[发明专利]一种桁架式超轻整体机翼结构

说明书

本发明涉及一种桁架式超轻整体机翼结构，属于飞机结构设计技术领域，其包括：前梁和后梁，所述前梁和后梁平行且沿航向布置；至少两翼肋，所述翼肋包括前翼肋和后翼肋，所述后翼肋置于于前梁与后梁之间，前翼肋与前梁固定且具有翼型弧面，所述翼肋之间平行设置；硬质蒙皮，所述硬质蒙皮设置于前梁与机翼前缘之间的迎风面，且硬质蒙皮具有翼型弧面；柔性蒙皮，所述柔性蒙皮铺设于前梁、后梁和硬质蒙皮上，用于维持气动外形。本发明的桁架式超轻整体机翼结构在布局上提出了一种“薄膜蒙皮‑夹芯骨架”的新型布局方式，在满足强度、刚度要求的基础上，达到了苛刻的重量指标要求。

技术领域

本发明属于飞机结构设计技术领域，尤其涉及一种桁架式超轻整体机翼结构。

背景技术

在临近空间高度飞行的无人飞行器要求具有超长航时的持久飞行能力，在确保有效任务载荷的前提下，为了满足飞行性能对机翼结构设计提出了苛刻的重量指标要求，某国外临近空间太阳能无人机对机翼结构提出的重量指标为：面密度≤1kg/m2。

目前常规机翼结构的设计及选材方案，基本采用硬质蒙皮、金属或复合材料骨架的结构，采用机械连接的组合形式，超重明显，很难实现重量指标要求。

发明内容

本项发明的目的就是为了解决上述技术问题，提出一种桁架式超轻整体机翼结构方案，既满足强度、刚度要求，又能满足重量指标要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种桁架式超轻整体机翼结构，其包括

前梁和后梁，所述前梁和后梁平行且沿航向布置；

至少两翼肋，所述翼肋包括前翼肋和后翼肋，所述后翼肋置于前梁与后梁之间，前翼肋与前梁固定且具有翼型弧面，所述翼肋之间平行设置；

硬质蒙皮，所述硬质蒙皮设置于前梁与机翼前缘之间的迎风面，且硬质蒙皮具有翼型弧面；

柔性蒙皮，所述柔性蒙皮铺设于前梁、后梁和硬质蒙皮上，用于维持气动外形。

进一步的，还包括角片，所述角片成L型分别固定连接于前梁或后梁与翼肋之间。

进一步的，所述前梁和后梁截面均为工字型，由梁缘条和梁腹板构成，梁缘条和梁腹板为轻质材料且梁缘条和梁腹板之间粘接，在梁缘条和梁腹板表面还粘接有复合材料，用于固定梁缘条和梁腹板。

进一步的，所述梁腹板外表面设有减重孔，所述减重孔的形状包括圆形或四角为圆角的矩形孔。

进一步的，所述翼肋总体为桁架式肋腹板结构，其截面成工字型，由肋缘条和肋腹板构成，肋缘条由中心层的第一复合材料和包裹于中心层的第二复合材料制成，肋腹板为轻质结构材料，肋腹板与肋缘条之间粘接固定。

进一步的，所述硬质蒙皮上设有格栅，用于减轻重量。

进一步的，所述柔性蒙皮的材料为聚酰亚胺薄膜。

本发明的桁架式超轻整体机翼结构在布局上提出了一种“薄膜蒙皮-夹芯骨架”的新型布局方式；在选材上采用了超轻复合材料、轻质泡沫和聚酰亚胺薄膜的选材方案，复合材料与金属材料相比具有比强度/比刚度高的特点，具有明显的减重收益，而新型超轻复合材料比普通复合材料在厚度上更薄，能进一步降低结构重量；在构型上采用复合材料泡沫夹芯的构型，局部采用减轻孔、桁架、格栅的轻质设计方式；在工艺上采用共固化、二次交接的整体成型工艺，最终，在满足强度、刚度要求的基础上，达到了苛刻的重量指标要求。

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，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明的桁架式超轻整体机翼结构示意图(柔性蒙皮未画出)。

图2为本发明的前梁/后梁示意图。