阅读说明：本技术 一种太阳能无人机机翼结构 (Solar unmanned aerial vehicle wing structure ) 是由 周洲 白帆 王正平 赵忻 左阅闻 于 2019-09-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种太阳能无人机机翼结构,由型架底板、型架卡板、机翼翼肋、蓄电池、太阳能电池板和上压型架组成；型架卡板依次排列位于型架底板上,型架卡板的上部有机翼翼肋配合安装。机翼翼肋上表面开有桁条插槽和上下梁插槽,后墙插口位于机翼翼肋底部,机翼翼肋前缘设有机翼前缘支撑凸台,多个机翼翼肋与翼肋上下梁、桁条、后墙组成机翼骨架。骨架制作时采用型架与上压型架对机翼的外形进行约束后,胶接太阳能电池板,在机翼内部装载蓄电池,待胶接固定后在预留位置补充其它设备。该机翼结构轻,使用上压架保证太阳能电池板粘接牢固,并满足机翼外形的曲率,使得电池板在飞行状态下可保持在较好的光照条件,提升能量采集率。(the invention discloses a wing structure of a solar unmanned aerial vehicle, which consists of a frame bottom plate, a frame clamping plate, wing ribs, a storage battery, a solar cell panel and an upper profiling frame; the fixture clamping plates are sequentially arranged on the fixture base plate, and the upper parts of the fixture clamping plates are installed in a matching mode through wing ribs. The upper surface of the wing rib is provided with a stringer slot, an upper beam slot and a lower beam slot, the rear wall jack is positioned at the bottom of the wing rib, the front edge of the wing rib is provided with a wing front edge supporting boss, and the wing rib, the upper beam, the lower beam, the stringer and the rear wall of the wing rib form a wing framework. When the framework is manufactured, the shape of the wing is restrained by the profile frame and the upper profiling frame, the solar cell panel is glued, the storage battery is loaded in the wing, and other equipment is supplemented in a reserved position after the storage battery is glued and fixed. The wing is light in structure, the upper pressing frame is used for ensuring that the solar cell panel is firmly bonded, and the curvature of the appearance of the wing is met, so that the solar cell panel can be kept under a better illumination condition in a flying state, and the energy collection rate is improved.)

一种太阳能无人机机翼结构

技术领域

本发明涉及一种无人机机翼结构，具体地说，涉及一种太阳能无人机机翼结构，属于太阳能无人机技术领域。

背景技术

太阳能无人机是利用太阳光辐射能作为动力的无人驾驶飞行器，它利用光伏电池将太阳能转化为电能，通过电动机驱动螺旋桨旋转产生飞行动力。太阳能无人机以其续航时间长、无污染、可进行大范围监测的独特优势，能实现真正意义上的生态文明友好建设。

太阳能无人机要求实现超轻结构设计，即要求在给定重量范围内，满足结构的强度和刚度要求；此外，太阳能无人机利用太阳能辐射，它利用光电池将太阳能转化为电能，通过电动机驱动螺旋桨旋转产生飞行动力，而为了提高太阳能电池板的铺设率，一般在机翼表面布满太阳能电池板，但是由于受到太阳能无人机翼型弧度和安装结构的限制，刚性且易碎易裂的太阳能电池阵平面很难适应机翼上曲率变化大部位的贴合和安装；第三个方面，太阳能飞机常为增大机翼电池板面积，常进行翼身融合，机身较小或不带机身设计，因此为了减小机身装载压力，利用机翼内部大量空间，并使无人机实现气动卸载，在机翼内装载电池是很好的解决问题的策略。

目前，在已经公开的太阳能无人机机翼制备技术中，没有对太阳能无人机的机翼制作方法进行公开，而机翼制作常无法满足设计的要求，其外形完全依靠操作人员的手工技术水平，从而导致气动外形不对称等，最终使得设计水平下降。有关电池板的安装，专利CN 106379516 B介绍了柔性太阳能电池板的封装到安装技术，操作流程较为复杂，无法实现快速制作安装。此外，对于机翼内电池，专利CN 106240798 B中介绍了一种翼梁装载电池的技术方案，电池保存在机翼翼梁内部，需要散热装置进辅助，制作复杂，且无法实现快速安装更换电池等。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种太阳能无人机机翼结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括型架底板、型架卡板、机翼翼肋、蓄电池、太阳能电池板和上压型架，其特征在于所述型架卡板依次排列位于型架底板上，型架卡板为多块，每一型架卡板的上部有机翼翼肋配合安装；

