一种复合材料无人机尾翼的制作方法

本实用新型涉及无人机技术领域，具体地说，是一种复合材料无人机尾翼。

背景技术：

目前无人机发展迅速，对于中小型定翼无人机，其尾翼尺寸较小，若按常规飞机的尾翼方案设计，尾翼接头尺寸很小，不易实施拆装操作。同时，常规方案会在机身与尾翼翼根之间留有间隙进行尾翼拆装，飞行时，此间隙需要使用翼身融合整流罩进行整流，增加了无人机的零件数量。最后，常规飞机的尾翼多采用铝合金等金属材料制造，零件数量多，且重量较大，不适宜无人机采用。

基于此，做出本申请案。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种复合材料无人机尾翼。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种复合材料无人机尾翼，其包含蒙皮，前梁，后梁，1#肋，2#肋，3#肋，前固定块，前加强片，后固定块和后加强片，

前梁，后梁，1#肋，2#肋，3#肋与蒙皮之间采用胶接固定；

前固定块与前梁的内侧连接，前加强片与前梁的外侧连接；

后固定块与后梁的外侧连接；后加强片与后梁的内侧连接

尾翼整体通过前固定块和后固定块与机身连接。

所述的蒙皮为碳纤维芳纶纸蜂窝夹芯结构，通过蜂窝材料提高蒙皮刚度，分为左半蒙皮、右半蒙皮，装配时分别与梁、肋粘接，左半蒙皮、右半蒙皮对合后在对缝外侧包覆碳纤维织物进行加强。

所述的前梁采用碳纤维层压板制造，通过结构胶与蒙皮连接，通过螺钉与前固定块连接，通过铆钉与前加强片连接。

所述的后梁采用碳纤维层压板制造，通过结构胶与蒙皮连接，通过螺钉与后固定块连接，通过铆钉与后加强片连接。

所述1#肋、2#肋、3#肋均为复合材料泡沫夹芯结构，通过结构胶与蒙皮连接。

所述的前固定块采用铝合金机加制造，通过螺钉分别与前梁，前加强片和机身连接，特别优选的：在前固定块上的螺钉孔为攻丝螺纹孔，可直接使用螺钉进行连接。

所述的前加强片采用铝合金板制造，通过螺钉与前固定块连接，通过铆钉与前梁连接。

所述的后固定块采用铝合金机加制造，通过螺钉分别与后梁、后加强片和机身连接，特别优选的：在后固定块上的螺钉孔为攻丝螺纹孔，可直接使用螺钉进行连接。

所述的后加强片采用铝合金板制造，通过螺钉与后固定块连接，通过铆钉与后梁连接。

一种复合材料无人机尾翼的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)蒙皮：模具预热后，涂覆脱模剂，待脱模剂干燥后，铺层预浸料和蜂窝，并依次在该预浸料上铺放隔离膜和吸胶棉，抽真空后，热压固化，脱除即得上下分体的座舱；

(2)前梁、后梁采用手工铺贴-真空袋-热压罐成型方式制作5mm厚度碳纤维层压平板，然后使用雕刻机按CAD模型雕刻出相应零件外形；

(3)尾翼肋板采用手工铺贴-真空袋-热压罐成型方式制作标准厚度泡沫夹芯板，其中两侧碳纤维各0.5mm，中心泡沫板4mm，然后使用雕刻机按CAD模型雕刻出相应零件外形；

(4)前固定块、后固定块采用7075铝合金原料按CAD数模数控加工，最后攻丝螺纹孔；

(5)前加强板、后加强板使用2024T3铝合金板按CAD模型进行数控切割。

(6)装配：将一侧蒙皮放置在装配工装上并良好固定；前固定块和后固定块通过定位销固定在相应位置；将前梁、后梁、1#肋、2#肋、3#肋按定位卡板固定在相应位置；使用螺钉将前固定块与前梁2、前加强片连接；使用铆钉将前梁和前加强片连接；使用螺钉将后固定块和后梁、后加强片连接；使用铆钉将后梁与后加强片连接；使用结构胶将前梁、后梁、1#肋、2#肋、3#肋与装配工装上的蒙皮固定；结构胶固化后，使用结构胶将另外一侧蒙皮进行粘接，并使用外形卡板进行加压。

所述的脱模剂为美国AXEL公司的XTEND 19RSS，预浸料为T300级碳纤维织物+环氧树脂预浸料；蜂窝为NOMEX纸蜂窝，泡沫为PMI泡沫，固化温度为130℃～140℃。

本实用新型的工作原理如下：

飞行时，尾翼受到的载荷首先由蒙皮承受；通过蒙皮传递至前梁、后梁；通过前梁、后梁和前加强片、后加强片最终将载荷传递至前加强块和后加强块，并通过前、后加强块与机身连接的螺钉传递至机身。

