一种飞行汽车机翼梁和机翼的制作方法

1.本技术涉及汽车零部件技术领域，具体涉及一种飞行汽车机翼梁和机翼。


背景技术：

2.飞行汽车是近些年来发展起来的一种通用飞行器，其起飞重量从几百公斤到几吨级别不等，其构型多种多样，动力系统布局也五花八门，例如多旋翼式，涵道风扇式，倾转旋翼式，多升桨，单推桨混合式布局。以tf
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2a为例，是基于多升桨、单推桨式布局而研发(有固定翼的机翼和升力螺旋桨机构)，使用纯电清洁能源，要求在不需要特殊的跑道情况下可以实现垂直起降的功能，达到一定高度后，在推桨的推动下实现固定翼模式飞行。受当前电池储能水平的限制，固定翼模式下的飞行能够降低电源的消耗，增大飞行里程。基于该种构型，tf
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2a需要在机翼结构上附加撑杆机构，用于升桨电机的安装，为整机的垂直起降阶段提供动力。此外，在左右机翼内侧撑杆后端安装平尾和垂尾，以便于在巡航阶段控制飞机的俯仰、偏航等动作。传统的通航飞机机翼结构上没有额外的类似的撑杆结构存在，机翼主要载荷是在飞行阶段承受弯矩，载荷从翼尖到翼根逐渐增大。但tf
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2a机翼结构上由于附加了额外的机构存在，载荷形式与传统固定翼飞机有所不同，除了承受弯矩意外，也会承受在垂起、俯仰阶段由于升桨产生的升力不平衡导致的扭矩。
3.传统通航飞机结构件在早期主要由金属材料组成，随着材料技术的发展，复合材料在通航飞机结构件中占据的比例越来越大，能够达到90％以上。早期的机翼梁零件由金属材料制造而成，作为飞机主承力结构，一般由如下几种形式：工字形、c型，z型等。制造时使用螺栓或铆钉将零件(角片，独立的上下缘条、腹板)等连接到一起，然后通过铆钉梁将缘条和上下蒙皮连接到一起，作为飞机的主承力结构。这种梁结构所需零件多、紧固件多，重量高，装配周期长。随着技术的发展，通航飞机领域出现复合材料梁，与金属梁类似，复合材料梁也可以分为工字形，c型和z型等。整根梁用复合材料制作，采用真空袋压、热压罐等工艺方法成型，然后与上下蒙皮通过胶接工艺进行连接，这种复合材料梁零件数量少，紧固件少，重量轻，胶接过程周期短。在完成复合材料梁的加工后，通过金属接头将翼梁与机身连接，或在翼梁根部加工安装孔，与机身承力梁的安装孔通过螺栓连接固定，达到传递载荷的作用。
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2a在经过载荷评估后发现，传统通航飞机复合材料梁结构不能满足飞机所有载荷工况下的强度要求，需要对梁的结构进行优化设计。


