一种太阳能无人机翼段结构

本申请涉及无人机的领域，尤其是涉及一种太阳能无人机翼段结构。

背景技术：

1、太阳能无人机利用铺贴在机翼和机身表面的太阳能电池将太阳能转化为电能，通过电动机驱动螺旋桨产生飞行动力。为实现跨昼夜飞行，白天多余的电能存储在储能电池中以供夜间飞行需要。为了实现太阳能无人机的长航时飞行，一般采用大展弦比机翼，以获得较大的升阻比。同时需要在机翼和机身表面铺贴尽可能多的太阳能电池组件。机翼是太阳能无人机产生升力的主要部件，承受气动载荷和惯性载荷引起的剪力、弯矩和扭矩。太阳能飞机为减轻结构重量，蒙皮多采用薄膜蒙皮，上翼面和蒙皮共形铺贴的柔性太阳能电池无法承受大的面内剪切载荷，导致太阳能飞机机翼的重量和强度很难兼顾。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种太阳能无人机翼段结构，解决了现有技术中的问题，减轻机翼重量的同时提高机翼的强度。

2、本申请提供的一种太阳能无人机翼段结构采用如下的技术方案：

3、一种太阳能无人机翼段结构，翼段结构包括翼梁和翼肋，所述翼梁包括从无人机机翼的前侧至后侧依次分布的前梁和后梁，所述翼肋包括多排前肋、多排中肋和多排后肋，所述中肋位于前梁和后梁之间，所述前肋位于前梁背对后梁的一侧，所述后肋位于所述后梁背对前梁的一侧，在所述前梁和后梁之间贴近机翼的上翼面和下翼面的区域均设有若干个斜拉杆，所述斜拉杆的两端分别连接前梁和后梁，所述斜拉杆沿所贴近的翼面延伸，且所述斜拉杆和翼肋交叉设置。

4、可选的，所述中肋包括上肋条和下肋条，所述上肋条的两端分别连接靠近上翼面的前梁和后梁，所述下肋条的两端分别连接靠近下翼面的前梁和后梁，相邻两个上肋条之间和相邻两个下肋条之间均设有所述斜拉杆，相邻两个所述上肋条、前梁和后梁围成上框型结构，相邻两个所述下肋条、前梁和后梁围成下框型结构，靠近上翼面的所述斜拉杆的两端分别连接所述上框型结构的对角，靠近下翼面的所述斜拉杆的两端分别连接所述下框型结构的对角。

5、可选的，靠近上翼面的所述斜拉杆相互平行，靠近下翼面的所述斜拉杆相互平行，靠近上翼面的所述斜拉杆和靠近下翼面的所述斜拉杆交叉设置。

6、可选的，所述斜拉杆的端部侧壁抵接所述前梁和后梁的外侧面，所述斜拉杆的两端的端部分别粘接在前梁和后梁上，所述斜拉杆的两端设有冒型筋结构，所述冒型筋结构覆盖且粘接在斜拉杆的端部侧壁以及前梁和后梁上。

7、可选的，所述斜拉杆包括主体部和缠绕在所述主体部外周的碳纤维单向带，所述主体部的材质为50kg/m3的pmi泡沫。

8、可选的，所述前梁和后梁均包括第一腹板、第一缘条和第一斜拉管；

9、所述第一腹板包括实体部和镂空部，所述实体部包括分别对应上翼面和下翼面的侧边部、连接两个所述侧边部的若干个连接部以及设置在所述侧边部上的若干个凸耳部，所述侧边部、连接部和凸耳部之间的空间作为所述镂空部，其中一个所述侧边部上的所述凸耳部位于所述连接部和侧边部的连接位置，另一个所述侧边部上的所述凸耳部位于两个连接部之间；

10、所述侧边部上均设有所述第一缘条，所述前梁和后梁中的其中一个所述第一腹板上的第一缘条向另一个所述第一腹板的一侧凸出；

11、所述第一斜拉管连接两个所述凸耳部，沿所述第一腹板长度方向上相邻的且位于不同的所述侧边部上的两个所述凸耳部之间均设有所述第一斜拉管。

12、可选的，所述第一腹板和第一缘条为碳纤维复合材料层压板，所述第一斜拉管为碳纤维圆管，所述第一斜拉管铺放在第一缘条和第一腹板的所有铺层中间，铺贴完成后进热压罐固化形成前梁或后梁。

13、可选的，所述第一缘条远离第一腹板的一侧上设有翻边结构，所述第一腹板上的两个所述翻边结构沿平行于第一腹板的方向向相互靠近的一侧延伸。

14、可选的，所述前肋和后肋均为圆管桁架式结构。

15、可选的，翼段结构还包括前缘蒙皮，所述前缘蒙皮包裹所有前肋远离前梁的一侧，所述前缘蒙皮上设有沿前梁的长度方向分布的若干间隙，所述前缘蒙皮沿前梁长度方向延伸的边缘的内侧面上设有桁条；

16、翼段结构还包括后缘，所述后缘包裹所有后肋远离后梁的一侧。

17、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

18、本申请中斜拉杆连接前梁和后梁，形成机翼主承力结构。传统机翼结构主要靠前梁、后梁的第一腹板和蒙皮形成的闭室来承受机翼扭矩，太阳能飞机为减轻结构重量，蒙皮多采用薄膜蒙皮，上翼面和蒙皮共形铺贴的柔性太阳能电池也无法承受大的面内剪切载荷。本申请中斜拉杆、前梁和后梁组成的桁架式双梁结构，可以有效提高机翼的扭转刚度，承受机翼主要的扭矩。

