[发明专利]固定翼无人机单梁分布式机翼前D盒结构

说明书

本发明一种固定翼无人机单梁分布式机翼前D盒结构，属于固定翼无人机机翼领域；包括翼梁、前半肋、前缘条、上蒙板、下蒙板、前缘；若干前半肋2沿机翼展向布置于前缘条和翼梁之间，前半肋沿机翼展向的分布位置，根肋和梢肋的位置分别为：x₁＝0，x_N＝0.5b，其余前半肋的展向排布位置值x_n由算法迭代确定，最终的结果是从根部到梢部肋的排布逐渐变密。前半肋为镂空的翼肋框架结构，其框架内通过主斜撑、第一次斜撑、第二次斜撑支撑。本发明前半肋的排布方法，使得每个翼肋承受的气动载荷与弦长值之比恒定，结构效率更高；通过设计肋斜撑和减重孔形状，优化了肋的受力特性，使肋本身具有更高的抗扭强度和刚度，进而使整个机翼具有更好的抗扭性能。

技术领域

本发明属于固定翼无人机机翼领域，具体涉及一种固定翼无人机单梁分布式机翼前D盒结构。

背景技术

固定翼无人机，是指机翼固定于机身且不会相对机身运动，靠空气对机翼的作用力而产生升力的无人航空器。

单梁式布局的机翼只有一根梁，用于横向抗弯，放置在机翼纵向截面的最大厚度位置，结构效率较高；分布式的肋布局是指将机翼的肋分为前半肋与后半肋分别制造，在制作机翼时，将前半肋和后半肋分别布置于梁的前后两边。

轻木是一种各向异性材料，在沿木纹方向上的抗拉和抗压力学性能数据比垂直木纹方向高超过十倍。

目前大多数固定翼无人机，如专利CN 110576963 A，采用大翼展和大展弦比机翼来提高气动效率，采用单梁式布局提高结构效率，同时采用轻木这种密度低的木材做肋等结构件以满足重量的设计指标，但该专利中机翼截面结构为开剖面形式，同时采用圆形减重孔的肋，导致机翼纵向抗扭特性差，在飞机的爬升和转弯等阶段造成机翼震颤幅度较大和结构损坏等问题，在目前的机翼设计专利中，并没有一种明确的提高机翼纵向抗扭特性的技术的公开。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种固定翼无人机单梁分布式机翼前D盒结构，通过对机翼前D盒的结构设计，提高固定翼无人机机翼整体的抗扭特性，提高结构效率。

本发明的技术方案是：一种固定翼无人机单梁分布式机翼前D盒结构，其特征在于：包括翼梁1、前半肋2、前缘条3、上蒙板4、下蒙板5、前缘6；上蒙板4和下蒙板5包裹于机翼外围；翼梁1、前缘条3和前缘6均贯穿整个机翼的展向，翼梁1和前缘条3为矩形截面的长条结构，前缘6位于机翼前缘顶点一侧的型面与翼型前缘型面一致，另一侧面平行并固定于前缘条3上；翼梁1位于机翼的的最大厚度位置，前缘条3位于前缘6与前半肋2之间；前缘条3沿展向开有若干矩形贯穿槽11，分别用于固定安装沿机翼展向布置的若干前半肋2；前半肋2的前端设置有凸块，用于与矩形贯穿槽11配合安装；

所述前半肋2为镂空的翼肋框架结构，其框架内通过主斜撑7、第一次斜撑8、第二次斜撑9支撑；各斜撑与框架内轮廓相交处均为内扩圆角；主斜撑7、第一次斜撑8、第二次斜撑9宽度分别为L₁、L₂、L₂，前半肋2的外轮廓包括外直线轮廓和外曲线轮廓两部分，均向内偏移，偏移距离为L₃和L₄，得到前半肋2的内轮廓；前半肋斜撑竖直基准线10与肋外直线轮廓距离为L₅，并与外曲线轮廓上、下各交于一点，分别为两条主斜撑7、两条第一次斜撑8的中轴线与肋外轮廓的的交点，两条第一次斜撑8的中轴线与主斜撑7的中轴线分别垂直，第二次斜撑9的中轴线与肋上、下边缘均交于一点，两点距肋后部竖直线距离为L₆、L₇，L₁至L₇的单位均转换为毫米；数据如表1，[x]表示对x进行高斯取整，且计算时忽略的单位，仅代入数值；