[发明专利]具有曲线折纹的飞行器壳体夹层结构及其实现方法

权利要求书

1.一种飞行器夹层结构的实现方法，该结构由内壳、外壳以及夹在内外壳之间的多个具有折纸结构的夹层组成，所述的夹层通过以下方式实现：

步骤一：根据夹层结构的内径R_in、外径R_out，内壳的厚度t_in、外壳的厚度t_ex以及段长l_seg计算所需夹层的外径r₁，内径r₂以及长度l：r₁＝R_out-t_ex；r₂＝R_in+t_in；l＝l_seg；

步骤二：确定三维直角坐标系的x-z平面的m个输入点以及y-z平面的n+2个输入点其中：Vix=(i-1)mTM0hsin2πm(i-1)MT,]]>i＝1，...，M+1，其中：M为远大于m的自然数，2mT＝l：

具体采用以下任一方式实现：

2.1)Vjy=[r+(-1)jδ]0sin(jβ)cos(jβ),]]>j＝0，1，...，n+1，其中：β=πN,]]>N为大于或等于3的自然数；

2.2)V0y=00r+δ1T,]]>Vjy=uj0sin(Σk=1jωk)cos(Σk=1jωk),]]>j＝1，...，n+1，其中：n小于或等于6N+1，N为大于或等于3的自然数，r22=(r-δ)2;]]>r12=(r+δ)2+h2(1+((r-δ)sinβ(r+δ)-(r-δ)cosβ)2);]]>(r+δ)-(r+δ1)cosβ1(r+δ)2+(r+δ1)2-2(r+δ)(r+δ1)cosβ1=(r+δ)-(r-δ)cosβ(r+δ)2+(r-δ)2-2(r+δ)(r-δ)cosβ,]]>(r-δ)-(r-δ2)cosβ2(r-δ)2+(r-δ2)2-2(r-δ)(r-δ2)cosβ2=(r-δ)-(r+δ)cosβ(r-δ)2+(r+δ)2-2(r-δ)(r+δ)cosβ,]]>βset=πN,]]>β+β₁+β₂＝β_set，并满足β＞β₁以及β＞β₂；u_j和ω_k分别是两个无限长一维向量U和Ω的第j和第k个元素；U＝[P_6×1 P_6×1 ...]_∞×1，Ω＝[Q_6×1 Q_6×1 ...]_∞×1；6×1向量P和Q为P＝[r+δ r-δ r-δ₂ r-δ r+δ r+δ₁]，Q＝[β₁ β β₂ β₂ β β₁]；

2.3)V0y=00r-δT,]]>Vjy=uj0sin(Σk=1jωk)cos(Σk=1jωk),]]>j＝1，...，n+1，其中：n小于或等于3N+1，N为大于或等于3的自然数，βset=2πN;]]>β+2β₁＝β_set；r22=(r-δ)2,]]>r12=((r+δ)cosβ2+]]>h)2+((r+δ)sinβ2-2hs1-s2)2,]]>ssin(β1+β2)-1-s2cos(β1+β2)=(r-δ)-(r+δ)cosβ1(r+δ)2+(r-δ)2-2(r+δ)(r-δ)cosβ1;]]>u_j和ω_k分别是两个无限长一维向量U和Ω的第j和第k个元素，U＝[P_3×1 P_3×1 ...]_∞×1，Ω＝[Q_3×1 Q_3×1 ...]_∞×1，3×1向量P和Q分别为P＝[r+δ r+δ r-δ]，Q＝[β₁ β β₁]；

