一种无人机及其机翼的制作方法

1.本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机及其机翼。


背景技术：

2.无人机为追求长航时性能，要求机身结构设计在满足强度和刚度需求的同时尽可能减轻重量，以提高有效任务载荷量。
3.传统无人机的机翼多采用与有人机相类似的结构，包括一根大尺寸的圆形或者方形的主梁，然后以该主梁为基础安装有蒙皮、翼肋等部件，这种形式的机翼，其主梁的重量过大，即便是采用轻量化的复合材料也无法满足整个机翼轻量化的要求。
4.因此，如何提供一种轻量化的无人机机翼，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种无人机及其机翼，其中，该无人机的机翼能够满足轻量化的设计要求。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种无人机的机翼，包括主梁结构和维形结构，所述主梁结构包括沿上下方向间隔分布的若干层梁架，各所述梁架均包括沿所述机翼的长度方向延伸的若干纵梁，同一层所述梁架的相邻两所述纵梁之间通过连梁相连，相邻的两所述梁架之间通过腹梁相连，至少最上层的所述梁架以及最下层的所述梁架与所述维形结构相连。
7.如此设置，主梁结构采用若干分体式的纵梁、连梁以及腹梁组合而成的空间网架结构，强度和刚度均较高，使得机翼在工作过程中可以保持足够的刚度，且相比于现有技术，上述主梁结构的质量更轻，更能够满足轻量化的设计要求。
8.可选地，所述腹梁用于连接相邻两所述梁架的所述纵梁。
9.可选地，各所述梁架的所述纵梁的数量一致，相邻两层所述梁架的各所述纵梁一一对应相连，且相邻两层所述梁架的对应连接的两所述纵梁的中心线所在面与所述机翼的弦长方向相垂直。
10.可选地，所述纵梁与所述腹梁之间以及同一层所述梁架的所述纵梁与所述连梁之间均通过接头相连。
11.可选地，所述纵梁和/或所述连梁和/或所述腹梁和/或所述接头通过纤维缠绕工艺成型；和/或，所述接头通过胶粘与其他部件相连。
12.可选地，所述维形结构包括若干连杆组合形成的维形网架。
13.可选地，与所述机翼的长度方向相垂直的截面上，所述维形网架包括沿周向分断的若干分架，至少部分周向相邻的两所述分架直接相连，和/或，至少部分周向相邻的两所述分架通过所述纵梁相连。
14.可选地，所述分架与所述纵梁的连接部位设有连接部件，所述纵梁通过胶粘与所
述连接部件相连。
15.可选地，所述维形结构还包括若干维形肋。
16.本发明还提供一种无人机，包括机身和机翼，所述机翼为上述的无人机的机翼。
17.由于上述的无人机的机翼已经具备如上的技术效果，那么，具有该机翼的无人机亦当具备相类似的技术效果，故在此不作赘述。
附图说明
18.图1为本发明所提供无人机的机翼的一种具体实施方式的结构示意图；
19.图2为梁架的一种具体实施方式的结构示意图；
20.图3为梁架的另一种具体实施方式的结构示意图；
21.图4为梁架的又一种具体实施方式的结构示意图；
22.图5为主梁与腹梁的连接结构图；
23.图6为主梁、腹梁以及维形结构的连接结构图；
24.图7为维形网架的结构示意图；
25.图8为维形网架的一个单胞的结构示意图；
26.图9为维形网架的一种具体实施方式的分体结构图；
27.图10为图9中的一个分架的结构示意图；
28.图11为维形网架的另一种具体实施方式的分体结构图；
29.图12为图11中的一个分架的结构示意图；
30.图13为图1的俯视图。
31.图1-13中的附图标记说明如下：
32.1主梁结构、11梁架、111纵梁、112连梁、12腹梁、13接头；
33.2维形结构、21维形网架、21a连杆、211分架、212连接部件、22维形肋；
34.3俯仰舵。
具体实施方式
