基于增材制造的模块化无人机制造方法

本发明涉及无人机制造领域，具体涉及一种基于增材制造的模块化无人机制造方法。

背景技术：

1、无人机是一种通过无线遥控设备或预设程序控制的不载人飞机的统称，从技术角度和应用领域有多种分类，它们都具有体积小、航程远及无人驾驶等优势。中小型无人机在军事、民用以及科研领域均有着广泛应用。军用方面通常用于渗透侦察、诱骗干扰、察打一体或训练靶机；民用方面应用更加广泛，如气象监测、地质探测、交通运输、环境测绘、抢险救灾等领域。中小型无人机主要分为旋翼、固定翼和复合翼等三种类型，其中固定翼无人机具有飞行速度快、飞行距离长，巡航面积大、飞行高度高等显著优点。

2、随着信息化时代的到来，机电、控制及智能制造等科技水平的发展，对于无人机的设计-制造有了更多要求。对于军事战场而言，复杂多变的信息化新型战场模式，无人作战工具的大量服役，带来了无人机的快速消耗，对于无人机的快速制造能力及后勤保障能力提出了考验。对于民用市场，为了应对广泛的应用场景，人们对于无人机在多功能、多用途间快速切换功能模块的要求也日益提高。

3、而目前蜂群无人机的传统复合材料制造工艺成本高、生产周期较长，限制了无人机的战时补充、后勤保障及多模块功能转换的能力。国内外现阶段主要采用手糊-热压罐成型工艺/模压成型工艺，使用玻璃纤维复合材料或碳纤维复合材料制造无人机。纤维复合材料传统制造工艺，涉及模具和夹具的设计和制造，模架的选型及快速设计，预浸料/热压罐工艺等。根据飞行器结构设计制造模具后，需要按设计要求将一定尺寸、形状、数量的预浸料在模具上铺叠成层合结构的坯料，然后再将其放入热压罐中固化。预浸料预成型体的制备是整个制造过程中周期最长、劳动强度最大的工艺环节。尽管现在各国都在发展先进复合材料制造工艺，包含近些年涌现出自动铺放技术、热隔膜技术、机械变形成型技术等，在提高生产效率的同时，能够保证成型质量的稳定性，但仍存在加工周期长，成本较高的问题。

4、因此，急需提出一种基于增材制造的模块化无人机制造方法，具备生产周期短，装配快速，低成本的无人机加工工艺，以此补足无人机的快速补充的薄弱环节，同时降低无人机制造成本，并实现多模块的快速功能切换。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供基于增材制造的模块化无人机制造方法，具备生产周期短，装配快速，低成本的无人机加工工艺，以此补足无人机的快速补充的薄弱环节，同时降低无人机制造成本，并实现多模块的快速功能切换。

2、本发明的基于增材制造的模块化无人机制造方法，包括如下步骤：

3、s1.确定无人机型号款式，得出无人机的气动外形；

4、s2.对无人机进行模块化拆分；

5、s3.对模块化的机身部件进行拓扑结构设计；或者对模块化的机身部件进行轻量化结构设计；

6、s4.对模块化机身部件的接口处进行结构设计；

7、s5.对成型的模块化机身部件进行增材制造及后处理；

8、s6.完成无人机的组装及试飞。

9、进一步，步骤s2中，模块化拆分至少要得出无人机的承力及无人机的运载分布。

10、进一步，步骤s3中，模块化机身部件的轻量化结构位置位于模块化机身部件的内部。

11、进一步，步骤s5中，增材制造的方式为光固化工艺和/或者塑料粉末烧结工艺。

12、进一步，步骤s6中，装配形成整体的相邻模块化机身部件的接口处平滑过渡。

13、进一步，步骤s2中，模块化拆分还包括对无人机在预设工况下受力薄弱区的结构补强。

14、本发明的有益效果是：本发明公开的一种基于增材制造的模块化无人机制造方法，通过基于轻量化/模块化设计的，结合增材制造技术的新型中小型固定翼无人机。该无人机全机机身结构采用增材制造工艺制造，完全摆脱了无人机的传统制造工艺。从设计端入手，结合增材制造工艺对于复杂结构加工的优越性，引入模块化/拓扑优化设计思路思想，实现了轻质高强的机身结构设计，同时能够实现快速备件替换，飞行器质量最优化。模块化可以实现配件通用化的目标，以便满足不同任务对下无人机的需求。将无人机机身按照一定的功能、作用进行拆分，当无人机在使用过程中某一模块受到损伤或者破坏后，或是需要替换功能模块，可直接使用全新模块快速更换，非常适用战时状态对无人机的高时效性要求，也满足了民用无人机的一机多用的灵活设计。而采用拓扑优化的轻量化设计思路，能够根据不同部件的负载情况、约束条件和性能指标，进行结构优化，最大程度实现结构重量利用，并有效减重，提高制造效率。

技术特征：

1.一种基于增材制造的模块化无人机制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于增材制造的模块化无人机制造方法，其特征在于：步骤s2中，模块化拆分至少要得出无人机的承力及无人机的运载分布。

3.根据权利要求1所述的基于增材制造的模块化无人机制造方法，其特征在于：步骤s3中，模块化机身部件的轻量化结构位置位于模块化机身部件的内部。

4.根据权利要求1所述的基于增材制造的模块化无人机制造方法，其特征在于：步骤s5中，增材制造的方式为光固化工艺和/或者塑料粉末烧结工艺。

5.根据权利要求1所述的基于增材制造的模块化无人机制造方法，其特征在于：步骤s6中，装配形成整体的相邻模块化机身部件的接口处平滑过渡。

6.根据权利要求1所述的基于增材制造的模块化无人机制造方法，其特征在于：步骤s2中，模块化拆分还包括对无人机在预设工况下受力薄弱区的结构补强。

技术总结
本发明公开了一种基于增材制造的模块化无人机制造方法，包括如下步骤：S1.确定无人机型号款式，得出无人机的气动外形；S2.对无人机进行模块化拆分；S3.对模块化的机身部件进行拓扑结构设计；或者对模块化的机身部件进行轻量化结构设计；S4.对模块化机身部件的接口处进行结构设计；S5.对成型的模块化机身部件进行增材制造；S6.完成无人机的组装及试飞；具备生产周期短，装配快速，低成本的无人机加工工艺，以此补足无人机的快速补充的薄弱环节，同时降低无人机制造成本，并实现多模块的快速功能切换。

技术研发人员：邓方行,张鑫,杨文元,成莹,李玉福
受保护的技术使用者：重庆交通大学绿色航空技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13