一种仿生扑翼飞行器碳纤维机翼结构

本发明属于仿生飞行器结构设计，具体涉及一种仿生扑翼飞行器碳纤维机翼结构。

背景技术：

1、传统的飞行器机翼通常由金属合金制成，如铝合金或钛合金。这些金属合金机翼具有良好的强度和刚度，但也存在一些缺点：金属机翼相对较重，增加了飞行器的总重量，这导致燃料效率降低，限制了航程和荷载能力；金属机翼的形状可塑性有限，难以实现最佳的气动性能，这可能导致飞行器在某些飞行条件下的性能下降；金属机翼容易受到腐蚀和疲劳损伤，需要定期维护和修复为了克服这些问题。

2、碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂组成的轻量化、高强度材料。在航空工程领域，碳纤维复合材料已经取得了广泛的应用。碳纤维复合材料具有出色的强度与重量比，相对于金属具有更低的密度，可以显著减轻飞行器的重量。碳纤维复合材料具有出色的抗拉强度和刚度，使其成为制造高性能飞行器部件的理想选择。碳纤维复合材料易于塑造，可以根据需要制定复杂的机翼形状，以实现最佳的气动性能。与金属不同，碳纤维复合材料对腐蚀不敏感，并且具有较高的抗疲劳性能，减少了维护需求。

3、碳纤维复合材料已经在飞行器的机翼结构中得到广泛应用。许多现代飞行器，特别是高性能飞机和商业飞机，已经采用了碳纤维机翼来提高性能、降低燃料消耗和增加荷载能力。碳纤维机翼结构的制造和设计技术不断发展，以满足不同类型飞行器的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种仿生扑翼飞行器碳纤维机翼结构，具有轻质化、高强度、形状可定制性和卓越的气动性能。

2、本发明提供如下技术方案：一种仿生扑翼飞行器碳纤维机翼结构，包括一组翼肋，一组翼肋沿着机翼的跨度方向呈错位式平行间隔排布，并通过横向设置的第一碳杆及倾斜设置的第二碳杆相连接，组合形成机翼骨架，且一组翼肋之间还通过一组细碳杆进行连接，在提高机翼骨架式结构整体稳定性的同时，为设置在机翼骨架外侧的蒙皮提供支撑。

3、进一步的，所述翼肋为曲线型骨架结构，翼肋的骨架结构上设有横向碳杆固定孔及倾斜碳杆固定孔。

4、进一步的，所述翼肋的骨架结构内至少设有两个支撑梁，横向碳杆固定孔、倾斜碳杆固定孔分别设置在其中两个支撑梁上；且一组横向碳杆固定孔同轴设置，一组倾斜碳杆固定倾斜同轴设置。

5、进一步的，所述第一碳杆、第二碳杆分别依次穿过一组翼肋上的横向碳杆固定孔、倾斜碳杆固定孔设置，并与对应的翼肋胶粘连接；飞行器机身上设置有连接件，第一碳杆、第二碳杆的外端插接在连接件上设置的连接孔中。

6、进一步的，每个翼肋的翼面布置有起到保形作用的固定孔，细碳杆依次穿过每组翼肋上对应位置的固定孔，并与翼肋胶粘连接，共同形成高仿生高保形的轻量化机翼。

7、进一步的，所述翼肋的末端设有延长段，延长段上连接有外接碳杆，以延长机翼的宽度。

8、进一步的，所述延长段上开设有一组翼肋孔，一组绑扎件穿过翼肋孔将外接碳杆与延长段绑扎连接。

9、通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

10、1)本发明中，将机翼结构模块化设计，多组翼肋之间可以根据气动性能和负载分布的多样性需求进行形状及尺寸的独立设计，确保了最佳的升力分布和稳定性，提高了飞行器的性能；

11、2)本发明中，横向第一碳杆的设置及倾斜第二碳杆的设置，能够将多个翼肋相连接形成整体的机翼骨架，配合设置的多个细碳杆，将多个翼肋对应位置进行连接，在保证机翼整体结构稳定的基础上，还能够为包覆在机翼结构外侧的蒙皮提供骨架支撑；