技术实现要素：

5.针对背景技术中的技术问题，本技术提供了一种飞行汽车机翼梁和机翼，重量轻、装配难度低；翼根部局部增强后，抗扭转能力增强。本技术是通过以下技术方案实现的：
6.一种飞行汽车机翼梁，所述飞行汽车机翼梁包括翼根和翼尖，所述翼根和翼尖分别位于所述飞行汽车机翼梁的两端；所述飞行汽车机翼梁通过所述翼根与飞行汽车机身连接；所述翼根包括外层结构和嵌体结构，所述嵌体结构设置于所述外层结构的内部；所述嵌
体结构包括依次头尾粘接的第一嵌块、第二嵌块、第三嵌块和第四嵌块；所述第一嵌块和所述第三嵌块的材料密度区间为30千克/立方米
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60千克/立方米；所述第二嵌块和所述第四嵌块的材料密度区间为1400千克/ 立方米
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1600千克/立方米；所述第四嵌块距离所述翼尖的距离大于所述第一嵌块距离所述翼尖的距离；所述翼根上对应于所述第二嵌块和所述第四嵌块的位置设有安装孔；所述安装孔用于所述飞行汽车机翼梁与所述飞行汽车机身的连接。
7.进一步地，所述安装孔的内壁设有衬套。
8.进一步地，所述第一嵌块和所述第三嵌块为泡沫板件；所述第二嵌块和所述第四嵌块为碳纤维层压板件。
9.进一步地，所述嵌体结构还包括第一覆盖层和第二覆盖层；所述第一覆盖层覆盖于所述第一嵌块、所述第二嵌块、所述第三嵌块和所述第四嵌块的一侧表面；所述第二覆盖层覆盖于所述第一嵌块、所述第二嵌块、所述第三嵌块和所述第四嵌块的另一侧表面。
10.进一步地，所述嵌体结构与所述外层结构的内壁胶接。
11.进一步地，所述外层结构包括相对设置的第一缘条和第二缘条，以及垂直于所述第一缘条的腹板结构；所述第一缘条和所述第二缘条的相对位置具有同等的宽度和厚度；所述第一缘条、所述第二缘条和所述腹板结构组成的空间用于容纳所述嵌体结构。
12.进一步地，所述翼根的厚度为53毫米至57毫米。
13.进一步地，所述腹板的厚度为5毫米至7毫米；所述嵌体结构的厚度为41 毫米至45毫米；所述嵌体结构的一侧紧贴于所述腹板；所述嵌体结构的另一侧低于所述第一缘条的部分为碳纤维层；所述碳纤维层远离所述嵌体结构的一侧与所述第一缘条齐平。
14.进一步地，所述第一缘条的宽度和厚度沿所述翼根到所述翼尖的方向递减。
15.本实用新型还公开了一种飞行汽车机翼，所述飞行汽车机翼包括上述任一方案所述的飞行汽车机翼梁。
16.采用上述技术方案，本实用新型提供的飞行汽车机翼梁和机翼，通过在翼根部填充第一嵌块、第二嵌块、第三嵌块和第四嵌块；其中所述第一嵌块和所述第三嵌块的材料密度区间为30千克/立方米
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60千克/立方米，所述第二嵌块和所述第四嵌块的材料密度区间为1400千克/立方米
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1600千克/立方米，增加了扭转刚度，且由于采用轻型材料填充，达到了减轻重量的目的。所述翼根上对应于所述第二嵌块和所述第四嵌块的位置设有用于使所述飞行汽车机翼梁与所述飞行汽车机身连接的安装孔。经上述优化，本实用新型提供的飞行汽车机翼梁和机翼重量轻、装配难度低；翼根部局部增强后，抗扭转能力增强。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例描述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技术的一些实施例，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附图。
18.图1为本技术实施例提供的飞行汽车机翼梁的结构示意图；
19.图2为图1中翼根区域螺栓安装孔位置的剖视图；
20.图3为图1中a区域的局部放大图；
21.图中：1
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翼根、11
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外层结构、111
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第一缘条、112
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第二缘条、113
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腹板结构、12
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嵌
体结构、121
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第一嵌块、122
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第一嵌块、123
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第三嵌块、124
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第四嵌块、13
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安装孔、2
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翼尖、3
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衬套。
具体实施方式
22.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
24.如图1和图2所示，本实用新型实施例公开了一种飞行汽车机翼梁，所述飞行汽车机翼梁包括翼根1和翼尖2，所述翼根1和翼尖2分别位于所述飞行汽车机翼梁的两端；所述飞行汽车机翼梁通过所述翼根1与飞行汽车机身连接；所述翼根1包括外层结构11和嵌体结构12，所述嵌体结构12设置于所述外层结构 11的内部；所述嵌体结构12包括依次头尾粘接的第一嵌块121、第一嵌块122、第三嵌块123和第四嵌块124；所述第一嵌块121和所述第三嵌块123的材料密度区间为30千克/立方米
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60千克/立方米；所述第一嵌块122和所述第四嵌块124 的材料密度区间为1400千克/立方米
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1600千克/立方米；所述第四嵌块124距离所述翼尖2的距离大于所述第一嵌块121距离所述翼尖2的距离；所述翼根1上对应于所述第一嵌块122和所述第四嵌块124的位置设有安装孔13；所述安装孔 13用于所述飞行汽车机翼梁与所述飞行汽车机身的连接。
25.本实用新型实施例提供的飞行汽车机翼梁，通过在翼根1部填充第一嵌块 121、第一嵌块122、第三嵌块123和第四嵌块124；所述第一嵌块121和所述第三嵌块123的材料密度区间为30千克/立方米
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60千克/立方米；所述第一嵌块122 和所述第四嵌块124的材料密度区间为1400千克/立方米
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1600千克/立方米，既增加了扭转刚度，又由于采用轻型材料填充，达到了减轻重量的目的。所述翼根 1上对应于所述第一嵌块122和所述第四嵌块124的位置设有用于使所述飞行汽车机翼梁与所述飞行汽车机身连接的安装孔13。经上述优化，本实用新型提供的飞行汽车机翼梁和机翼重量轻、装配难度低；翼根1部局部增强后，抗扭转能力增强。
26.在本实用新型另一实施例中，所述安装孔13的内壁设有衬套3，通过埋入衬套3，之后使用螺栓与安装孔13的配合使得汽车机翼梁与机身连接；所述第一嵌块121和所述第三嵌块123为泡沫板件；所述第一嵌块122和所述第四嵌块124 为碳纤维层压板件，如此，通过衬套3的嵌入，增强了安装孔13的挤压强度，克服复合材料板(在翼根1部填充第一嵌块121、第一嵌块122、第三嵌块123 和第四嵌块124后形成了复合材料板)不能承受较大挤压载荷的缺点。
27.在本实用新型另一实施例中，所述嵌体结构12还包括第一覆盖层和第二覆盖层；所述第一覆盖层覆盖于所述第一嵌块121、所述第一嵌块122、所述第三嵌块123和所述第四
嵌块124的一侧表面；所述第二覆盖层覆盖于所述第一嵌块 121、所述第一嵌块122、所述第三嵌块123和所述第四嵌块124的另一侧表面。
28.在本实用新型另一实施例中，为了提高所述嵌体结构12的稳定性，所述嵌体结构12与所述外层结构11的内壁胶接。
29.在本实用新型另一实施例中，所述外层结构11包括相对设置的第一缘条111 和第二缘条112，以及垂直于所述第一缘条111的腹板结构113，所述第一缘条 111和所述第二缘条112的相对位置具有同等的宽度和厚度；所述第一缘条111、所述第二缘条112和所述腹板结构113组成的空间用于容纳所述嵌体结构12。
30.在本实用新型另一实施例中，所述翼根1的厚度可以为53毫米至57毫米；所述腹板113的厚度可以为5毫米至7毫米；所述嵌体结构12的厚度可以为41 毫米至45毫米；所述嵌体结构12的一侧紧贴于所述腹板113；所述嵌体结构12 的另一侧低于所述第一缘条111的部分为碳纤维层；所述碳纤维层远离所述嵌体结构12的一侧与所述第一缘条111齐平。
31.在本实用新型另一实施例中，所述第一缘条111的宽度和厚度沿所述翼根1 到所述翼尖2的方向递减。
32.本实用新型实施例还提供了一种飞行汽车机翼，所述飞行汽车机翼包括上述任一实施例所述的飞行汽车机翼梁。
33.以上所述是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。