维护或更换尾翼时，在机身内侧将前固定块与机身连接的螺钉和后固定块与机身连接螺钉拆下，即可将尾翼整体取下，安装时采用相反步骤即可快速安装。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

(1)各部件通过胶接、铆接、螺接等方式构成整体结构，有利于提高整体的强度和刚度。

(2)尾翼与机身采用螺钉连接，尾翼端部和与机身完全贴合，避免了常规尾翼接头方式需要预留的操作间隙，因此也节省了翼身整流罩。同时螺钉连接的方式拆装更加方便快速，利于日常维护和更换尾翼等操作。

(3)本申请的大部分零件均采用复合材料制造，美观，质量轻，强度高，可满足强度要求和使用要求，相比传统金属材料，重量降低20％，紧固件数量减少80％，可有效降低能源消耗，提高无人机的续航能力。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中前固定块、前加强片连接示意图；

图3为本实用新型中后固定块、后加强片连接示意图；

图4为本实用新型梁、肋与蒙皮连接示意图。

附图中的标记为：1.蒙皮；2.前梁；3.后梁；4.1#肋；5.2#肋；6.3#肋；7.前固定块；8.前加强片；9.后固定块；10.后加强片。

具体实施方式

以下提供本实用新型一种复合材料无人机尾翼的具体实施方式。

实施例1

请参见附图，一种复合材料无人机尾翼，结合图1，由蒙皮1、前梁2、后梁3、1#肋4、2#肋5、3#肋6、前固定块7、前加强片8、后固定块9、后加强片10构成。蒙皮1构成尾翼外形，前梁2、后梁按沿尾翼航向布置，1#肋4、2#肋5、3#肋6沿尾翼展向布置，前固定块7、前加强片8布置在前梁2的根部，后固定块9、后加强片10布置在后梁3的根部。

结合图2，前固定块7通过2个M5螺钉与机身固定，前固定块7通过5个M4螺钉与前梁2和前加强片8固定，前加强片8通过7个铆钉与前梁2固定。

结合图3，后固定块9通过1个M5螺钉与机身固定，前固定块9通过4个M4螺钉与后梁3和后加强片10固定，后加强片10通过5个铆钉与后梁3固定。

结合图4，蒙皮1与前梁2、后梁3、1#肋4、2#肋5、3#肋6之间采用结构胶粘接固定。

上述各部件的具体制造方法如下：

(1)制备蒙皮1：蒙皮1分为左蒙皮和右蒙皮两部分，碳纤维预浸料芳纶纸蜂窝夹芯结构，采用阴模手工铺贴-真空袋-热压罐方式成型；在模具型腔表面涂抹脱模剂，并在脱模剂挥发干燥后开始铺层操作，按图纸顺序铺放碳纤维预浸布和蜂窝后，再依次铺放隔离膜和吸胶棉，然后将模具放入真空袋中进行抽真空，最后放入热压罐中进行固化，固化结束后，将蒙皮毛坯从模具中脱出；

(2)制备前梁2、后梁3：碳纤维层压板，采用手工铺贴-真空袋-热压罐成型方式制作5mm厚度碳纤维层压平板，然后使用雕刻机按CAD模型雕刻出相应零件外形；

(3)制备1#肋、2#肋、3#肋：碳纤维泡沫夹芯结构，手工铺贴-真空袋-热压罐成型方式制作标准厚度泡沫夹芯板，其中两侧碳纤维各0.5mm，中心泡沫板4mm，然后使用雕刻机按CAD模型雕刻出相应零件外形；

(4)制备前固定块7、后固定块9：带螺纹孔的铝合金机加件，采用7075铝合金原料按CAD数模加工，最后攻丝螺纹孔。

(5)制备前加强板8、后加强板10：使用2024T3铝合金板按CAD模型进行数控切割。

(6)装配：将一侧蒙皮1放置在装配工装上并良好固定；前固定块7和后固定块9通过定位销固定在相应位置；将前梁2、后梁3、1#肋4、2#肋5、3#肋6按定位卡板固定在相应位置；使用螺钉将前固定块7与前梁2、前加强片8连接；使用铆钉将前梁2和前加强片8连接；使用螺钉将后固定块9和后梁3、后加强片10连接；使用铆钉将后梁3与后加强片10连接；使用结构胶将前梁2、后梁3、1#肋4、2#肋5、3#肋6与装配工装上的蒙皮1固定；结构胶固化后，使用结构胶将另外一侧蒙皮1进行粘接，并使用外形卡板进行加压，确保粘接效果。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。