[发明专利]飞行器壳体夹层结构及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种飞机制造及计算机图像处理技术领域的方法，具体是一种便于在计算机程序中实现的飞行器壳体夹层结构及其实现方法。

背景技术

诸多研究显示三维折纸结构具有良好的比强度、吸能特性和隔音特性。基于三维折纸结构的这些特性，它们已经被应用于快速空投技术中，作为投递物底部的缓冲吸能结构。同时，这些结构可以作为一种优良的飞行器或者潜水器的壳体夹层结构的夹层，从而取代目前用得比较广泛的蜂窝夹层结构。飞行器或者潜水器的壳体截面一般呈圆形(例如火箭、导弹)或者由数段圆弧组成的闭环(例如客机、潜水艇)。将折纸结构应用于这些壳体时，一个重要的技术问题在于在给定壳体截面的几何尺寸的情况下，设计出与此截面相匹配的折纸结构。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种飞行器壳体夹层结构及其实现方法，该壳体夹层结构可用于飞行器，例如客机、无人机、火箭、导弹等的壳体，也可用于潜水器，例如潜水艇的壳体。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种飞行器夹层结构的实现方法，该夹层结构由内壳、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

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，其中：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,jV_i+1,j}或者{V_i,jV_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。

所述的相邻顶点是指：以V_i,j为顶点，则其相邻点为{V_i,jV_i+1,j}或者{V_i,jV_i,j+1}。

所述的计算机辅助制造包括：制造与折纸结构对应的模具，利用模具对平面板材进行成型；利用三维打印技术打印；利用与制造蜂窝芯材类似的办法，即先利用可以方便折叠的材料进行手工折叠，然后再浸入胶水中对折叠好的结构进行定型和加固。

附图说明

图1为壳体夹层结构示意图。

图2为相邻顶点示意图。

图3为实施例1折纸结构三维示意图。

图4为实施例1的顶点V_i,j在y-z平面上的投影点以及半径为19和21的圆。

图5为实施例2折纸结构的三维示意图。

图6为实施例3所得到的折纸结构的三维示意图。

图7为图6结构的局部放大图。

图8为实施例3折纸结构局部放大视图。

图9为实施例4折纸结构的三维示意图。

图10为实施例5所得到的折纸结构的三维视图。

图11为实施例5折纸结构三维视图。

图12为实施例5的顶点V_i,j在y-z平面上的投影点以及半径为19和21的圆示意图。

图13为实施例6折纸结构的三维示意图。

图14为实施例7所得到的折纸结构的三维视图。

图15为图14所示结构的局部放大视图。

图16为实施例7的顶点V_i,j在y-z平面上的投影点以及半径为19和21的圆示意图。

图17为实施例8所得到的折纸结构的三维视图。

图18为图17所示结构的局部放大视图。