所述机翼翼肋上表面开有翼肋桁条第一插槽，桁条第二插槽、桁条第三插槽,翼肋上梁插槽位于翼肋桁条第一插槽与桁条第二插槽之间，且翼肋上梁插槽与翼肋下梁插槽开槽位置对称、形状相同，翼肋后墙插口位于机翼翼肋底部，机翼翼肋前缘设有机翼前缘支撑凸台,多个机翼翼肋与翼肋上下梁、桁条、后墙组成机翼骨架；其制作方法包括以下步骤:

步骤1.确定翼型基本数据，制作机翼骨架；

首先校准平整型架底板，并将型架卡板与型架底板垂直对应粘接，保持位置为90°,粘接牢固，机翼翼肋位于型架卡板上部垂直对应；将翼肋上下梁与后墙放置在相应位置，并与机翼翼肋相契合，配合梁腹板粘接；固定粘接翼肋前缘支撑凸台，完成翼肋骨架制作；

步骤2.粘接太阳能电池板；机翼前缘固定后，使用上压型架贴覆于机翼翼肋上表面，并使用5kg的沙袋将粘接的上压型架压紧，常温放置4小时以上，实现机翼上表面与太阳能电池板粘接固定；

步骤3.布设蓄电池及电池盒；在第三翼肋和第五肋之间分别布设电池盒，两个电池盒分别可放置蓄电池，将主梁腹板与电池底板相连，在靠近后墙的位置埋有螺母固定电池底板，电池底板可翻折；

步骤4.测量制作好的机翼，机翼各位置安装角、上反角误差为±1°。

机翼上表面在太阳能电池板外的其它部位均采用热缩膜覆盖。

有益效果

本发明提出的一种太阳能无人机机翼结构，由型架底板、型架卡板、机翼翼肋、蓄电池、太阳能电池板和上压型架组成；型架卡板依次排列位于型架底板上，每一型架卡板的上部有机翼翼肋配合安装。机翼翼肋上表面开有翼肋桁条插槽和翼肋上下梁插槽，且翼肋上梁插槽与翼肋下梁插槽开槽位置对称、形状相同，翼肋后墙插口位于机翼翼肋底部，机翼翼肋前缘设有机翼前缘支撑凸台,多个机翼翼肋与翼肋上下梁、桁条、后墙组成机翼骨架。骨架制作时使用型架对机翼的外形进行约束后，胶接太阳能电池板，结合型架与上压型架约束外形，等待胶接固定。最后在预留位置补充其他部分的设备。

本发明太阳能无人机机翼结构，具有机翼结构轻，整机结构面密度低，使用型架及上压型架保证机翼外形满足设计要求；

使用上压架保证太阳能电池板粘接牢固，并满足机翼外形的曲率，使得电池板在飞行状态下可以保持在较好的光照条件，提升能量采集率；

在机翼内部装载蓄电池，可利用机翼空间减小机身的装载压力，同时有气动卸载的作用，减轻机翼强度压力。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明提出一种太阳能无人机机翼结构作进一步详细说明。

图1为本发明太阳能无人机机翼结构的型架。

图2为本发明太阳能无人机机翼结构的机翼翼肋与型架的配合方式。

图3为本发明太阳能无人机机翼结构的各结构与翼肋位置的相对关系。

图4为本发明太阳能无人机机翼结构的完整机骨架结构。

图5a、图5b为本发明的机翼与梁、墙的配合以及内部电池的装载。

图6为本发明太阳能无人机机翼结构的电池板安装位置。

图7为本发明太阳能无人机机翼结构的上压型架与机翼翼肋配合方式。

图8为本发明太阳能无人机机翼结构的上压型架轴侧图。

图中

1.型架底板 2.型架卡板 3.机翼翼肋 4.蓄电池 5.太阳能电池板 6.上压型架7.翼肋前缘支撑凸台 8.桁条第一插槽 9.桁条第二插槽 10.桁条第三插槽 11.上梁插槽12.下梁插槽 13.后墙插口 14.翼肋减重孔

