一种联翼布局无人机侧立板及其空间曲管的制备方法

1.本发明属于联翼布局无人机制造技术领域，具体涉及一种联翼布局无人机侧立板及其空间曲管的制备方法。


背景技术：

2.针对联翼布局无人机前后翼之间的高度差，采用侧立板结构可以极大提高结构效率且满足整机前后翼之间的刚度协调，因此使用空间大曲率弯管构成的整体桁架结构成为连接前后翼的主要结构形式，而高模量碳纤维复合材料由于其极高的比刚度和比强度在无人机中得到了极为广大的运用，但由于复合材料弯管曲率过大采用传统的铺层及生产方式很难保证每一层角度的准确且生产效率低、质量差，因此亟需要针对指定铺层角度的空间大曲率复合材料弯管的成型方法进行研究，使其满足结构外形尺寸及强度刚度等设计指标。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提出一种联翼布局无人机侧立板及其空间曲管的制备方法；本发明提供了联翼布局无人机存在高度差的前后翼连接部位的连接结构形式，采用大曲率的复合材料空间曲管为主对前后翼进行连接，降低了结构重量系数；且空间曲管基于上下分模的模具成型，在模具内进行加热固化，且加热固化空间曲管时内部设置有外涨的填充物，能够保证空间曲管的外表面光滑且成型精准，同时有效避免空间曲管的脱模困难。
4.为了实现上述技术目的，本发明所采用的具体技术方案为：
5.一种联翼布局无人机侧立板，用于连接飞行器中相对位置关系存在高度差的前翼与后翼；所述侧立板包括至少两组复合材料空间曲管；各所述空间曲管连接所述前翼与所述后翼，使所述前翼与后翼保持所述相对位置关系；
6.其中：所述空间曲管基于上下分模的模具成型；所述空间曲管在所述模具内进行加热固化，加热固化所述空间曲管时，所述空间曲管的内部设置有外涨的填充物。
7.所述侧立板还包括结构连接件；所述结构连接件设置在各所述空间曲管之间，保持各所述空间曲管之间的相对位置；
8.进一步的，所述填充物为吹气袋；所述模具上设置有便于连接所述吹气袋进气口的通过结构。
9.进一步的，所述通过结构为过孔，设置在所述模具的端部。
10.进一步的，本发明还提出一种上述联翼布局无人机侧立板中空间曲管的制备方法，包括以下步骤：
11.s101:切割预浸料；
12.s102:铺设所述空间曲管的最外层预浸料；
13.s103:在所述最外层预浸料的一面依次铺设预浸料直至最后一层预浸料；
14.s104:在最后一层预浸料的表面铺设脱模片；
15.s105:将铺设有脱模片的各预浸料卷至直管内芯上并辊压为直圆管；
16.s106:将所述直管内芯及所述直圆管进行真空加热至40-60℃；
17.s107:将所述直管内芯自所述直圆管内抽出；
18.s108:在所述直圆管内放入外径大于直圆管的吹气袋；
19.s109:将装有所述吹气袋的直圆管放入上下分模的模具的阴模中，挤压所述直圆管使其随形成型为空间曲管；
20.s110:将所述模具进行合模；
21.s111:对合模后的所述模具与所述空间曲管同时进行加热，固化所述空间曲管；
22.s112:对固化后的所述空间曲管进行脱模；
23.其中，所述s111中，固化所述空间曲管时，所述吹气袋持续在所述空间曲管内外涨。
24.进一步的，使所述吹气袋持续在所述空间曲管内外涨的方式为：在烘箱中对吹气袋充气，并对整个模具进加压加热或烘烤加热。
25.进一步的，所述空间曲管的加热固化装置为烘箱或热压罐。
26.进一步的，所述s106:具体为，将所述直管内芯及所述直圆管放入真空袋中并将所述真空袋抽真空，加热所述真空袋及所述直管内芯及所述直圆管。
27.进一步的，所述真空加热的持续时长为25-35min。
28.进一步的，所述直管内芯为直管钢轴。
29.进一步的，切割所述预浸料的方式为激光切割；
30.其中，激光切割所述预浸料的定位引导方式为激光投影。
31.采用上述技术方案，本发明还能够带来以下有益效果：
32.(1)本发明切割预浸料时采用激光定位，并铺层的方式，可有效提高圆管各铺层角度及各层间搭接距离的准确性；
33.(2)本发明的空间曲管采用阴模成型，可保证主管结构外形尺寸准确，有利于后续装配过程中定位及夹持；
34.(3)本发明采用吹气袋内涨的方式成型空间曲管，有益于连续化生产，适用于大批量复合材料产品生产制造；
35.(4)本发明可以采用烘箱成型，能够有效降低生产成本。
附图说明
36.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
37.图1为本发明具体实施方式中联翼布局无人机侧立板连接前后翼的结构示意图；
