一种轻量化翼型结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种轻量化翼型结构，其包括：支撑构件，支撑构件截面呈流线型；以及柔性蒙皮，所述柔性蒙皮的数量为多层，多层所述柔性蒙皮粘贴固定在所述支撑构件的表面；所述支撑构件和柔性蒙皮均为低密度材料支撑。本实用新型专利技术的轻量化翼型结构采用硬质轻量化的支撑构件作为支撑，在支撑构件外表面铺设多层轻量化的柔性蒙皮，可以有效的解决外层金属蒙皮破损进而导致复合蒙皮内部破损的情况，除此之外，还可以使得机翼流线型曲面全部范围具有较强的抗挤压(气压)能力，提高机翼的强度、减轻重量。

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化翼型结构
本专利技术属于飞机机构设计领域，尤其涉及一种轻量化翼型结构。
技术介绍
机翼是飞机的重要部件之一，安装在机身上，其最主要作用是产生升力。机翼一般由表面的蒙皮和内骨架组成。机翼结构的基本作用是构成机翼的流线外形，同时将外载荷传给机身。机翼在外载荷作用下应具有足够的强度、刚度和寿命，足够的刚度既指蒙皮在气动载荷作用下保持翼型形状的能力，也包含机翼抵抗扭转和弯曲变形的能力。现有的机翼机构如图1所示，其由蒙皮100和骨架200构成，骨架200一般包括横向骨架和纵向骨架，图中所示的骨架200未未画出横向骨架。蒙皮100通过铆钉与骨架200固定形成流线型的截面。为了减轻飞机机翼机构的重量，现有的蒙皮100采用了轻量化设计，如采用金属蒙皮夹层轻量化材料的方式，参见图2和图3所示的两种蒙皮100结构。在图2和图3所示的两种蒙皮100结构中，蒙皮100均由两层金属蒙皮101和轻量化材料的夹持层102构成，不同的是在图2中的蒙皮100中夹持层102为实心海绵或塑料等，而在图3所示的蒙皮100中，夹持层102为空心的蜂窝状结构，但金属蒙皮101一般均采用铝合金材料制成。但是，上述的机翼结构的仍具有如下问题：1)对于图1中所示的机翼，在骨架200支撑于蒙皮100的部分具有较好的强度，但是在相邻的两个骨架200之间的悬空部分则存在强度较弱的问题，当气动压力机较大时，容易造成蒙皮100的塌陷，进而影响飞机安全；2)对于图2或图3中所示的蒙皮100，由于采用了两层金属材质制成，当外层金属蒙皮101由于外力损坏或环境原因被腐蚀之后，夹持层102及处于里层的金属蒙皮101极易造成加速损坏，造成蒙皮100无法提供气动力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种轻量化机翼机构，用于解决上述任一问题。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种轻量化翼型结构，其包括：支撑构件，支撑构件截面呈流线型；以及柔性蒙皮，所述柔性蒙皮的数量为多层，多层所述柔性蒙皮粘贴固定在所述支撑构件的表面；所述支撑构件和柔性蒙皮均为低密度材料制成。根据本专利技术一优选实施例的是，所述支撑构件和柔性蒙皮的密度小于或等于2g/cm3。根据本专利技术一优选实施例的是，支撑构件为硬质泡沫材料。根据本专利技术一优选实施例的是，所述柔性蒙皮为碳纤维材料。根据本专利技术一优选实施例的是，所述柔性蒙皮的厚度为1mm至2mm。根据本专利技术一优选实施例的是，柔性蒙皮至少为5层至10层。根据本专利技术一优选实施例的是，还包括多个支撑杆，所述支撑杆穿过所述支撑构件与柔性蒙皮连接。本专利技术的轻量化翼型结构采用硬质轻量化的支撑构件作为支撑，在支撑构件外表面铺设多层轻量化的柔性蒙皮，可以有效的解决外层金属蒙皮破损进而导致复合蒙皮内部破损的情况，除此之外，还可以使得机翼流线型曲面全部范围具有较强的抗挤压(气压)能力，提高机翼的强度、减轻重量。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1为现有技术的机翼机构示意图。图2为现有技术的一种复合蒙皮示意图。图3为现有技术的另外一种复合蒙皮示意图。图4为本专利技术一实施例的轻量化机翼机构的垂直剖面图。图5为本专利技术一实施例的轻量化机翼机构的水平剖面图附图标记：100-蒙皮，101-金属蒙皮，102-夹持层，200-骨架；1-支撑构件，2-柔性蒙皮，3-支撑杆。