一种可快速拆装电池阵的飞机机翼结构的制作方法
【专利说明】
一、技术领域
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[0001]本发明提供一种可快速拆装电池阵的飞机机翼结构及其研制方法，属于航空航天器能源系统技术领域。
二、【背景技术】
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[0002]高空长航时无人机作为可在平流层及其以上高度运行的无人飞行器，可执行情报、监视与侦察，通信中继，目标指示，毁伤评估，电信和电视服务，大气环境监测与天气预报等多种军事及民事任务，已成为当今研究的热点。
[0003]另一方面，以太阳能作为未来飞行器的辅助能源乃至主要能源，是人类发展具有方向性和前沿性的重要研究目标。太阳能飞机是在上世纪70年代随着太阳能电池成本的降低而出现，由于太阳能飞机飞行不需要自带燃料，为长航时飞行创造了条件。因此，不少发达国家均致力于基于太阳能的高空长航时无人机的研发。
[0004]目前的太阳能无人机主要采用太阳能光伏电池作为主要供电部件，受制于飞机表面面积有限，必须对太阳能电池进行高效利用。针对高效太阳能电池阵的应用，目前首推刚性太阳能电池，可应用的主要有砷化镓太阳能电池和单晶硅太阳能电池，但由于受到太阳能无人机翼型弧度、安装结构和重量约束的限制，飞机机翼结构上电池阵的快速拆装问题至今仍未能有效解决。
[0005]为此，本发明提供一种可快速拆装电池阵的飞机机翼结构及其研制方法，在原有的制造飞机机翼的常规方法的基础上，进一步对机翼结构进行加工，合理利用翼梁、翼肋结构的支撑作用，并结合柔性薄膜型太阳能电池阵，开发出可快速拆装电池阵的并且具有轻质特点飞机机翼结构。此种机翼结构更加符合现行设计中对太阳能飞机结构轻质化、便于高效维修的综合要求。
三、
【发明内容】
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[0006](1)目的:本发明的目的在于提供一种可快速拆装电池阵的飞机机翼结构及其研制方法，基于该方法研制的太阳能无人机机翼可满足太阳能无人机在结构轻质化和高效维修两方面的综合要求。此外，基于该方法，可有效降低太阳能无人机在结构重量方面的损耗，进而提尚太阳能无人机的载荷能力。
[0007](2)技术方案:以柔性的薄膜型电池或小片型刚性太阳能电池通过薄膜化封装形成的半柔性电池为基础，以翼梁和翼肋作为支撑框架，通过借鉴地面建筑行业的张拉膜结构，将上述柔性薄膜型太阳能电池模块利用锁紧机构在机翼的上表面进行有效固定；以软质密封胶将刚柔一体太阳能电池模块间的边沿进行密封和光滑过度处理。
[0008]基于上述方案，既可满足无人机用太阳能电池模块轻质化、高效化的使用目的，又满足了太阳能电池模块与机翼结构有效结合的安装问题，可最大限度的降低太阳能无人机的机翼结构重量，提高太阳能无人机的飞行性能和载荷能力。
[0009]所述柔性薄膜型太阳能电池模块可以是柔性薄膜电池，也可以是小片型刚性太阳能电池通过薄膜化封装形成的半柔性电池。
[0010]所述柔性薄膜型太阳能电池阵兼有机翼蒙皮的作用；对于大型太阳能飞机，可考虑在电池阵下方加装玻璃钢，以增加电池阵的承力性能。
[0011]为便于柔性薄膜型太阳能电池模块的固定，在机翼上方铺设太阳能电池阵区域中翼肋上需开凹槽，作为锁紧机构的一部分。
[0012]所述软质密封胶可采用地面电池组件密封时常用的橡胶型密封胶或树脂型密封胶。
[0013]本发明中一种可快速拆装电池阵的飞机机翼结构，其基本步骤如下:
[0014]1.按常规程序制作机翼的翼梁、翼肋和蒙皮；
[0015]2.在铺设太阳能电池阵区域处的翼肋上开出凹槽，并切除此部分的蒙皮；
[0016]3.铺设太阳能电池阵，并将选购或自制的扣条粘结在相应的翼肋处凹槽中；
[0017]4.根据选购或自制的柔性的薄膜型太阳能电池模块大小，沿翼肋的垂向粘结边缘遮挡片；
[0018]5.将选购或自制的柔性薄膜型太阳能电池模块铺设在相应的机翼位置上，保证电池模块的左右沿内埋在边缘遮挡片内，用扣条将电池模块的前后沿按扣压紧；
[0019]6.为保证良好的气动性能，将边缘遮挡片边沿用密封条或密封胶抹平间隙，并对其进行光滑过渡处理；
[0020]7.对整个电池阵区域进行光顺修形处理，保证其具有良好的气动特性，最终形成机翼结构并投入使用。
[0021](3)优点及功效:本发明一种可快速拆装电池阵的飞机机翼结构及其研制方法，基于该方法研制的可快速拆装电池阵的飞机机翼结构，可在保持太阳能飞机机翼轻质的同时，有效解决柔性薄膜型太阳能电池阵更换困难与太阳能飞机机翼结构损坏修理困难的问题。因而可为太阳能无人机的轻质化设计与高效修理能力的提高提供技术支持。
四、【附图说明】
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[0022]图1为本发明应用到某具体太阳能无人机可快速拆装电池阵的飞机机翼结构实施例中的结构示意图。
