一种组合型材结构的舱段骨架及舱体骨架的制作方法

1.本实用新型涉及无人机技术领域，具体是一种组合型材结构的舱段骨架及舱体骨架。

背景技术：

2.大型无人机的续航能力是其性能的重要指标，而飞机的燃油消耗量一直居高不下，这主要是由于机身整体重量较沉，在飞行时候需要的动力损耗较高造成的。故飞机的减重一直是机身设计的重要方向之一。
3.在较大尺寸的无人机加工方面，机身框架普遍采用全金属材料结构。这种金属结构框架的重量沉，且金属材料的梁结构形式设计已经很成熟，通过优化梁结构形式的方法基本无法做到减重。故无论是传统钢结构，还是铝合金都在减重上具有重量下限，难以获得较大的突破。而钛合金材料成本高昂，且零件制造过程的加工特别困难，导致无法应用于机身全框架的制造。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种组合型材结构的舱段骨架及舱体骨架，它将金属材料与非金属材料相结合，在保证框架强度的前提下，实现对机身骨架重量的降低。
5.本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
6.一种组合型材结构的舱段骨架，包括组合框架，所述组合框架包括构成门型结构的复材横梁和复材纵梁，所述复材横梁和复材纵梁均为非金属型材，所述复材横梁的两端通过金属拐角件分别与2个复材纵梁的一端固定连接，所述复材纵梁的另一端也设有金属拐角件；还包括旋翼臂金属接头，所述旋翼臂金属接头设置在金属拐角件上，或，所述旋翼臂金属接头安装在复材纵梁的中部。
7.优选的，所述复材横梁和复材纵梁均为工字型截面型材。
8.优选的，所述复材横梁和复材纵梁均为碳纤维复合型材。
9.优选的，所述旋翼臂金属接头为圆筒形组件，且贯穿的设有圆形插孔，所述圆形插孔的内壁上设有键槽。
10.优选的，当所述旋翼臂金属接头设置在金属拐角件上时，所述旋翼臂金属接头与金属拐角件为一体成型的金属件，所述旋翼臂金属接头位于靠近复材纵梁的一端。
11.优选的，当所述旋翼臂金属接头安装在复材纵梁中部，所述复材纵梁包括上纵梁和下纵梁，所述上纵梁的两端分别设有第一接头，所述下纵梁的两端分别设有第一接头，所述旋翼臂金属接头的两端分别设有第二接头，所述第一接头与第二接头插接且通过铆钉固定。
12.优选的，所述复材横梁的两端分别设有第一接头，所述复材纵梁的两端也设有第一接头；
13.所述金属拐角件的一端或两端设有第二接头，所述第一接头与第二接头插接且通
过铆钉固定。
14.优选的，所述复材横梁和复材纵梁均为截面一致的工字型型材，所述第一接头为与复材横梁和复材纵梁截面对应的工字型。
15.作为本技术的另一个方面，一种组合型材结构的舱体骨架，通过若干个以上的舱段骨架连接而成。
16.对比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
17.本框架结构的改进中，除了在拐角位置，以及在旋翼臂的安装位置保留金属组件外，将承重梁采用非金属材料进行代替，通过复合材料型材与金属型材的组合，既能够保留框架的装配功能，又不影响结构强度，实现了重量的明显降低，成本也易于控制，从而实现飞机整体减重的目的。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例1的示意图。
19.图2是本实用新型实施例1的正视图。
20.图3是本实用新型实施例2的示意图。
21.图4是本实用新型实施例2的正视图。
22.图5是本实用新型实施例3的示意图。
23.图6是本实用新型实施例3的正视图。
24.图7是本实用新型实施例2的旋翼臂金属接头拆分状态示意图。
25.图8是本实用新型实施例4的示意图。
26.附图中所示标号：
27.1、复材横梁；2、复材纵梁；3、金属拐角件；4、旋翼臂金属接头；5、第二接头；6、插槽；7、第一接头；8、上纵梁；9、下纵梁；10、插孔；11、键槽；12、复材连接件。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所限定的范围。
