一种一体化无人机机翼制造技术

本发明专利技术公开了一种一体化无人机机翼，包括高压燃料储罐、蒙皮、翼肋以及后墙；所述的高压燃料储罐中存储有氢气和氧气，用于为整个飞机提供燃料；所述的蒙皮包裹住所述高压燃料储罐、所述翼肋以及所述后墙构建所述一体化无人机机翼的骨架。因此，所述的一种一体化无人机机翼能够提高气体燃料飞行器的燃料存储质量效率，降低飞行器的结构重量系数。

An integrated wing of an unmanned aerial vehicle

The invention discloses an integrated UAV wing, including high-pressure fuel tanks, skin, ribs and back wall; high pressure fuel tanks in the storage of hydrogen and oxygen, to provide fuel for the whole aircraft skin; wrap the high-pressure fuel tank, the ribs and the skeleton of the post the wall construction of the integrated wing uav. Therefore, an integrated wing of an unmanned aerial vehicle (UAV) can improve the fuel storage quality efficiency of the fuel gas vehicle and reduce the structural weight coefficient of the aircraft.

【技术实现步骤摘要】
一种一体化无人机机翼
本专利技术涉及航空航天工程结构
，特别是指一种一体化无人机机翼。
技术介绍
氢能源是公认的清洁能源，相较于传统的化石能源具有质量能量密度高，无污染，利用率高等优点，是未来飞行器最具潜力能源发展的方向之一，氢热值高达143MJ/kg，是碳氢燃料的近3倍、锂电池的240倍，是所有化学能源比能量的理论上限。在携带相同质量燃料的情况下，氢能源飞行器续航时间可达碳氢燃料飞行器的3倍，或者在续航时间不变的前提下，减少飞行器的燃料携带量，增加有效载荷重量，适应多元化的任务需求。通常条件下，氢的密度很小(气态下为0.0899g/L，液态时为70.8kg/m3)，为了提高气体燃料存储的质量效率，多采用两种方式，其一是气体液化存储，并采用高效的绝热技术尽量减少液态燃料与外界的热交换，使其长期保持在极低温的环境中，同时储箱还要承受微量漏热导致的液化气体蒸发气化所产生的压力。其二是高压气态存储，典型的存储压力都在15MPa以上，目前最高存储压力可达70MPa-100MPa。可以看出，这两种存储方式都要求储罐强度高以及具有严格的气密性，从而带来较大的结构重量，使得燃料存储的质量效率难以提高。可以看出，在飞行器上无论是以高压气氢的方式存储，还是以液氢的方式存储都需要质量大，体积大的燃料储罐，从而会在飞机内部占据很大的空间，导致氢能源飞机机身较传统能源飞机机身直径大，迎面阻力增大。同时，燃料储罐的耐压结构需要付出很大的质量代价。因此，无论从耐压储罐本身的质量考虑，还是从阻力的增大考虑，都减小了氢能源带来的实际收益。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种一体化无人机机翼，能够提高气体燃料飞行器的燃料存储质量效率，降低无人机的结构重量系数。基于上述目的本专利技术提供一体化无人机机翼，包括高压燃料储罐、蒙皮、翼肋以及后墙；所述的高压燃料储罐中存储有氢气和氧气，用于为整个飞机提供燃料；所述的蒙皮包裹住所述高压燃料储罐、所述翼肋以及所述后墙构建所述一体化无人机机翼的骨架。在本专利技术的一些实施例中，包括两个以上的所述翼肋，并且每个所述翼肋之间互相平行且具有间隔的排列；所述一体化无人机机翼中将两个以上高压燃料储罐串联设置成一列，所述每列高压燃料储罐依次穿过每个所述翼肋，所述后墙依次穿过每个所述翼肋的后端部。在本专利技术的一些实施例中，还包括桁条，并且与所述高压燃料储罐平行布置的所述桁条依次卡扣在每个所述翼肋上。在本专利技术的一些实施例中，所述的桁条设计为：在翼肋上下对应的按照对称的形式布置有两个桁条，即是一根桁条依次卡扣在每个翼肋的上表面上，上下对称的另一根桁条依次卡扣在每个翼肋的下表面上；并且，上下对称布置的两个桁条与相邻的上下对称布置的两个桁条的间距根据所述蒙皮的失稳临界应力来确定。在本专利技术的一些实施例中，在所述翼肋上设计有减重孔，设计在结构高度不大且具有强度余量的位置，同时用于为所述飞机机翼内部线路铺设提供空间。在本专利技术的一些实施例中，在所述翼肋上设计有储罐装配孔，用于高压燃料储罐的装配定位基准，同时减轻翼肋的结构重量。在本专利技术的一些实施例中，所述储罐装配孔为利用所述翼肋的结构高度设计大直径装配孔，用于获得较大容积的所述高压燃料储罐。在本专利技术的一些实施例中，所述高压燃料储罐包括储罐壁、连接耳片、进气口以及出气口；其中，两两高压燃料储罐之间的连接通过所述连接耳片实现，并且所述储罐壁头部布置2-6个连接耳片，所述储罐壁尾部布置2-6个连接耳片；并且，一个高压燃料储罐的所述储罐壁头部的连接耳片与另一个高压燃料储罐的所述储罐壁尾部的连接耳片相互嵌入，最后在连接耳片上打孔，通过连接螺栓实现牢固连接；另外，高压燃料储罐的进气口作为地面充装气态燃料的入口使用，高压燃料储罐的出气口作为燃料的供给出口使用；每个高压燃料储罐外加装气体输送管路，从所述出气口引出，再把这些单个气体输送管路的另一端连接到气体输送总管路上，由气体输送总管路向无人飞机上的燃料电池提供燃料。在本专利技术的一些实施例中，若所述高压燃料储罐应用于高空，则分为氢气储罐与氧气储罐，且根据不同情况的需要可以设置氢气储罐与氧气储罐的体积比；若所述高压燃料储罐应用于中低空，则全部是氢气储罐。从上面所述可以看出，本专利技术提供的一种一体化无人机机翼，通过高压燃料储罐中存储有氢气和氧气，用于为整个飞机提供燃料；蒙皮包裹住所述高压燃料储罐、所述翼肋以及所述后墙构建所述一体化无人机机翼的骨架。从而，本专利技术能够实现减小机翼结构重量的目的，且增大了无人机的燃油系数(燃料重量/整机重量)，间接地提高了燃料存储质量效率。附图说明图1为本专利技术实施例中一体化无人机机翼的结构示意图；图2为本专利技术实施例中带蒙皮的一体化无人机机翼的结构示意图；图3为本专利技术实施例中所述一体化无人机机翼应用于中低空的结构示意图；图4为本专利技术一个实施例中所述一体化无人机机翼应用于高空的结构示意图；图5为本专利技术一个实施例中所述一体化无人机机翼应用于高空的结构示意图；图6为本专利技术实施例中高压燃料储罐的结构示意图；图7为本专利技术实施例中两个高压燃料储罐连接处的结构放大图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本专利技术实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。参阅图1和2所示，为本专利技术实施例中一体化无人机机翼的结构示意图，所述一体化无人机机翼是将飞机的高压燃料储罐布置在飞机机翼内部，也就是说可以利用飞机的高压燃料储罐的结构作为飞机机翼的主承力结构，本专利技术利用高压储罐取代了原有机翼翼梁的结构功能。具体的实施包括：所述一体化无人机机翼包括高压燃料储罐1、蒙皮2、翼肋4以及后墙5。其中，所述的高压燃料储罐1中存储有氢气和氧气，可以用于为整个飞机提供燃料。在一个实施例中，所述的无人机采用氢氧燃料电池供电，高压燃料储罐1分为氢气储罐和氧气储罐，用于供给燃料电池发电所需的燃料。其中，氢气与氧气可以根据不同情况的需要可以设置氢气储罐与氧气储罐的体积比。在优选地实施例中，所述无人机在高空飞翔时，由于高空大气中氧气含量稀薄，所以高压燃料储罐1分为氢气储罐和氧气储罐，这可以通过控制燃料储罐的直径以及弦向排布数量来实现。当所述无人机在中低空飞翔时，由于中低空大气中氧气含量较为充足，可作为燃料电池氧气来源，此时所有的高压燃料储罐1均为氢气储罐。因此，确定所述无人机是应用于什么场合，如果应用于高空，则储罐分为氢气储罐与氧气储罐，按用户需求进行容积分配，如果是应用于中低空则全部是氢气储罐。作为一个可参考的实施例，如图3所示，所述一体化无人机机翼应用于中低空，可以利用空气中的氧气作为燃料电池反应的氧气源，高压燃料储罐1全部是氢气储罐。作为另一个可参考的实施例，所述一体化无人机机翼应用于高空，根据充装燃料需求对两种储罐进行设计，具体可为根据氢氧燃料使用比例、燃料电池入口处燃料流量以及飞行器的续航时间计算得所需携带的氢氧燃料体积。如图4所示，为氢氧燃料体积比为2:1。如图5所示，为氢氧燃料体积比为3:2。所述的蒙皮2包裹住所述的高压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体化无人机机翼，其特征在于，包括高压燃料储罐、蒙皮、翼肋以及后墙；所述的高压燃料储罐中存储有氢气和氧气，用于为整个飞机提供燃料；所述的蒙皮包裹住所述高压燃料储罐、所述翼肋以及所述后墙构建所述一体化无人机机翼的骨架。

