一種充氣展開的可剛化密排連管式機翼的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多管式可剛化密排連管式機翼。
【背景技術】
[0002]大尺度航空宇航器充氣結構需要在地面折疊包裝存儲，進入工作區(qū)域后充氣展開并正常工作。而充氣機翼是一種典型的柔彈性、超薄壁、欠剛度和張力相關的結構，對機械或外部環(huán)境載荷十分敏感，其結構變形特點是典型的大變形，因此，構型控制和運行姿態(tài)控制十分困難。亟需提供一個使用充氣展開結構技術構建的可剛化充氣式機翼。

【發(fā)明內容】

[0003]為了解決現(xiàn)有充氣機翼的柔彈性、超薄壁、欠剛度和張力、對機械或外部環(huán)境載荷十分敏感等諸多問題，本發(fā)明提出了一種充氣展開的可剛化密排連管式機翼。
[0004]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術方案如下:
一種充氣展開的可剛化密排連管式機翼，由若干跟不同直徑的可剛化圓管、機翼蒙皮、機翼前緣泡沫、機翼后緣泡沫構成，可剛化圓管沿弦向并列相切排布在機翼前緣泡沫和機翼后緣泡沫之間，各個可剛化圓管弦向的外切點連線構成標準翼型，機翼蒙皮包裹在可剛化圓管、機翼前緣泡沫和機翼后緣泡沫外部。
[0005]本發(fā)明中，所述可剛化圓管由充氣內膽、可剛化膜、電阻絲加熱膜組成，電阻絲加熱膜包裹可剛化膜，可剛化膜包裹充氣內膽。
[0006]本發(fā)明中，所述可剛化圓管與機翼前緣泡沫、機翼后緣泡沫以及上下機翼蒙皮間通過TIE樹脂粘接。
[0007]本發(fā)明中，所述可剛化圓管之間通過芳綸絲縫接，并由加強條纏繞約束。
[0008]本發(fā)明中，可剛化圓管直徑可按找到翼型截面中心，最大半徑做圓，然后依次分別向左和右，以翼型輪廓為限制，做切圓。因此可剛化圓管個數(shù)及直徑均由具體翼型決定。
[0009]本發(fā)明在機翼內部引入不同直徑的可剛化材料制作而成的圓管，即機翼內部填充可剛化圓管作為機翼的承力結構，各個圓管大小尺寸各不相同，圓管沿弦向并列相切排布，以起到支撐保持翼型的作用。各個圓管弦向的外切點連線，構成標準翼型，蒙皮包裹在圓管外部，便可使得整個機翼結構逼近所選翼型。圓管表面上鋪設電阻絲，圓管內部與充氣圓管內膽結構粘接。當對圓管內膽進行充氣展開的過程中，圓管截面可隨之可保持標準圓形，同時對外部粘貼的電阻絲進行加熱，柔性的圓管材料受熱固化，便可得到剛性圓管結構。從而進一步支撐起圓管外部的由柔性耐高溫薄膜材料構成的蒙皮結構，從而得到一個逼近標準翼型的剛化后的機翼結構。
[0010]由于多管式機翼蒙皮和內部圓管相切的設計，可以有效得到相對光滑的蒙面。因此，該結構機翼可以更好的逼近標準翼型。多管式機翼固化后形成水平并列相切排列的內部圓管結構。其三維立體的內部結構可以有效的起到承受載荷、保持翼型的效果，使得該結構具有更好的剛度和穩(wěn)定性。同時多管式機翼剛化的實現(xiàn)過程引入電阻絲加熱膜對圓管結構進行加熱固化，極大簡化了制備工藝與加熱剛化工藝。而機翼蒙皮材料使用輕質的柔性材料包裹，自重更輕、承載性能更好。
【附圖說明】
[0011]圖1為可剛化充氣機翼實際膨脹橫截面示意圖；
圖2為機翼翼展示意圖；
圖3為可剛化管截面示意圖；
圖4為可剛化管連接示意圖；
圖中，1:可剛化圓管，1-1:1號可剛化圓管，1-2:2號可剛化圓管，1-3:3號可剛化圓管，1-4:4號可剛化圓管，1-5:5號可剛化圓管，1-6:6號可剛化圓管，1-7:7號可剛化圓管，
2:機翼蒙皮、3:機翼前緣泡沫、4:機翼后緣泡沫，5:加強條，6:充氣內膽，7:可剛化，8:電阻絲加熱膜，9:樹脂粘結處，10:芳綸絲縫合處。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
[0013]【具體實施方式】一:結合圖1、圖2、圖3說明本實施方式，本實施方式所述的可剛化充氣機翼由若干跟不同直徑的可剛化圓管1、機翼蒙皮2、機翼前緣泡沫3、機翼后緣泡沫4構成，可剛化圓管I沿弦向并列相切排布在機翼前緣泡沫3和機翼后緣泡沫4之間，各個可剛化圓管I弦向的外切點連線構成標準翼型，機翼蒙皮2包裹在可剛化圓管1、機翼前緣泡沫3和機翼后緣泡沫4外部，可剛化圓管I因充氣而不斷膨脹，膨脹至與機翼前緣泡沫3、機翼后緣泡沫4和機翼蒙皮2相切得到目標翼型后停止充氣。
[0014]圖1中可剛化圓管I為7根，機翼上下蒙皮之間連接即通過可剛化圓管1，1號可剛化圓管1-1與機翼蒙皮2之間連接即通過機翼前緣泡沫3，7號可剛化圓管1-7與機翼蒙皮2之間連接即通過機翼后緣泡沫4。1-7號可剛化圓管與機翼上、下蒙皮之間連接均通過TIE樹脂粘接。1~7號可剛化圓管之間通過芳綸絲縫接?？蓜偦瘓A管I和機翼前緣泡沫3與機翼后緣泡沫4由四根加強條5纏繞約束。