35.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
36.本文中所述“若干”是指数量不确定的多个，通常为两个以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件在数量上的相互关系。
37.请参考图1，图1为本发明所提供无人机的机翼的一种具体实施方式的结构示意图。
38.如图1所示，本发明提供一种无人机的机翼，包括主梁结构1和维形结构2，其中，主梁结构1用于提供刚度支持，而维形结构2则可以主梁结构1为基础围合形成机翼的外部轮廓，再配合蒙皮等部件，即可以形成完整的机翼。
39.区别于现有技术，在本发明实施例中，主梁结构1包括沿上下方向间隔分布的若干层梁架11，各梁架11均包括沿机翼的长度方向延伸的若干纵梁111，同一层梁架11的相邻两纵梁111之间通过连梁112相连，相邻的两梁架11之间通过腹梁12相连，至少最上层的梁架11以及最下层的梁架11与维形结构2相连。
40.如此设置，主梁结构1采用若干分体式的纵梁111、连梁112以及腹梁12组合而成的空间网架结构，强度和刚度均较高，使得机翼在工作过程中可以保持足够的刚度，且相比于现有技术，上述主梁结构1的质量更轻，更能够满足轻量化的设计要求。
41.这里，本发明实施例并不限定梁架11的层数，具体与机翼的尺寸等参数有关，在附图的方案中，上述梁架11可以设置为两层，上下两层的梁架11均可以与维形结构2相连；另外，本发明实施例也不限定梁架11的结构以及梁架11与腹梁12的连接结构，在实施时，本领域技术人员可以根据实际需要对上述各部分的结构进行设计。
42.在一种具体的方案中，请参考图2-6，图2为梁架的一种具体实施方式的结构示意图，图3为梁架的另一种具体实施方式的结构示意图，图4为梁架的又一种具体实施方式的结构示意图，图5为主梁与腹梁的连接结构图，图6为主梁、腹梁以及维形结构的连接结构图。
43.同一层梁架11的各纵梁111可以并排设置，相邻两纵梁111之间可以通过连梁112相连，连梁112的结构形式可以多种多样，具体与纵梁111的数量以及相邻纵梁111的间距等参数相关。
44.作为示例性的说明，图2示出了一种y型的连梁112，可适用于附图所示出的5根纵梁111的连接；图3示出了一种斜线型的连梁112，可适用于附图所示出的3根纵梁111的连接；图4则示出了一种v型的连梁112，可适用于附图所示出的两根纵梁111的连接。
45.腹梁12可用于连接相邻两梁架11的纵梁111，即腹梁12的两端均可以与不同层梁架11的纵梁111相连，可以知晓，纵梁111为各层梁架11的主结构，采用腹梁12直接与纵梁111相连，可以提高整个主梁结构1的整体刚度。当然，腹梁12也可以与梁架11的其他部件相连，如连梁112等。
46.各层梁架11中的纵梁111的数量可以相同，也可以不同，具体可以根据实际情况进行确定。
47.在图6实施例中，各梁架11的纵梁111的数量可以一致，相邻两层梁架11的各纵梁111可以一一对应相连，且相邻两层梁架11的对应连接的两纵梁111的中心线所在面可以与机翼的弦长方向(机翼的宽度方向，附图6中为左右方向)相垂直，这样，各纵梁111可以在上下方向上一一对应相连，各腹梁12的安装面也可以与弦长方向相垂直，主梁结构1的整体性较好，刚度较高。除此之外，也可以采用各层梁架11中的纵梁111在上下方向不对应的方案，此时，各腹梁12的安装面与弦长方向会呈现出非90度的夹角。
48.纵梁111与腹梁12之间以及同一层梁架11的纵梁111与连梁112之间均可以通过接头13相连，具体来讲，接头13可以是通过胶粘工艺与其他部件相连，而纵梁111和/或连梁112和/或腹梁12和/或接头13可以通过纤维缠绕工艺成型。