【技术特征摘要】
1.一种一体化无人机机翼，其特征在于，包括高压燃料储罐、蒙皮、翼肋以及后墙；所述的高压燃料储罐中存储有氢气和氧气，用于为整个飞机提供燃料；所述的蒙皮包裹住所述高压燃料储罐、所述翼肋以及所述后墙构建所述一体化无人机机翼的骨架。2.根据权利要求1所述的飞机机翼，其特征在于，包括两个以上的所述翼肋，并且每个所述翼肋之间互相平行且具有间隔的排列；所述一体化无人机机翼中将两个以上高压燃料储罐串联设置成一列，所述每列高压燃料储罐依次穿过每个所述翼肋，所述后墙依次穿过每个所述翼肋的后端部。3.根据权利要求2所述的飞机机翼，其特征在于，还包括桁条，并且与所述高压燃料储罐平行布置的所述桁条依次卡扣在每个所述翼肋上。4.根据权利要求3所述的飞机机翼，其特征在于，所述的桁条设计为：在翼肋上下对应的按照对称的形式布置有两个桁条，即是一根桁条依次卡扣在每个翼肋的上表面上，上下对称的另一根桁条依次卡扣在每个翼肋的下表面上；并且，上下对称布置的两个桁条与相邻的上下对称布置的两个桁条的间距根据所述蒙皮的失稳临界应力来确定。5.根据权利要求2所述的飞机机翼，其特征在于，在所述翼肋上设计有减重孔，设计在结构高度不大且具有强度余量的位置，同时用于为所述飞机机翼内部线路铺设提供空间。6.根据权利要求2所述的飞机...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟强，曹林，肖恬恬，孙康文，谢长川，胡天翔，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11