小型无人机轻型机翼的制作方法

本实用新型涉及无人机领域，特别涉及一种小型无人机轻型机翼。

背景技术：

无人飞机作为当今国际航空领域发展的一个热点，只有尽可能地降低结构重量，才能满足其低成本、长航时、大过载及高机动的要求。机翼作为无人机主承力结构，承担了无人机大约的气动载荷，是主要的升力部件，其结构性能对整个无人机的飞行性能起着决定性的作用。因此，在保证结构强度的情况下，具有轻量化、高刚度特性的机翼结构是提高无人机各项性能的关键要素。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种小型无人机轻型机翼，机翼的翼梁和蒙皮采用复合材料，使得机翼具有高比强度、高比模量、力学性能可设计性、易于整体成型加工以及隐身等优良特性。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种小型无人机轻型机翼，所述机翼包括蒙皮、翼梁和翼肋，所述翼梁包括前梁、中梁和后梁，所述前梁、中梁和后梁的横截面均呈i字形，所述前梁、中梁和后梁均包括腹板和垂直于腹板且位于腹板两端的缘条，所述腹板和缘条均有多层轴对称复合材料铺层，所述前梁、中梁和后梁为变截面阶梯梁，在沿机翼轴向方向上，翼梁的截面形状相同，翼梁的厚度逐渐变小，所述前梁、中梁和后梁的材质为碳纤维与环氧树脂，所述蒙皮包括第一面板、第二面板和胶接在两面板之间的轻质芯层，所述第一面板为机翼表层，所述第一面板为碳纤布，所述第二面板为多层复合材料铺层，所述第二面板的材质为碳纤维与环氧树脂。

优选的，所述前梁、中梁和后梁的材质为t700碳纤维与环氧树脂。

优选的，所述单层t700碳纤维与环氧树脂复合材料的厚度为0.15毫米。

优选的，所述碳纤布是由纵向纤维与横向纤维交叉编织而成。

优选的，所述第一面板、第二面板和轻质芯层的厚度比为1：10：12。

优选的，所述轻质芯层采用蜂窝芯层。

本实用新型小型无人机轻型机翼，机翼包括蒙皮、翼梁和翼肋，所述翼梁包括前梁、中梁和后梁，所述前梁、中梁和后梁的横截面均呈i字形，所述前梁、中梁和后梁均包括腹板和平行于腹板且位于腹板两端的缘条，所述腹板和缘条均有多层轴对称复合材料铺层，所述前梁、中梁和后梁为变截面阶梯梁，在沿机翼轴向方向上，翼梁的截面形状相同，翼梁的厚度逐渐变小，所述前梁、中梁和后梁的材质为碳纤维与环氧树脂，所述蒙皮包括第一面板、第二面板和胶接在两面板之间的轻质芯层，所述第一面板为机翼表层，所述第一面板为碳纤布，所述第二面板为多层复合材料铺层，所述第二面板的材质为碳纤维与环氧树脂。本实用新型的机翼中的翼梁和蒙皮采用复合材料，同时翼梁为变截面梁以及复合材料轴对称铺设，机翼的强度增加、变形率减小、机翼的应力分布更加均匀，具有轻量化、高刚度等特性，提高无人机高比强度、高比模量、无人机机翼易于整体成型加工。