49.请参考图7-12，图7为维形网架的结构示意图，图8为维形网架的一个单胞的结构示意图，图9为维形网架的一种具体实施方式的分体结构图，图10为图9中的一个分架的结构示意图，图11为维形网架的另一种具体实施方式的分体结构图，图12为图11中的一个分架的结构示意图。
50.维形结构2的功能在于和主梁结构1相配合，以构建机翼的外轮廓形状，传统的维形结构2通常仅包括图1所示出的维形肋22，这种形式的维形结构2的结构强度较低，只能满足基本的维形功能，如果要在机翼外表面安装蒙皮或者有效载荷等部件时，承载能力会有
所不足，这就限制了待安装有效载荷的尺寸。这里的蒙皮主要包括薄膜蒙皮和金属蒙皮两类，蒙皮的厚度根据需要进行设置，有效载荷是指安装于机翼的负载，例如，可以为太阳能电池板等。
51.为此，如图7所示，并结合图1，本发明实施例中的维形结构2可以包括若干连杆21a组合形成的维形网架21，这种空间网架形式的维形网架21可以具有较高的强度，完全能够满足蒙皮或者有效载荷等部件的安装要求，使得有效载荷的安装面积不会受到承载能力的限制，在这一定程度上也能够提高无人机的续航性能。
52.维形网架21的具体结构形式在此不做限定，在实施时，本领域技术人员可以根据实际需要进行确定。在一种示例性的方案中，该维形网架21可以由一个特定的单胞结构沿指定方向拓扑延伸形成，该单胞的结构形式同样不做限定，以图8为参照，该单胞可以包括对顶设置的两个四棱锥以及周向分布的四根连杆21a。
53.结合图9-12，在与机翼的长度方向相垂直的截面上，维形网架21可以包括沿周向分断的若干分架211，各分架211都是沿机翼的长度方向延伸，这样，每一个分架211在周向上均非封闭结构，且各分架211的尺寸可以较小，能够方便加工。各分架211的加工工艺具体可以采用3d打印技术。
54.对于各分架211而言，至少部分周向相邻的两分架211可以通过纵梁111相连，此时，前述主梁结构1中的各纵梁111可以位于相邻的两分架211之间，这种结构形式的分架211可以参见图9；和/或，至少部分周向相邻的两分架211可以直接相连，具体的连接方式可以为胶粘，此时，前述主梁结构1中的各纵梁111可以安装于各分架211，这种结构形式的分架211可以参见图11。
55.各分架211与纵梁111的连接部位可以设有连接部件212，结合图10，区别于维形网架21本身的网状结构，该连接部件212可以为实心的板状结构等，以保证纵梁111与分架211的可靠连接，具体的连接工艺可以为胶粘，或者，如图12所示，纵梁111与连接部件212之间也可以采用耳片、螺栓(图中未标注)等形式的机械连接件进行固定。
56.需要指出，尽管本发明实施例提供了一种包括维形网架21的维形结构2，但这并不意味着本发明所提供无人机的机翼仅可以采用这种形式的维形结构2，在对于机翼本身的承载性能要求不高时，维形结构2也可以采用传统的维形肋22；或者，还可以同时采用前述的维形网架21和维形肋22，并在机翼的长度方向上对二者进行分段设置，例如，机翼靠近机身的部分可以采用前述的维形网架21来作为维形结构2，以提高机翼的整体刚度，而维形肋22则可以分布在机翼的翼梢处。
57.实际上，请参考图13，图13为图1的俯视图，如图13所示，维形网架21的内部也会设有维形肋22，以对维形网架21进行支撑，同时，也可以方便维形网架21在机翼长度方向上的分段设计。
58.除上述的各部件外，无人机的机翼一般还设有俯仰舵3，俯仰舵3本身的结构以及其安装控制结构等可以参照现有技术，在此不做赘述。
59.本发明还提供一种无人机，包括机身和机翼，其中，机翼即为上述各实施方式所涉及的无人机的机翼。
60.由于上述的无人机的机翼已经具备如上的技术效果，那么，具有该机翼的无人机亦当具备相类似的技术效果，故在此不作赘述。
61.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。