2.4)V0y=00r-δT,]]>Vjy=uj0sin(Σk=1jωk)cos(Σk=1jωk),]]>j＝1，...，n+1，其中：n小于或等于3N+1，N为大于或等于3的自然数，βset=2πN,]]>β+2β₁＝β_set；r12=(r+δ)2+h2(1+]]>((r-δ)sinβ1(r+δ)-(r-δ)cosβ1)2),]]>r22=((r-δ)cosβ2-h)2+((r-δ)sinβ2-2hs1-s2)2,]]>-ssinβ2-1-s2cosβ2=(r-δ)-(r+δ)cosβ1(r+δ)2+(r-δ)2-2(r+δ)(r-δ)cosβ1,]]>u_j和ω_k分别是两个无限长一维向量U和Ω的第j和第k个元素，U＝[P_3×1 P_3×1 ...]_∞×1，Ω＝[Q_3×1 Q_3×1 ...]_∞×1，3×1向量P和Q分别为P＝[r-δ r-δ r+δ]，Q＝[β₁ β β₁]；

2.5)V0y=00r-δT,]]>Vjy=uj0sin(Σk=1jωk)cos(Σk=1jωk),]]>j＝1,，...n+1，其中：n小于或等于3N+1，N为大于或等于3的自然数，βset=2πN,]]>2β+β₁+β₂＝β_set；r12=((r+δ)cosβ12+h)2+]]>((r+δ)sinβ12-2hs1-s2)2,]]>ssin(β1+β2)-1-s2cos(β1+β2)=(r-δ)-(r+δ)cosβ1(r+δ)2+(r-δ)2-2(r+δ)(r-δ)cosβ1;]]>r22=((r-δ)cosβ22-h)2+((r-δ)sinβ22-2ht1-t2)2,]]>-tsinβ22-1-t2cosβ22=(r-δ)-(r+δ)cosβ(r+δ)2+(r-δ)2-2(r+δ)(r-δ)cosβ;]]>u_j和ω_k分别是两个无限长一维向量U和Ω的第j和第k个元素，U＝[P_4×1 P_4×1 ...]_∞×1，Ω＝[Q_4×1 Q_4×1 ...]_∞×1，4×1向量P和Q分别为P＝[r+δ r+δ r-δ r-δ]，Q＝[β β₁ β β₂]；

2.6)V0y=00r-δ2T,]]>Vjy=uj0sin(Σk=1jωk)cos(Σk=1jωk),]]>j＝1，...，n+1，其中：n小于或等于5N+1，N为大于或等于3的自然数，β+2β₁+2β₂＝β_set，并满足β₁＞β₂；r12=((r+δ)cosβ2+h)2+((r+δ)sinβ2-2hs1-s2)2,]]>ssin(β1+β2)-1-s2cos(β1+β2)=]]>(r-δ)-(r+δ)cosβ1(r+δ)2+(r-δ)2-2(r+δ)(r-δ)cosβ1,(r-δ)-(r-δ2)cosβ2(r-δ)2+(r-δ2)2-2(r-δ)(r-δ2)cosβ2=(r-δ)-(r+δ)cosβ1(r-δ)2+(r+δ)2-2(r-δ)(r+δ)cosβ1;]]>u_j和ω_k分别是两个无限长一维向量U和Ω的第j和第k个元素，U＝[P_5×1 P_5×1 ...]_∞×1；Ω＝[Q_5×1 Q_5×1 ...]_∞×1，5×1向量P和Q分别为P＝[r-δ r+δ r+δ r-δ r-δ₂]，Q＝[β₂ β₁ β β₁ β₂]；