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。如图4所示为本专利技术的轻量化机翼机构的垂直剖视图，在本专利技术的轻量化翼型结构中，其包括：支撑构件1，支撑构件1的截面呈流线型，其与常规的机翼结构具有相同或相近的截面造型，在本专利技术的附图中所示的截面为上表面为弧形、下表面为直线型的构型；以及柔性蒙皮2，所述柔性蒙皮2的数量为多层，多层的柔性蒙皮2粘贴或胶结固定在支撑构件1的表面，包括上表面和下表面；支撑构件1和柔性蒙皮2均为低密度材料制成。通过低密度的支撑构件1和柔性蒙皮2构成的机翼结构具有质量轻，以及具有较好结构强度，可以满足无人机负载较轻的使用要求。需要说明的是，轻量化翼型结构与无人机机身连接处，为了达到强度的要求，应采用金属结构进行连接。本专利技术一优选实施例的是，支撑构件1和柔性蒙皮2选用的轻量化、低密度材料的密度小于或等于2g/cm3，因铝合金材料的密度稍微大于2g/cm3，因此若选用大于此范围值的材料则起不到轻量化的目的。在本专利技术中，支撑构件1在材料选用时，除了要考虑材料的密度问题外，还需要考虑到支撑结构1所要起的作用，支撑结构1需要对柔性蒙皮2起到支撑作用，因此其要具有较好的刚性或硬度，故在本专利技术的优选实施例中，支撑构件1选用的是硬质泡沫材料，硬质泡沫可以满足支撑构件1在硬度及质量双重要求。在本专利技术中，由于柔性蒙皮2取代了传统的铝制蒙皮，因此柔性蒙皮2需要有足够好的强度，故在本专利技术一优选实施例的是，所述柔性蒙皮为碳纤维材料，碳纤维材料具有较好强度及优越的轻量特性。将柔性蒙皮2由铝制金属材料换成碳纤维材质之后，可以解决传统的复合夹层蒙皮的缺点，即当传统的复合夹层蒙皮外侧金属蒙皮损坏或脱落之后，夹持层102及里层金属蒙皮容易造成加速损坏的情况，而在本专利技术中，由于柔性蒙皮2为多层，即使最外层的柔性蒙皮2损坏，第二层的柔性蒙皮2依旧具有较好强度及提供防护作用。在本专利技术的优选实施例中，柔性蒙皮2至少为5层至10层，之所以选择上述数字是因为，在使用的柔性蒙皮2的厚度为1mm至2mm时，低于5层的柔性蒙皮2会使得机翼整体结构强度降低，而高于10层则会增加工艺时间及成本等。需要说明的是，为了提高多层柔性蒙皮2的强度，在柔性蒙皮2粘贴固定到支撑构件1上时以及多层柔性蒙皮2之间的粘接，均采用真空粘贴的方式。此外，在本专利技术的优选实施例中，轻量化机翼机构还包括多个支撑杆3，如图5所示即为本专利技术的轻量化机翼机构的水平剖面图，从图中可以看到，支撑杆3穿过支撑构件1之后与柔性蒙皮2连接。支撑杆3可以为柔性蒙皮2提供额外的支撑力，以防止机翼在较强气动压力下产生变形及损坏。在本专利技术的附图中，多个支撑杆3有规则的穿插分布于支撑构件1内。优选地，支撑杆3也采用非金属的轻质材料制成。本专利技术的轻量化翼型结构采用硬质轻量化的支撑构件作为支撑，在支撑构件外表面铺设多层轻量化的柔性蒙皮，可以有效的解决外层金属蒙皮破损进而导致复合蒙皮内部破损的情况，除此之外，还可以使得机翼流线型曲面全部范围具有较强的抗挤压(气压)能力，提高机翼的强度、减轻重量。以上所述，仅为本专利技术的最优具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻量化翼型结构，其特征在于，所述轻量化翼型结构包括支撑构件(1)，支撑构件(1)截面呈流线型；以及柔性蒙皮(2)，所述柔性蒙皮(2)的数量为多层，多层所述柔性蒙皮(2)粘贴固定在所述支撑构件(1)的表面；所述支撑构件(1)和柔性蒙皮(2)均为低密度材料制成。

【技术特征摘要】
1.一种轻量化翼型结构，其特征在于，所述轻量化翼型结构包括支撑构件(1)，支撑构件(1)截面呈流线型；以及柔性蒙皮(2)，所述柔性蒙皮(2)的数量为多层，多层所述柔性蒙皮(2)粘贴固定在所述支撑构件(1)的表面；所述支撑构件(1)和柔性蒙皮(2)均为低密度材料制成。2.根据权利要求1所述的轻量化翼型结构，其特征在于，所述支撑构件(1)和柔性蒙皮(2)的密度小于或等于2g/cm3。3.根据权利要求2所述的轻量化翼型结构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文，张广抚，胡伟，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：新型
国别省市：辽宁,21