29.下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。
30.一种组合型材结构的舱段骨架，包括若干个组合框架，所述组合框架用于在机舱截面上对舱体进行支撑，所述组合框架包括构成门型结构的复材横梁和复材纵梁，所述复材横梁和复材纵梁均为非金属复合型材，所述复材横梁的两端通过金属拐角件分别与2个复材纵梁的一端固定连接，所述复材纵梁的另一端也设有金属拐角件；在此结构下，能够通过将大部分承重梁部分替换为非金属材料的复合型材，从而大大降低配重，打破常规金属型材的重量下限，有利于减轻机身重量。通过复材纵梁底端的金属拐角件，能够方便安装相对机身纵向延伸的t型梁，便于装配使用。通过在四角端点位置使用金属件，以及在安装旋
翼臂的位置设置金属件，获得角端的支撑以及与传统组件的配适。使新型的骨架在减重降本的情况下，还能够保证支撑强度，以及与其他组件的安装通用性。
31.由于加工难度和加工精度的要求，在拐角位置以及在与旋翼臂的配合安装位置，需要插接和键配合限位，精密度高，且组件的加工难度大，采用模具加工的成本高且精度控制较难，故部分位置还是需要使用金属件。
32.还包括旋翼臂金属接头，所述旋翼臂金属接头设置在金属拐角件上，或，所述旋翼臂金属接头安装在复材纵梁的中部。
33.当所述旋翼臂金属接头与金属拐角件一体成型，其可能位于复材纵梁的上端或下端，结合所述旋翼臂金属接头还可能安装在复材纵梁的中部，获得对不同位置安装旋翼臂的适应性。可以根据旋翼臂的安装高度，进行选择和组合。
34.通过对舱段骨架进行连接，获得整个舱体骨架，可以对具有同样结构组合框架的舱段骨架进行连接，也可以对具有不同优化设计的舱段骨架进行连接。整体获得的舱体骨架，基于非金属型材的加入，在重量上都能够获得较大的改善。
35.基于以上的基础设计思路，对实现形式具体举例如下：
36.实施例1：一种组合型材结构的舱段骨架
37.包括组合框架，所述组合框架包括居中设置在顶侧的复材横梁1，以及位于复材横梁1两端数值设置的复材纵梁2，三者构成门型结构。形成本框架的主体承重结构。
38.所述复材横梁1和复材纵梁2均为工字型截面的碳纤维复合型材，所述复材横梁1和复材横梁2结构一致且包括腹板部和翼板部。基于上述结构，在框架中使用非金属符合材料替代金属组件，获得重量的降低，同时通过一致的结构，且采用简洁的工字结构，易于加工，且统一的截面结构能够减少模具的设计和使用，降低成本。使用时定长剪裁即可装配使用，便于对框架进行组装。
39.所述复材横梁1的两端设有第一金属拐角件3，所述第一金属拐角件3的两端分别设有第二接头5，所述第二接头5上设有插槽6，所述插槽6与复材横梁 1或复材纵梁2的腹板部活动插接，且插入后通过铆钉进行固定，并且在接触重合的部分填充胶水进行加固，实现连接结构的强化。通过第一金属拐角件3实现复材横梁1外端与复材纵梁2顶端的直角固定。
40.所述复材纵梁2的底端设有第二金属拐角件3，所述第二金属拐角件3的顶端设有第二接头5，且通过第二接头5与复材纵梁2的底端固定安装，所述第二金属拐角件3上设有旋翼臂金属接头4，所述旋翼臂金属接头4上设有将其贯穿的圆形插孔10，所述圆形插孔10的内壁上设有键槽11。用于安装旋翼臂。所述第二金属拐角件3远离复材纵梁2的一端为工字型结构。便于t型梁的安装固定。
41.上述第一金属拐角件3和第二金属拐角件3的截面也为工字型，具有承重强，用料省，质量轻的优势。
42.舱体骨架的两侧要安装旋翼臂，旋翼臂的安装高度可以是靠近上侧，位于中部，或者靠近下侧，本示例的组合框架适用于在下部安装旋翼，通过本示例的组合框架构成舱段的骨架，并将多个舱段连接构成飞机的舱体骨架。
43.实施例2：一种组合型材结构的舱段骨架
44.包括组合框架，所述组合框架包括居中设置在顶侧的复材横梁1，以及位于复材横梁1两端数值设置的复材纵梁2，三者构成门型结构。形成本框架的主体承重结构。