[0015]【具體實施方式】二:結合圖2說明本實施方式，可剛化圓管I與機翼前緣泡沫3和機翼后緣泡沫4展向方向長度均為機翼翼長，橫截面方向布置機翼前緣泡沫3、7根可剛化管I和機翼后緣泡沫4，機翼前緣泡沫寬S1，可剛化圓管直徑分別為Rp R2, R3, R4, R5, R6, R7,機翼后緣泡沫寬S2。
[0016]【具體實施方式】三:結合圖3圖4說明本實施方式，可剛化圓管I由充氣內膽6、可剛化膜7、電阻絲加熱膜8組成。電阻絲加熱膜8包裹可剛化膜7，可剛化膜7包裹充氣內膽6。待充氣內膽6充氣膨脹時，由于可剛化膜7與電阻絲加熱膜8的限制，可剛化管形成圓柱形的外觀結構。此時，對電阻絲加熱膜8通電加熱，可剛化膜7在加熱加壓情況下逐漸固化形成剛化膜，剛化管制備成功。其中充氣內膽6、電阻絲加熱膜8通過TIE樹脂粘接形成管狀，可剛化膜7通過芳綸絲縫合形成管狀。
[0017]【具體實施方式】四:機翼蒙皮材料選用PI聚酰亞胺薄膜，該材料阻隔空氣性能強、熱封性能好、不導電、抗氧化。選用材料厚度為25 μπι。
[0018]【具體實施方式】五:可剛化圓管中的充氣內膽材料選取PI聚酰亞胺薄膜，可剛化膜材料選取碳纖維預浸料。機翼前緣、后緣泡沫均采用硬質泡沫或是固態(tài)硬質塑料。
【主權項】
1.一種充氣展開的可剛化密排連管式機翼，其特征在于所述機翼由若干跟不同直徑的可剛化圓管、機翼蒙皮、機翼前緣泡沫、機翼后緣泡沫構成，可剛化圓管沿弦向并列相切排布在機翼前緣泡沫和機翼后緣泡沫之間，各個可剛化圓管弦向的外切點連線構成標準翼型，機翼蒙皮包裹在可剛化圓管、機翼前緣泡沫和機翼后緣泡沫外部，所述可剛化圓管由充氣內膽、可剛化膜、電阻絲加熱膜組成，電阻絲加熱膜包裹可剛化膜，可剛化膜包裹充氣內膽。
2.根據(jù)權利要求1所述的充氣展開的可剛化密排連管式機翼，其特征在于所述可剛化圓管與機翼前緣泡沫、機翼后緣泡沫以及上下機翼蒙皮間通過TIE樹脂粘接。
3.根據(jù)權利要求1所述的充氣展開的可剛化密排連管式機翼，其特征在于所述可剛化圓管與機翼前緣泡沫和機翼后緣泡沫展向方向長度均為機翼翼長。
4.根據(jù)權利要求1所述的充氣展開的可剛化密排連管式機翼，其特征在于所述可剛化圓管之間通過芳綸絲縫接。
5.根據(jù)權利要求1所述的充氣展開的可剛化密排連管式機翼，其特征在于所述充氣內膽、電阻絲加熱膜通過TIE樹脂粘接形成管狀，可剛化膜通過芳綸絲縫合形成管狀。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的充氣展開的可剛化密排連管式機翼，其特征在于所述機翼蒙皮材料選用PI聚酰亞胺薄膜。
7.根據(jù)權利要求6所述的充氣展開的可剛化密排連管式機翼，其特征在于所述薄膜厚度為25 μπ?ο
8.根據(jù)權利要求1所述的充氣展開的可剛化密排連管式機翼，其特征在于所述充氣內膽材料選取PI聚酰亞胺薄膜，可剛化膜材料選取碳纖維預浸料。
9.根據(jù)權利要求1、2或3所述的充氣展開的可剛化密排連管式機翼，其特征在于所述機翼前緣泡沫、機翼后緣泡沫均采用硬質泡沫或是固態(tài)硬質塑料。
10.根據(jù)權利要求1所述的充氣展開的可剛化密排連管式機翼，其特征在于所述可剛化圓管和機翼前緣泡沫與機翼后緣泡沫由加強條纏繞約束。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種充氣展開的可剛化密排連管式機翼，所述機翼由若干跟不同直徑的可剛化圓管、機翼蒙皮、機翼前緣泡沫、機翼后緣泡沫構成，可剛化圓管沿弦向并列相切排布在機翼前緣泡沫和機翼后緣泡沫之間，各個可剛化圓管弦向的外切點連線構成標準翼型，機翼蒙皮包裹在可剛化圓管、機翼前緣泡沫和機翼后緣泡沫外部。由于多管式機翼蒙皮和內部圓管相切的設計，可以有效得到相對光滑的蒙面。因此，可以更好的逼近標準翼型。其三維立體的內部結構可以有效的起到承受載荷、保持翼型的效果，使得該結構具有更好的剛度和穩(wěn)定性。同時多管式機翼剛化的實現(xiàn)過程引入電阻絲加熱膜對圓管結構進行加熱固化，極大簡化了制備工藝與加熱剛化工藝。
【IPC分類】B64C3-30, B64C3-26
【公開號】CN104843171
【申請?zhí)枴緾N201510301507
【發(fā)明人】王長國, 談昌皓, 薛智明, 吉慶祥, 劉遠鵬, 譚惠豐
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年6月5日