38.图2为本发明具体实施方式中联翼布局无人机侧立板的结构示意图；
39.图3为本发明具体实施方式中单个空间曲管的结构示意图；
40.图4为本发明具体实施方式中单个空间曲管与模具的配合关系结构示意图；
41.1、空间曲管；2、结构连接件；3、下分模；4、上分模。
具体实施方式
42.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
43.以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
44.要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。显而易见，本文中所描述的方面可体现于多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
45.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图示中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
46.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
47.在本发明的一个实施例中，提出一种联翼布局无人机侧立板，如图1所示，用于连接飞行器中相对位置关系存在高度差的前翼与后翼；侧立板包括至少两组复合材料空间曲管1；各空间曲管1连接前翼与后翼，使前翼与后翼保持相对位置关系；
48.其中：空间曲管1基于上下分模的模具成型；空间曲管1在模具内进行加热固化，加热固化空间曲管1时，空间曲管1的内部设置有外涨的填充物。
49.如图4所示，本实施例的上下分模的模具包括上分模3和下分模4，上分模3和下分模4均设置有阴模，空间曲管1的成型基于上分模3和下分模4的阴模实现。
50.本实施例提供一种联翼布局无人机存在高度差的前后翼连接结构形式，采用大曲率的复合材料空间曲管1为主对前后翼进行连接，降低了结构重量系数；且空间曲管1基于上下分模的模具成型，在模具内进行加热固化，且加热固化空间曲管1时内部设置有外涨的填充物，能够保证空间曲管1的外表面光滑且成型精准，同时有效避免空间曲管1的脱模困难。
51.在本实施例中，如图1、2所示，侧立板还包括结构连接件2；结构连接件2设置在各空间曲管1之间，保持各空间曲管1之间的相对位置。
52.本实施例对空间曲管1的具体结构、尺寸以及数量不作具体限定，根据联翼无人机前翼及后翼的具体空间位置以及需求进行设定，采用基于管状、弯曲和/或板状的结构连接件2连接各空间曲管1，增加侧立板的整体结构强度和刚度以满足无人机需求。
53.在本实施例中，空间曲管1的材质优选多层高模量碳纤维复合材料，优选结构型式
为圆管。
54.在本实施例中，对模具每次能够成型的空间曲管1的个数不作限定。本实施例的空间曲管1采用阴模成型，可保证主管结构外形尺寸准确，有利于后续装配过程中定位及夹持；
55.在一个实施例中，填充物为吹气袋；模具上设置有便于连接吹气袋进气口的通过结构。吹气袋可保证空间曲管1在固化过程中内部受力均匀，保证成型精准度，有益于连续化生产，适用于大批量复合材料产品生产制造。
56.在一个实施例中，如图4所示，通过结构为过孔，设置在模具的端部。优选为设置在下分模3与上分模4之间，与空间曲管1的内孔直通。
57.在一个实施例中，本发明还提出一种上述联翼布局无人机侧立板中空间曲管1的制备方法，包括以下步骤：
58.s101:切割预浸料；
59.s102:铺设空间曲管1的最外层预浸料；
60.s103:在最外层预浸料的一面依次铺设预浸料直至最后一层预浸料；
61.s104:在最后一层预浸料的表面铺设脱模片；
62.s105:将铺设有脱模片的各预浸料卷至直管内芯上并辊压为直圆管；
63.s106:将直管内芯及直圆管进行真空加热至40-60℃；
64.s107:将直管内芯自直圆管内抽出；
65.s108:在直圆管内放入外径大于直圆管内径的吹气袋；
66.s109:将装有吹气袋的直圆管放入上下分模的模具(由下分模3和上分模4组成)中，挤压直圆管使其随形成型为空间曲管1；
67.s110:将模具进行合模；
68.s111:对合模后的模具与空间曲管1同时进行加热，固化空间曲管1；
69.s112:对固化后的空间曲管1进行脱模；
70.其中，s111中，固化空间曲管1时，吹气袋持续在空间曲管1内外涨。