45.所述复材横梁1和复材纵梁2均为工字型截面的碳纤维复合型材，结构一致且包括腹板部和翼板部，其中翼板部位于腹板部的两侧且相对腹板部居中设置。根据需要长度进行接取安装，并且基于所处的位置及功能对两个组件进行定义。
46.基于上述结构，在框架中使用非金属符合材料替代金属组件，获得重量的降低，同时通过一致的结构，使得定长剪裁即可装配使用，便于对框架进行组装。
47.所述复材横梁1的两端通过金属拐角件3分别与2个复材纵梁2的顶端固定连接，所述复材纵梁2的底端通过金属拐角件3连接有复材连接件12；
48.所述复材连接件12同样剪裁取自复合型材，与复材横梁1和复材纵梁2的截面一致，材质一致。通过较短的复材连接件12，实现与t型梁的安装固定。
49.所述金属拐角件3也为工字型截面，且所述金属拐角件3的两端设有第二接头5，所述第二接头5上设有插槽6，所述插槽6与复材横梁1或复材纵梁2 的腹板部活动插接，且插入后通过铆钉进行固定，并且在接触重合的部分填充胶水进行加固，实现连接结构的强化。
50.所述复材纵梁2的中间设置安装缺口，用于安装旋翼臂金属接头4，具体结构为所述复材纵梁2包括上纵梁8和下纵梁9，所述旋翼臂金属接头4的两端也设有第二接头5，通过插接实现与上纵梁8和下纵梁9的插接，以及铆钉加固及胶水加固，所述旋翼臂金属接头4上设有将其贯穿的圆形插孔10，所述圆形插孔10的内壁上设有键槽11。用于安装旋翼臂。
51.舱体骨架的两侧要安装旋翼臂，旋翼臂的安装高度可以是靠近上侧，位于中部，或者靠近下侧，本示例的组合框架适用于在中部安装旋翼，通过本示例的组合框架构成舱段的骨架，并将多个舱段连接构成飞机的舱体骨架。
52.实施例3：一种组合型材结构的舱段骨架
53.包括组合框架，所述组合框架包括居中设置在顶侧的复材横梁1，以及位于复材横梁1两端数值设置的复材纵梁2，三者构成门型结构。形成本框架的主体承重结构。
54.所述复材横梁1和复材纵梁2均为工字型截面的碳纤维复合型材，结构一致且包括腹板部和翼板部，其中翼板部位于腹板部的两侧且相对腹板部居中设置。根据需要长度进行接取安装，并且基于所处的位置及功能对两个组件进行定义。
55.基于上述结构，在框架中使用非金属符合材料替代金属组件，获得重量的降低，同时通过一致的结构，使得定长剪裁即可装配使用，便于对框架进行组装。
56.所述复材横梁1的两端通过金属拐角件3分别与2个复材纵梁2的顶端固定连接，所述复材纵梁2的底端通过金属拐角件3连接有复材连接件12；
57.所述复材连接件12同样剪裁取自复合型材，与复材横梁1和复材纵梁2的截面一致，材质一致。通过较短的复材连接件12，实现与t型梁的安装固定。
58.所述金属拐角件3也为工字型截面，且所述金属拐角件3的两端设有第二接头5，所述第二接头5上设有插槽6，所述插槽6与复材横梁1或复材纵梁2 的腹板部活动插接，且插入后通过铆钉进行固定，并且在接触重合的部分填充胶水进行加固，实现连接结构的强化。
59.位于复材纵梁2顶端的金属拐角件3上设有旋翼臂金属接头4，所述旋翼臂金属接头4为圆筒形组件，并设有将其贯穿的圆形插孔10，所述圆形插孔10的内壁上设有键槽11。用于安装旋翼臂。
60.舱体骨架的两侧要安装旋翼臂，旋翼臂的安装高度可以是靠近上侧，位于中部，或者靠近下侧，本示例的组合框架适用于在上部安装旋翼，通过本示例的组合框架为主体构
成舱段的骨架，并将多个舱段连接构成飞机的舱体骨架。
61.实施例4：一种组合型材结构的舱体骨架
62.如图8所示，本舱体骨架包括依次并列设置的实施例1的舱段骨架、实施例2的舱段骨架、实施例3的舱段骨架，并在底部设置t型梁，将实施例1舱段骨架的底端、实施例2舱段骨架的底端和实施例3舱段骨架的底端均固定在t 型梁上，从而对三段舱段进行固定。基于三个舱段的旋翼臂安装高度逐渐增高，可以使无人机在飞行过程中在上升与前进的过程中有更好的气动效果。