19、前梁和后梁为圆管桁架式c型梁，结合了c型梁和圆管桁架梁的特点，第一缘条和第一腹板为碳纤维层压板结构，第一腹板的镂空部形成大面积减重孔，通过碳纤维第一斜拉管的轴向拉压代替第一腹板承受主要的剪力。前梁和后梁均采用共固化成型方案，结合了c型梁结构简单和桁架梁重量轻的优点。

技术特征：

1.一种太阳能无人机翼段结构，翼段结构包括翼梁和翼肋，其特征在于，所述翼梁包括从无人机机翼的前侧至后侧依次分布的前梁(1)和后梁(2)，所述翼肋包括多排前肋(3)、多排中肋(4)和多排后肋(5)，所述中肋(4)位于前梁(1)和后梁(2)之间，所述前肋(3)位于前梁(1)背对后梁(2)的一侧，所述后肋(5)位于所述后梁(2)背对前梁(1)的一侧，在所述前梁(1)和后梁(2)之间贴近机翼的上翼面和下翼面的区域均设有若干个斜拉杆(6)，所述斜拉杆(6)的两端分别连接前梁(1)和后梁(2)，所述斜拉杆(6)沿所贴近的翼面延伸，且所述斜拉杆(6)和翼肋交叉设置。

2.根据权利要求1所述的太阳能无人机翼段结构，其特征在于，所述中肋(4)包括上肋条(41)和下肋条(42)，所述上肋条(41)的两端分别连接靠近上翼面的前梁(1)和后梁(2)，所述下肋条(42)的两端分别连接靠近下翼面的前梁(1)和后梁(2)，相邻两个所述上肋条(41)之间和相邻两个所述下肋条(42)之间均设有所述斜拉杆(6)，相邻两个所述上肋条(41)、前梁(1)和后梁(2)围成上框型结构，相邻两个所述下肋条(42)、前梁(1)和后梁(2)围成下框型结构，靠近上翼面的所述斜拉杆(6)的两端分别连接所述上框型结构的对角，靠近下翼面的所述斜拉杆(6)的两端分别连接所述下框型结构的对角。

3.根据权利要求1所述的太阳能无人机翼段结构，其特征在于，靠近上翼面的所述斜拉杆(6)相互平行，靠近下翼面的所述斜拉杆(6)相互平行，靠近上翼面的所述斜拉杆(6)和靠近下翼面的所述斜拉杆(6)交叉设置。

4.根据权利要求1所述的太阳能无人机翼段结构，其特征在于，所述斜拉杆(6)的端部侧壁抵接所述前梁(1)和后梁(2)的外侧面，所述斜拉杆(6)的两端的端部分别粘接在前梁(1)和后梁(2)上，所述斜拉杆(6)的两端设有冒型筋结构(43)，所述冒型筋结构(43)覆盖且粘接在斜拉杆(6)的端部侧壁以及前梁(1)和后梁(2)上。

5.根据权利要求1所述的太阳能无人机翼段结构，其特征在于，所述斜拉杆(6)包括主体部和缠绕在所述主体部外周的碳纤维单向带，所述主体部的材质为50kg/m3的pmi泡沫。

6.根据权利要求1所述的太阳能无人机翼段结构，其特征在于，所述前梁(1)和后梁(2)均包括第一腹板(11)、第一缘条(12)和第一斜拉管(13)；

7.根据权利要求6所述的太阳能无人机翼段结构，其特征在于，所述第一腹板(11)和第一缘条(12)为碳纤维复合材料层压板，所述第一斜拉管(13)为碳纤维圆管，所述第一斜拉管(13)铺放在第一缘条(12)和第一腹板(11)的所有铺层中间，铺贴完成后进热压罐固化形成前梁(1)或后梁(2)。

8.根据权利要求6所述的太阳能无人机翼段结构，其特征在于，所述第一缘条(12)远离第一腹板(11)的一侧上设有翻边结构(14)，所述第一腹板(11)上的两个所述翻边结构(14)沿平行于第一腹板(11)的方向向相互靠近的一侧延伸。

9.根据权利要求1所述的太阳能无人机翼段结构，其特征在于，所述前肋(3)和后肋(5)均为圆管桁架式结构。

10.根据权利要求1所述的太阳能无人机翼段结构，其特征在于，翼段结构还包括前缘蒙皮(7)，所述前缘蒙皮(7)包裹所有前肋(3)远离前梁(1)的一侧，所述前缘蒙皮(7)上设有沿前梁(1)的长度方向分布的若干间隙(71)，所述前缘蒙皮(7)沿前梁(1)长度方向延伸的边缘的内侧面上设有桁条(72)；

技术总结
本申请提供了一种太阳能无人机翼段结构，属于无人机技术领域。具体的，翼段结构包括翼梁和翼肋，翼梁包括从无人机机翼的前侧至后侧依次分布的前梁和后梁，翼肋包括多排前肋、多排中肋和多排后肋，中肋位于前梁和后梁之间，前肋位于前梁背对后梁的一侧，后肋位于后梁背对前梁的一侧，在前梁和后梁之间贴近机翼的上翼面和下翼面的区域均设有若干个斜拉杆，斜拉杆的两端分别连接前梁和后梁，斜拉杆沿所贴近的翼面延伸，且斜拉杆和翼肋交叉设置。通过本申请的处理方案，减轻机翼重量的同时提高机翼的强度。

技术研发人员：梁浩,周礼洋,董安琪,曾冠南,王立新,张健
受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6