71.在本实施例中，使吹气袋持续在空间曲管1内外涨的方式为：在烘箱中对吹气袋充气，并对整个模具进加压加热或烘烤加热。
72.在本实施例中，空间曲管1的加热固化装置为烘箱或热压罐。
73.在本实施例中，s106:具体为：将直管内芯及直圆管放入真空袋中并将真空袋抽真空，加热真空袋及直管内芯及直圆管。
74.在本实施例中，真空加热的持续时长为25-35min，优选为30min。真空加热的温度优选为50℃。
75.在本实施例中，切割预浸料的方式为激光切割；
76.其中，激光切割预浸料的定位引导方式为激光投影。
77.在本实施例中，基于激光投影对预浸料进行投影引导，并激光切割预浸料，之后在平面上依次分层铺层，可有效提高圆管各铺层角度及各层间搭接距离的准确性。本实施例对预浸料的层数不作具体限定，根据空间曲管1的强度需求确定。
78.在一些实施例中，直管内芯为直管钢轴。
79.在一些实施例中，合模后下分模3与上分模4基于螺栓紧固。
80.以上所述，仅为本公开的一种具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种联翼布局无人机侧立板，其特征在于，用于连接飞行器中相对位置关系存在高度差的前翼与后翼；所述侧立板包括至少两组复合材料空间曲管；各所述空间曲管连接所述前翼与所述后翼，使所述前翼与后翼保持所述相对位置关系；其中：所述空间曲管基于上下分模的模具成型；所述空间曲管在所述模具内进行加热固化，加热固化所述空间曲管时，所述空间曲管的内部设置有外涨的填充物。2.根据权利要求1所述的联翼布局无人机侧立版，其特征在于，所述填充物为吹气袋；所述模具上设置有便于连接所述吹气袋进气口的通过结构。3.根据权利要求1所述的联翼布局无人机侧立版，其特征在于，所述通过结构为过孔，设置在所述模具的端部。4.基于权利要求1-3之任一项所述的联翼布局无人机侧立板中空间曲管的一种制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s101:切割预浸料；s102:铺设所述空间曲管的最外层预浸料；s103:在所述最外层预浸料的一面依次铺设预浸料直至最后一层预浸料；s104:在最后一层预浸料的表面铺设脱模片；s105:将铺设有脱模片的各预浸料卷至直管内芯上并辊压为直圆管；s106:将所述直管内芯及所述直圆管进行真空加热至40-60℃；s107:将所述直管内芯自所述直圆管内抽出；s108:在所述直圆管内放入外径大于直圆管的吹气袋；s109:将装有所述吹气袋的直圆管放入上下分模的阴模中，挤压所述直圆管使其随形成型为空间曲管；s110:将所述模具进行合模；s111:对合模后的所述模具与所述空间曲管同时进行加热，固化所述空间曲管；s112:对固化后的所述空间曲管进行脱模；其中，所述s111中，固化所述空间曲管时，所述吹气袋持续在所述空间曲管内外涨。5.根据权利要求4所述的空间曲管的制备方法，其特征在于，使所述吹气袋持续在所述空间曲管内外涨的方式为：在烘箱中对吹气袋充气，并对整个模具进加压加热或烘烤加热。6.根据权利要求5所述的空间曲管的制备方法，其特征在于，所述空间曲管的加热固化装置为烘箱或热压罐。7.根据权利要求4所述的空间曲管的制备方法，其特征在于，所述s106:具体为，将所述直管内芯及所述直圆管放入真空袋中并将所述真空袋抽真空，加热所述真空袋及所述直管内芯及所述直圆管。8.根据权利要求4所述的空间曲管的制备方法，其特征在于，所述真空加热的持续时长为25-35min。9.根据权利要求4所述的空间曲管的制备方法，其特征在于，所述直管内芯为直管钢轴。10.根据权利要求4所述的空间曲管的制备方法，其特征在于，切割所述预浸料的方式为激光切割；其中，激光切割所述预浸料的定位引导方式为激光投影。

技术总结
本发明属于联翼布局无人机制造技术领域，具体涉及一种联翼布局无人机侧立板及其空间曲管的制备方法。本发明提供了联翼布局无人机存在高度差的前后翼连接部位的连接结构形式，采用大曲率的复合材料空间曲管为主对前后翼进行连接，降低了结构重量系数；且空间曲管基于上下分模的模具成型，在模具内进行加热固化，且加热固化空间曲管时内部设置有外涨的填充物，能够保证空间曲管的外表面光滑且成型精准，同时有效避免空间曲管的脱模困难。同时有效避免空间曲管的脱模困难。同时有效避免空间曲管的脱模困难。


技术研发人员：邢思远 周礼洋 梁浩 董安琪
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：2022.12.12
技术公布日：2023/5/16