附图说明

图1为本实用新型小型无人机轻型机翼的结构示意图；

图2为本实用新型小型无人机轻型机翼的俯视图

图3为本实用新型小型无人机轻型机翼的截面示意图；

图4为本实用新型小型无人机轻型机翼中翼梁的结构示意图；

图5为本实用新型小型无人机轻型机翼中翼梁的截面处铺层方式示意图；

图6为本实用新型小型无人机轻型机翼中翼梁的变截面处铺层方式示意图；

图7为本实用新型小型无人机轻型机翼中蒙皮的结构示意图；

图8为本实用新型小型无人机轻型机翼中轻质芯层的结构示意图；

图中，1-蒙皮、11-第一面板、12-第二面板、13-轻质芯层、14-粘胶层、2-翼梁、21-前梁、22-中梁、23-后梁、24-腹板、25-缘条、3-翼肋。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1和图2所示，一种小型无人机轻型机翼，所述机翼包括蒙皮1、翼梁2和翼肋3，所述翼梁2包括前梁21、中梁22和后梁23，如图3所示，所述前梁21、中梁22和后梁23的横截面均呈i字形，所述前梁21、中梁22和后梁23均包括腹板24和垂直于腹板24且位于腹板24两端的缘条25，如图5所示，腹板24和缘条25均有多层轴对称复合材料铺层，强度增加、变形率减小、机翼的应力分布更加均匀。

如图4和图6所示，所述前梁21、中梁22和后梁23为变截面阶梯梁，在沿机翼轴向方向上，翼梁2的截面形状相同，翼梁2的厚度逐渐变小，所述前梁21、中梁22和后梁23的材质为碳纤维与环氧树脂，所述前梁21、中梁22和后梁23的材质为t700碳纤维与环氧树脂复合材料，复合材料的铺层角度一般为0度、45度、-45度、90度，且层压板各分层厚度为单层材料厚度的整数倍，单层材料厚度一般为定值。在本实施例中，单层t700碳纤维与环氧树脂复合材料的厚度为0.15毫米。

如图7所示，所述蒙皮1包括第一面板11、第二面板12和通过粘胶层14胶接在两面板之间的轻质芯层13，所述第一面板11为机翼表层，所述第一面板11为碳纤布，所述第二面板12为多层复合材料铺层，所述第二面板12的材质为碳纤维与环氧树脂。所述碳纤布是由纵向纤维与横向纤维交叉编织而成。蒙皮1与翼梁2及翼肋3组成若干个封闭的翼盒结构，在封闭的翼盒中蒙皮1主要用来抗扭，为了提高蒙皮1的抗扭刚度，也为了使蒙皮1具有较高的损伤容限性能和抗剥裂性能，在机翼的最外层贴有一层的碳纤布，碳纤布是由纵向纤维与横向纤维交叉编织而成。所述第一面板11、第二面板12和轻质芯层13的厚度比为1：10：12。蒙皮1总厚度为7.3毫米，其中轻质芯层13的厚度为4毫米，表层碳纤布11的厚度为0.3毫米，第二面板12的厚度为3毫米。

如图8所示，所述轻质芯层13采用蜂窝芯层。蜂窝芯层的作用是提高夹层结构的弯曲刚度，使材料远离横截面的中性轴。蜂窝芯层选用的是nomex蜂窝。

本实用新型小型无人机轻型机翼，机翼包括蒙皮1、翼梁2和翼肋3，所述翼梁2包括前梁21、中梁22和后梁23，所述前梁21、中梁22和后梁23的横截面均呈i字形，所述前梁21、中梁22和后梁23均包括腹板24和平行于腹板24且位于腹板24两端的缘条25，所述腹板24和缘条25均有多层轴对称复合材料铺层，所述前梁21、中梁22和后梁23为变截面阶梯梁，在沿机翼轴向方向上，翼梁2的截面形状相同，翼梁2的厚度逐渐变小，所述前梁21、中梁22和后梁23的材质为碳纤维与环氧树脂，所述蒙皮1包括第一面板11、第二面板12和胶接在两面板之间的轻质芯层13，所述第一面板11为机翼表层，所述第一面板11为碳纤布，所述第二面板12为多层复合材料铺层，所述第二面板12的材质为碳纤维与环氧树脂。本实用新型的机翼中的翼梁和蒙皮采用复合材料，同时翼梁为变截面梁以及复合材料轴对称铺设，机翼的强度增加、变形率减小、机翼的应力分布更加均匀，具有轻量化、高刚度等特性，提高无人机高比强度、高比模量、无人机机翼易于整体成型加工。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。