具体实施方式

本实施例是一种太阳能无人机机翼结构。

参阅图1～图8，本实施例太阳能无人机机翼结构，由型架底板1、型架卡板2、机翼翼肋3、蓄电池4、太阳能电池板5和上压型架6组成，其中，型架卡板2依次排列位于型架底板1上，型架卡板2为多块，每一型架卡板2的上部有机翼翼肋3配合安装。机翼翼肋3上表面开有翼肋桁条第一插槽8，桁条第二插槽9、桁条第三插槽10,翼肋上梁插槽11位于翼肋桁条第一插槽8与桁条第二插槽9之间，且翼肋上梁插槽11与翼肋下梁插槽12开槽位置对称、形状相同，翼肋后墙插口13位于机翼翼肋3底部，机翼翼肋3前缘设有机翼前缘支撑凸台,多个机翼翼肋3与翼肋上下梁、桁条、后墙组成机翼骨架。其制作方法包括以下步骤:

步骤3.布设蓄电池及电池盒；在第三翼肋和第五肋之间分别布设电池盒，两个电池盒分别可放置蓄电池，将主梁腹板与电池底板相连，在靠近后墙的位置埋有螺母固定电池底板，电池底板可翻折；

步骤4.测量制作好的机翼，机翼各位置安装角、上反角误差为±1°。

制作过程

首先使用激光切割机切割材料，切割完毕后将桌面校准平整，并除去表面杂物，保持工作台面整洁。之后将切割好的型架底板1放置在制作的位置，使用502胶水将其与工作台面粘接牢固。型架底板1固定之后，将型架卡板2与型架底板1对应的位置粘接，并在型架卡板1两侧使用直角三角木板支撑，保证型架卡板2的角度；除根部有上反角之外，其它位置为90°。完成后在每个型架卡板2两侧粘接几个小木片，避开梁与墙的位置，用以固定机翼翼肋。完成机翼型架的制作。

在型架卡板2上放置相应的机翼翼肋3后，将上下梁放置于机翼翼肋上梁插槽11和翼肋下梁插槽12中，将后墙放置于后墙插口13中。同时，将各部件紧密安装在型架上后，使用502胶水固定机翼翼肋3与翼肋上梁和翼肋下梁与后墙。补充机翼前缘支撑与后缘，完成骨架制作。

骨架完成后，在第三翼肋和第五肋之间分别布设电池盒，两个电池盒分别可放置蓄电池，将主梁腹板与电池盒底板相连，在靠近后墙的位置埋有螺母固定电池盒底板，电池盒底板可翻折。

将切削好的木片与碳方梁相粘接固定，完成上压型架6的制作。

确定太阳能电池板5在机翼上表面的相对位置；首先裁减太阳能电池板，用裁减好的太阳能板在机翼上表面预放，并做好位置记号。在两侧的标记位置补充支撑板以支撑电池板，支撑板采用逆条纹方向，一方面便于弯折为翼型的弯度，另一方面拥有合理的受力形式。补充完毕后，在太阳能板所能粘接到的肋、桁条、梁、后缘、支撑板的上表面涂抹混合好的环氧树脂，此处应注意胶的用量，保证每个位置有约1mm粗细胶柱。

将机翼继续放置在型架上，在机翼上表面放置太阳能电池板，以太阳能电池板的前缘为参照，将其对齐桁条第一插槽的桁条的中央位置；使用夹子将电池板前缘与桁条夹紧，并将木片垫在夹子与木板及电池板之间，以免结构损坏。

机翼前缘固定后，使用上压型架6贴覆于机翼上表面，并使用5kg的沙袋将粘接的上压型架6压紧，使其与机翼结构充分接触，之后在后缘继续使用夹子将电池板后缘与机翼后缘夹紧；常温放置4小时以上，实现机翼上表面与太阳能电池板粘接固定。待环氧完全粘接取下重物，检查电池板粘接情况，并在下表面完成太阳能电池输出端接线的焊接。在电池板上表面附一层保鲜膜保护电池板后，除去机翼表面多余的粘胶，并将其打磨平整。补充上表面太阳能电池板前端与两侧空白处的蒙板，对于机翼下表面，将前缘支撑到翼梁的蒙板补充完整，翼肋上的其余位置用宽度为12mm的木片补充。之后粘接机翼前缘条，并按照标准翼肋打磨前缘，保证前缘光滑。打磨完毕后补充电机座、碳管，固定电机。最后在机翼上表面在太阳能电池板外的其它部位均采用热缩膜覆盖。完成太阳能飞机机翼的全部制作。经检验，制作好的机翼各位置安装角、上反角误差在±1°之内，满足设计要求精度。