技术特征：

1.一种组合型材结构的舱段骨架，其特征在于，包括组合框架，所述组合框架包括构成门型结构的复材横梁和复材纵梁，所述复材横梁和复材纵梁均为非金属型材，所述复材横梁的两端通过金属拐角件分别与2个复材纵梁的一端固定连接，所述复材纵梁的另一端也设有金属拐角件；还包括旋翼臂金属接头，所述旋翼臂金属接头设置在金属拐角件上，或，所述旋翼臂金属接头安装在复材纵梁的中部。2.根据权利要求1所述一种组合型材结构的舱段骨架，其特征在于，所述复材横梁和复材纵梁均为工字型截面型材。3.根据权利要求1所述一种组合型材结构的舱段骨架，其特征在于，所述复材横梁和复材纵梁均为碳纤维复合型材。4.根据权利要求1所述一种组合型材结构的舱段骨架，其特征在于，所述旋翼臂金属接头为圆筒形组件，且贯穿的设有圆形插孔，所述圆形插孔的内壁上设有键槽。5.根据权利要求1或4所述一种组合型材结构的舱段骨架，其特征在于，当所述旋翼臂金属接头设置在金属拐角件上时，所述旋翼臂金属接头与金属拐角件为一体成型的金属件，所述旋翼臂金属接头位于靠近复材纵梁的一端。6.根据权利要求1或4所述一种组合型材结构的舱段骨架，其特征在于，当所述旋翼臂金属接头安装在复材纵梁中部，所述复材纵梁包括上纵梁和下纵梁，所述上纵梁的两端分别设有第一接头，所述下纵梁的两端分别设有第一接头，所述旋翼臂金属接头的两端分别设有第二接头，所述第一接头与第二接头插接且通过铆钉固定。7.根据权利要求1所述一种组合型材结构的舱段骨架，其特征在于，所述复材横梁的两端分别设有第一接头，所述复材纵梁的两端也设有第一接头；所述金属拐角件的一端或两端设有第二接头，所述第一接头与第二接头插接且通过铆钉固定。8.根据权利要求7所述一种组合型材结构的舱段骨架，其特征在于，所述复材横梁和复材纵梁均为截面一致的工字型型材，所述第一接头为与复材横梁和复材纵梁截面对应的工字型。9.一种组合型材结构的舱体骨架，其特征在于，通过若干个如权利要求1-8任一项所述的舱段骨架连接而成。

技术总结

本实用新型公开了一种组合型材结构的舱段骨架及舱体骨架，主要涉及无人机技术领域。包括组合框架，所述组合框架包括构成门型结构的复材横梁和复材纵梁，所述复材横梁和复材纵梁均为非金属型材，所述复材横梁的两端通过金属拐角件分别与2个复材纵梁的一端固定连接，所述复材纵梁的另一端也设有金属拐角件；还包括旋翼臂金属接头，所述旋翼臂金属接头设置在金属拐角件上，或，所述旋翼臂金属接头安装在复材纵梁的中部。本实用新型的有益效果在于：它将金属材料与非金属材料相结合，在保证框架强度的前提下，实现对机身骨架重量的降低。实现对机身骨架重量的降低。实现对机身骨架重量的降低。