依次叠层设置的第一基板、第一导电材料层、第二基板和第二导电材料层。
4.如权利要求3所述的机翼结构，其特征在于，所述吸波材料层还包括金属底板，所述叠层单元中的第一基板与所述金属底板相贴。
5.如权利要求3所述的机翼结构,其特征在于,所述第一导电材料层的外形尺寸小于所述第一基板的外形尺寸；所述第二导电材料层的外形尺寸小于所述第二基板的外形尺寸；所述第二导电材料层的外形尺寸小于所述第一导电材料层的外形尺寸。
6.如权利要求3所述的机翼结构，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板上设置有蜂窝结构或者所述第一基板和所述第二基板采用泡沫材料制成。
7.如权利要求1所述的机翼结构，其特征在于，所述吸波材料层的外侧覆盖有蒙皮层。
8.如权利要求1至7中任一项所述的机翼结构，其特征在于，所述载体具有上翼面、下翼面和前端面，所述上翼面的前端、下翼面的前端分别连接于所述前端面的两端，所述上翼面的后端连接于所述下翼面的后端，所述上翼面、下翼面和前端面合围形成所述载体，所述尖劈部件固定连接或一体成型于所述载体的前端面。
9.如权利要求8所述的机翼结构，其特征在于，所述尖劈部件呈壳状，其包括上壳面和下壳面，所述下壳面的前端与所述下壳面的前端连接，所述上壳面和下壳面的后端固定连接于所述载体的前端面。
10.如权利要求8所述的机翼结构，其特征在于，所述尖劈部件呈实心块状且一体成型于所述载体的前端面。
【文档编号】B64C3/10GK203512020SQ201320647235
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】不公告发明人 申请人:深圳光启创新技术有限公司