[实用新型]一种抗弯碳纤维管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种碳纤维管，具体涉及一种抗弯碳纤维管。

背景技术

在多旋翼无人机领域，旋翼支臂为重要主承力结构件，其抗弯性的优劣直接关系到机体的飞行稳定。目前，国内旋翼支臂主要为由整体热塑材料结构制成的管体(以大疆消费级无人机为代表)、普通碳纤维直管、碳纤维锥形管为主，目前以上结构形式存在一定的设计不足，具体如下：

整体热塑材料的管体结构：材料为非连续纤维增强，热塑材料自身强度先天不足，若用于较大型的功能性旋翼机上存在产品重量占比较大的问题。

普通碳纤维管结构：管件整体强度一致，对于悬臂结构根部与端部受力的差异性未做区分，为满足产品要求，不得不将整个管体以最大受力的根部需求来设计，产品存在局部抗弯过剩。

碳纤维锥形管结构：虽然有效区分了悬臂两端的不同抗弯能力，但为满足根部强度、模量需求使得根部外径较大，加大了飞行器的飞行阻力。

因此，设计一个抗弯性能好，质量更轻的碳纤维管，对于多旋翼无人机的发展具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种抗弯碳纤维管，该碳纤维管质量轻，抗弯性能佳，非常适合应用于多旋翼无人机的旋翼支臂，与现有的相同管外径，相同弯曲变形量的碳纤维管相比，至少减重30％，同时对比使用相同材料采用现有结构的相同外径及相同重量的碳纤维管，可有效地减小弯曲变形量20％。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种抗弯碳纤维管，其特征在于，包括内壁管、外壁管、以及固定设置在内壁管和外壁管之间的增强管，其特征在于：所述增强管的数量为n个，n≥4，n个增强管依次沿内壁管的一端至另一端布设，相邻增强管之间的间距呈等差数列，所述等差数列的公差为相邻增强管之间的最小间距的0.1～1倍，所述内壁管、外壁管和增强管的材质均为碳纤维材料。

上述的一种抗弯碳纤维管，其特征在于，所述最小间距不大于外壁管外径的4倍。

上述的一种抗弯碳纤维管，其特征在于，所述内壁管的壁厚不大于外壁管壁厚的15％，所述增强管的壁厚为外壁管壁厚的0.8～1.2倍。

上述的一种抗弯碳纤维管，其特征在于，所述内壁管为由碳纤维模量不低于290GPa，胶含量不高于30％，轴向纤维占比不低于50％的碳纤维制成的碳纤维管。

上述的一种抗弯碳纤维管，其特征在于，所述外壁管为由碳纤维模量不低于290GPa，胶含量不高于30％，轴向纤维占比不低于70％的碳纤维制成的碳纤维管。

上述的一种抗弯碳纤维管，其特征在于，所述增强管为由碳纤维模量不低于290GPa，胶含量不高于30％，环向纤维占比不低于50％的碳纤维制成的碳纤维管。

上述的一种抗弯碳纤维管，其特征在于，位于所述内壁管端部的两个增强管的长度相等，位于所述内壁管中部的每个增强管的长度为位于内壁管一端部的每个增强管的长度的2倍。

上述的一种抗弯碳纤维管，其特征在于，所述增强管通过胶粘剂固定在内壁管和外壁管之间。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型结构简单，设计的多层碳纤维管具有更轻的质量，弯曲变形量较小，非常适合应用于多旋翼无人机的旋翼支臂。

2、本实用新型的碳纤维管与现有的相同管外径，相同弯曲变形量的碳纤维管相比，至少减重30％，同时对比使用相同材料采用现有结构的相同外径及相同重量的碳纤维管，可有效地减小弯曲变形量20％。

3、本实用新型在内壁管和外壁管之间沿内壁管的轴向设置了n个增强管，n≥4，n个增强管依次沿内壁管的一端至另一端布设，相邻增强管之间的间距呈等差数列，所述等差数列的首项为相邻增强管之间间距中的最小间距，所述等差数列的公差为等差数列首项的0.1～1倍；n个增强管的布设依照以上的等差数列进行排布，这是根据力学分析软件分析管体的受力情况，分析管体轴向上的各个区段的抗弯强度及模量需求，经过大量试验验证得到的，并且按照以上布设方式能满足碳纤维管用作无人机的旋翼支臂时高抗弯性能、且无局部抗弯过剩的要求，同时也减轻了管体的质量。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型具有7个增强管的结构示意图。

附图标记说明：

1—内壁管；2—外壁管；3—增强管。

具体实施方式