2.7)V0y=00r+δ1T,]]>Vjy=uj0sin(Σk=1jωk)cos(Σk=1jωk),]]>j＝1，...，n+1，其中：n小于或等于5N+1，N为大于或等于3的自然数，β+2β₁+2β₂＝β_set并满足β₁＞β₂；r12=(r+δ)2+h2(1+((r-δ)sinβ1(r+δ)-(r-δ)cosβ1)2),]]>r22=((r-δ)cosβ2-h)2+((r-δ)sinβ2-2hs1-s2)2,]]>-ssinβ2-1-s2cosβ2=(r-δ)-(r+δ)cosβ1(r+δ)2+(r-δ)2-2(r+δ)(r-δ)cosβ1,]]>(r+δ)-(r+δ1)cosβ2(r+δ)2+(r+δ1)2-2(r+δ)(r+δ1)cosβ2=]]>(r+δ)-(r-δ)cosβ1(r+δ)2+(r-δ)2-2(r+δ)(r-δ)cosβ1;]]>u_j和ω_k分别是两个无限长一维向量U和Ω的第j和第k个元素，U＝[P_5×1 P_5×1 ...]_∞×1；Ω＝[Q_5×1 Q_5×1 ...]_∞×1，5×1向量P和Q分别为P＝[r+δ r-δ r-δ r+δ r+δ₁]；Q＝[β₂ β₁ β β₁ β₂]；

2.8)V0y=00r-δT,]]>Vjy=uj0sin(Σk=1jωk)cos(Σk=1jωk),]]>j＝1，...，n+1，其中：n小于或等于6N+1，N为大于或等于3的自然数，2β+2β₁+2β₂＝β_set；u_j和ω_k分别是两个无限长一维向量U和Ω的第j和第k个元素，U＝[P_6×1 P_6×1 ...]_∞×1；Ω＝[Q_6×1 Q_6×1 ...]_∞×1，6×1向量P和Q分别为P＝[r r r+δ r r r-δ]；Q＝[β₂ β β₁ β₁ β β₂]；

2.9)V0y=00r-δ2T,]]>Vjy=uj0sin(Σk=1jωk)cos(Σk=1jωk),]]>j＝1，...，n+1，其中：n小于或等于10N+1，N为大于或等于3的自然数，2β+2β₁+2β₂+2β₃+2β₄＝β_set，并满足β₁＞β₃以及β₂＞β₄；(r+δ)-(r+δ1)cosβ3(r+δ)2+(r+δ1)2-2(r+δ)(r+δ1)cosβ3=(r+δ)-rcosβ1(r+δ)2+r2-2(r+δ)rcosβ1;]]>(r-δ)-(r-δ2)cosβ4(r-δ)2+(r-δ2)2-2(r-δ)(r-δ2)cosβ4=(r-δ)-rcosβ2(r-δ)2+r2-2(r-δ)rcosβ2;]]>r22=(r-δ)2;]]>r12=(r+δ)2+]]>h2(1+(rsinβ1(r+δ)-rcosβ1)2);]]>u_j和ω_k分别是两个无限长一维向量u和Ω的第j和第k个元素，U＝[P_10×1 P_10×1 ...]_∞×1；Ω＝[Q_10×1 Q_10×1 ...]_∞×1，10×1向量P和Q分别为P＝[r-δ r r r+δ r+δ₁ r+δ r r r-δ r-δ₂]，Q＝[β₄ β₂ β β₁ β₃ β₃ β₁ β β₂ β₄]；

步骤三：根据输入点得到折纸结构的m×n个顶点V_i，j的坐标，Vi,j=xi,jyi,jzi,j=Vjy+]]>[Aj]Vjx,]]>i＝1，2，...，m；j＝1，2，...，n，其中：[Aj]=10000(-1)jcosθj-1+cosθjsin(θj-1-θj)00(-1)jsinθj-1+sinθjsin(θj-1-θj),]]>sinθj=]]>iz·(Vj+1y-Vjy)||Vj+1y-Vjy||,]]>cosθj=iy·(Vj+1y-Vjy)||Vj+1y-Vjy||,]]>i_y＝[0 1 0]^T为y坐标轴的单位向量，i_z＝[0 0 1]^T为z坐标轴的单位向量，||■||表示对向量取模；

步骤四：定义{V_i，j V_i+1，j}或者{V_i，j V_i，j+1}为一对相邻顶点；将所有相邻顶点用直线连接起来，这些相邻顶点之间的连接线段即构成了折纸结构的折纹，并进一步采用计算机辅助实现夹层制造。