[0023]图中标号说明如下:
[0024]1.边缘遮挡片2.翼肋3.太阳能电池模块4.扣条5.凹槽
五、【具体实施方式】
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[0025]下面结合图1对本发明中的一种可快速拆装电池阵的飞机机翼结构及其研制方法作进一步的说明:
[0026]本发明一种可快速拆装电池阵的飞机机翼结构，如图1所示，主要包含柔性薄膜型太阳能电池模块3、翼肋2、扣条4、边缘遮挡片1四个部分。
[0027]该柔性薄膜型太阳能电池模块3可以是柔性薄膜电池，也可以是小片型刚性太阳能电池通过薄膜化封装形成的半柔性电池，本实施例采用柔性薄膜电池。
[0028]该翼肋上开有凹槽，本实施例中所开凹槽为五边形，以保证机翼外形流线型不变。
[0029]该扣条4应与凹槽形状对应，本实施例采用五边形，以便嵌入翼肋上的凹槽中，形成锁机构。
[0030]该边缘遮挡片1应为塑料或复合材料类薄片。
[0031]本发明一种可快速拆装电池阵的飞机机翼结构，其基本的研制流程如下:
[0032]
[0033]1.按常规程序制作机翼的翼梁、翼肋和蒙皮；
[0034]2.在铺设太阳能电池阵区域处的翼肋上开出凹槽，并切除此部分的蒙皮；
[0035]3.铺设太阳能电池阵，并将选购或自制的扣条粘结在相应的翼肋处凹槽中；
[0036]4.根据选购或自制的柔性的薄膜型太阳能电池模块大小，沿翼肋的垂向粘结边缘遮挡片；
[0037]5.将选购或自制的柔性薄膜型太阳能电池模块铺设在相应的机翼位置上，保证电池模块的左右沿内埋在边缘遮挡片内，用扣条将电池模块的前后沿按扣压紧；
[0038]6.为保证良好的气动性能，将边缘遮挡片边沿用密封条或密封胶抹平间隙，并对其进行光滑过渡处理；
[0039]7.对整个电池阵区域进行光顺修形处理，保证其具有良好的气动特性，最终形成机翼结构并投入使用。
[0040]应当指出，本实例仅列示性说明本发明的应用方法，而非用于限制本发明。任何熟悉此种使用技术的人员，均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
【主权项】
1.一种可快速拆装电池阵的飞机机翼结构，其特征在于: 以柔性的薄膜型电池或小片型刚性太阳能电池通过薄膜化封装形成的半柔性电池为基础，以翼梁和翼肋作为支撑框架，通过借鉴地面建筑行业的张拉膜结构，将上述柔性薄膜型太阳能电池模块利用锁紧机构在机翼的上表面进行有效固定；以软质密封胶将刚柔一体太阳能电池模块间的边沿进行密封和光滑过度处理。2.一种可快速拆装电池阵的飞机机翼结构，其特征在于: 所述柔性薄膜型太阳能电池模块可以是柔性薄膜电池，也可以是小片型刚性太阳能电池通过薄膜化封装形成的半柔性电池。3.一种可快速拆装电池阵的飞机机翼结构，其特征在于: 为便于利用锁紧机构在机翼上表面固定柔性薄膜太阳能电池阵，需在铺设太阳能电池阵的机翼上方区域处的翼肋上开出凹槽；对于轻型太阳能飞机，可直接去除此区域的蒙皮；对于其他型飞机，如有必要，可在柔性薄膜型太阳能电池阵下方保留独立于机翼其他处的蒙皮。4.一种可快速拆装电池阵的飞机机翼结构，其特征在于:其基本的研制流程如下: (1)按常规程序制作机翼的翼梁、翼肋和蒙皮； (2)在铺设太阳能电池阵区域处的翼肋上开出凹槽，并切除此部分的蒙皮； (3)铺设太阳能电池阵，并将选购或自制的扣条粘结在相应的翼肋处凹槽中； (4)根据选购或自制的柔性的薄膜型太阳能电池模块大小，沿翼肋的垂向粘结边缘遮挡片； (5)将选购或自制的柔性薄膜型太阳能电池模块铺设在相应的机翼位置上，保证电池模块的左右沿内埋在边缘遮挡片内，用扣条将电池模块的前后沿按扣压紧； (6)为保证良好的气动性能，将边缘遮挡片边沿用密封条或密封胶抹平间隙，并对其进行光滑过渡处理； (7)对整个电池阵区域进行光顺修形处理，保证其具有良好的气动特性，最终形成机翼结构并投入使用。
【专利摘要】本发明提供一种可快速拆装电池阵的飞机机翼结构及其研制方法，该方法以高效的柔性薄膜型太阳能电池为基础，通过柔性薄膜太阳能电池封装技术的合理借鉴与改进，配以密封条或密封胶，以翼梁和翼肋作为支撑框架，通过借鉴地面建筑行业的张拉膜结构，将上述柔性薄膜型太阳能电池模块利用锁紧机构在机翼的上表面进行有效固定；用塑料或复合材料类薄片充当边缘遮挡片，结合软质密封胶将柔性薄膜型太阳能电池模块间的边沿进行密封和光滑过度处理。基于该方法研制的可快速拆装电池阵的飞机机翼结构，可快速的更换太阳电池片；在对损坏的机翼结构进行修补或更换时，最大限度的避免对太阳能电池产生的损坏。
【IPC分类】B64C3/00
【公开号】CN105235890
【申请号】CN201510679596
【发明人】孙康文, 史立峰, 贺双新, 张馨运, 许冬冬
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月19日