一种应用于太阳能飞行器的动力舱及制备方法

本说明书涉及飞行器，具体涉及一种应用于太阳能飞行器的动力舱及制备方法。

背景技术：

1、在太阳能-电动力技术领域，飞行器白天利用太阳能电池板吸收能量，多余电能存于储能电池，其在夜间飞行过程中为电机供电，保证跨昼夜长航时飞行。太阳能-电动力系统主要包括提供电能的太阳能电池板；存储电能和动力系统，如储能电池、电机、螺旋桨等，以上设备主要通过支撑结构安装于机翼上。

2、近年来，先进复合材料在太阳能飞行器结构上得到广泛应用。其中，复合材料加筋壁板结构具有整体成型以及承载效率高等优势，契合了太阳能飞行器降低结构重量、提高结构效率的需求，可用于其动力系统的支撑结构。

3、对于此类加筋封闭结构件，成型压力的施加和均匀分布尤为重要，热压罐工艺难以均匀加压，普通热膨胀方法仅适用于内腔光滑无明显结构特征的零件。因此，急需一种简便快捷的制备具有加筋结构的封闭结构件的方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本说明书实施例提供一种应用于太阳能飞行器的动力舱及制备方法，以达到制备包含泡沫夹芯筋条的动力舱结构的目的。

2、本说明书实施例提供以下技术方案：

3、一种应用于太阳能飞行器的动力舱，包括：

4、动力舱壳体、第一连接法兰和第二连接法兰，动力舱壳体的一端通过第一连接法兰与飞行器的机翼梁连接，动力舱壳体的另一端通过第二连接法兰与飞行器的电机连接；

5、动力舱壳体包括复合材料层板外壳和夹芯筋条，复合材料层板外壳具有中轴线，且中轴线为曲线，夹芯筋条设置在复合材料层板外壳的内壁。

6、进一步地，复合材料层板外壳包括动力舱壳体铺层，动力舱壳体铺层为交错设置的0°铺层、90°铺层、﹣45°铺层和45°铺层中的一种或者多种组合。

7、进一步地，夹芯筋条的横截面为半圆形、圆形、椭圆形、花瓣形、方形、贝壳形中的一种或者多种组合。

8、一种应用于太阳能飞行器的动力舱的制备方法，用于制备应用于太阳能飞行器的动力舱，制备方法包括如下步骤：

9、在硅橡胶芯模的筋条凹槽内，铺贴泡沫夹芯筋条；

10、按照外壳预浸料的铺层顺序，在硅橡胶芯模表面使用外壳预浸料层层铺贴后，制成动力舱壳体的预成型体；

11、将动力舱壳体的预成型体和硅橡胶芯模整体放置于成型用金属外阴模中；

12、在成型用金属外阴模的外部依次包裹成型辅料，并置于烘箱中加热固化，脱模后得到固化后的动力舱毛坯；

13、将固化后动力舱毛坯切边整形后，得到动力舱壳体；

14、按照机翼梁与电机的相互位置设置一组动力舱装配型架，以动力舱装配型架为基准，依次安装动力舱壳体、第一连接法兰和第二连接法兰。

15、进一步地，制备方法还包括：

16、根据电机与动力舱壳体的接口位置和接口直径确定动力舱壳体的电机端的位置和直径；

17、根据机翼梁与动力舱壳体的接口位置和接口直径确定动力舱壳体的机翼梁端的位置和直径；

18、将电机端和机翼梁端分别作为动力舱壳体的两端，以不会对机翼翼肋和蒙皮造成干涉为前提条件，根据动力舱壳体的受载情况，通过软件模拟计算后，确定动力舱壳体的外形轮廓。

19、进一步地，制备方法还包括：

20、以动力舱所承受的气动载荷和动力系统施加的推力及扭矩作为载荷输入，以动力舱壳体的材料许用值作为边界条件，以动力舱壳体的结构重量最小作为目标，确定外壳预浸料的铺层顺序。

21、进一步地，制备方法还包括：

22、根据动力舱内腔结构特征、工艺间隙、硅橡胶与空心金属内芯厚度和热膨胀系数，确定芯模模具的模具凹槽的尺寸、形状和位置；

23、利用注塑工艺，使用芯模模具，在空心金属内芯的外壁填充膨胀硅橡胶，硬化后得到设置有多个筋条凹槽的硅橡胶芯模。

24、进一步地，外壳预浸料为纤维增强树脂体系。

25、进一步地，泡沫夹芯筋条为pmi泡沫、pu泡沫、nomax蜂窝中的一种或多种组合。

26、进一步地，第一金属外阴模包括第一金属外阴模和第二金属外阴模，动力舱壳体的预成型体和硅橡胶芯模整体放置于第一金属外阴模中后，将第二金属外阴模与第一金属外阴模相互卡接固定。

27、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

28、本发明实施例提供了一种内部设置有泡沫夹芯筋条的动力舱壳体结构，泡沫筋条与复合材料层板的整体成型，质量轻、刚度高，可满足太阳能飞行器低结构重量系数的需求。

技术特征：

1.一种应用于太阳能飞行器的动力舱，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的应用于太阳能飞行器的动力舱，其特征在于，复合材料层板外壳(101)包括动力舱壳体铺层，所述动力舱壳体铺层为交错设置的0°铺层、90°铺层、﹣45°铺层、45°铺层中的一种或者多种组合。

3.根据权利要求1所述的应用于太阳能飞行器的动力舱，其特征在于，夹芯筋条(102)的横截面为半圆形、圆形、椭圆形、花瓣形、方形、贝壳形中的一种或者多种组合。

4.一种应用于太阳能飞行器的动力舱的制备方法，用于制备权利要求1至3中任一项所述的应用于太阳能飞行器的动力舱，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的应用于太阳能飞行器的动力舱的制备方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求4所述的应用于太阳能飞行器的动力舱的制备方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求4所述的应用于太阳能飞行器的动力舱的制备方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求4所述的应用于太阳能飞行器的动力舱的制备方法，其特征在于，所述外壳预浸料为纤维增强树脂体系。

9.根据权利要求4所述的应用于太阳能飞行器的动力舱的制备方法，其特征在于，泡沫夹芯筋条(202)为pmi泡沫、pu泡沫、nomax蜂窝中的一种或多种组合。

10.根据权利要求4所述的应用于太阳能飞行器的动力舱的制备方法，其特征在于，成型用金属外阴模(7)包括第一金属外阴模(701)和第二金属外阴模(702)，动力舱壳体(1)的预成型体和硅橡胶芯模(6)整体放置于第一金属外阴模(701)中后，将第二金属外阴模(702)与第一金属外阴模(701)相互卡接固定。

技术总结本发明提供一种应用于太阳能飞行器的动力舱，涉及飞行器制造技术领域，包括：动力舱壳体、第一连接法兰和第二连接法兰，动力舱壳体的一端通过第一连接法兰与飞行器的机翼梁连接，动力舱壳体的另一端通过第二连接法兰与飞行器的电机连接；动力舱壳体包括复合材料层板外壳和夹芯筋条，复合材料层板外壳具有中轴线，且中轴线为曲线，泡沫夹芯筋条设置在复合材料层板外壳的内壁。通过一种内部设置有泡沫夹芯筋条的动力舱壳体结构，泡沫筋条与复合材料层板的整体成型，质量轻、刚度高，可满足太阳能飞行器低结构重量系数的需求。技术研发人员：董安琪,王立新,张健,周礼洋,赵帅,曾冠南受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/2