12、3)本发明中，通过设置的外接碳杆，将外接碳杆与延长段中的翼肋孔绑扎连接，这样能够增加机翼骨架结构的宽度，提高了机翼整体结构的稳定性，为蒙皮时提供更好的支撑性达到更稳定的保形效果，避免在热缩蒙皮时因温度过高等原因导致翼肋间变形较大，破坏机翼的整体结构。

技术特征：

1.一种仿生扑翼飞行器碳纤维机翼结构，其特征在于，包括一组翼肋(a)，一组翼肋(a)沿着机翼的跨度方向呈错位式平行间隔排布，并通过横向设置的第一碳杆(b)及倾斜设置的第二碳杆(c)相连接，组合形成机翼骨架，且一组翼肋(a)之间还通过一组细碳杆(d)进行连接，在提高机翼骨架式结构整体稳定性的同时，为设置在机翼骨架外侧的蒙皮提供支撑。

2.根据权利要求1所述的一种仿生扑翼飞行器碳纤维机翼结构，其特征在于，所述翼肋(a)为曲线型骨架结构，翼肋(a)的骨架结构上设有横向碳杆固定孔(2)及倾斜碳杆固定孔(7)。

3.根据权利要求2所述的一种仿生扑翼飞行器碳纤维机翼结构，其特征在于，所述翼肋(a)的骨架结构内至少设有两个支撑梁，横向碳杆固定孔(2)、倾斜碳杆固定孔(7)分别设置在其中两个支撑梁上；且一组横向碳杆固定孔(2)同轴设置，一组倾斜碳杆固定孔(7)倾斜同轴设置。

4.根据权利要求3所述的一种仿生扑翼飞行器碳纤维机翼结构，其特征在于，所述第一碳杆(b)、第二碳杆(c)分别依次穿过一组翼肋(a)上的横向碳杆固定孔(2)、倾斜碳杆固定孔(7)设置，并与对应的翼肋(a)胶粘连接；飞行器机身上设置有连接件，第一碳杆(b)、第二碳杆(c)的外端插接在连接件上设置的连接孔中。

5.根据权利要求4所述的一种仿生扑翼飞行器碳纤维机翼结构，其特征在于，每个翼肋(a)的翼面布置有起到保形作用的固定孔，细碳杆(d)依次穿过每组翼肋(a)上对应位置的固定孔，并与翼肋(a)胶粘连接，共同形成高仿生高保形的轻量化机翼。

6.根据权利要求1所述的一种仿生扑翼飞行器碳纤维机翼结构，其特征在于，所述翼肋(a)的末端设有延长段，延长段上连接有外接碳杆(e)，以延长机翼的宽度。

7.根据权利要求6所述的一种仿生扑翼飞行器碳纤维机翼结构，其特征在于，所述延长段上开设有一组翼肋孔(8)，一组绑扎件穿过翼肋孔(8)将外接碳杆(e)与延长段绑扎连接。

技术总结一种仿生扑翼飞行器碳纤维机翼结构，属于仿生飞行器结构设计技术领域。其包括一组翼肋，一组翼肋沿着机翼的跨度方向呈错位式平行间隔排布，并通过横向设置的第一碳杆及倾斜设置的第二碳杆相连接，组合形成机翼骨架，且一组翼肋之间还通过一组细碳杆进行连接。本发明将机翼结构模块化设计，多组翼肋之间可以根据气动性能和负载分布的多样性需求进行形状及尺寸的独立设计，确保了最佳的升力分布和稳定性，提高了飞行器的性能；并能够在保证机翼整体结构稳定的基础上，还能够为包覆在机翼结构外侧的蒙皮提供骨架支撑；且还能够对蒙皮提供保形，避免蒙皮因温度等原因变形较大，破坏蒙皮的结构。技术研发人员：唐迪,戴彦斌,赵艺博,陈锴,刘杨,王昆鹏受保护的技术使用者：浙江工业大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14