一種可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構的制作方法
【專利說明】
一、技術領域
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[0001]本發明提供一種可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構及其研制方法，屬于航空航天器能源系統技術領域。
二、【背景技術】
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[0002]高空長航時無人機作為可在平流層及其以上高度運行的無人飛行器，可執行情報、監視與偵察，通信中繼，目標指示，毀傷評估，電信和電視服務，大氣環境監測與天氣預報等多種軍事及民事任務，已成為當今研究的熱點。
[0003]另一方面，以太陽能作為未來飛行器的輔助能源乃至主要能源，是人類發展具有方向性和前沿性的重要研究目標。太陽能飛機是在上世紀70年代隨著太陽能電池成本的降低而出現，由于太陽能飛機飛行不需要自帶燃料，為長航時飛行創造了條件。因此，不少發達國家均致力于基于太陽能的高空長航時無人機的研發。
[0004]目前的太陽能無人機主要采用太陽能光伏電池作為主要供電部件，受制于飛機表面面積有限，必須對太陽能電池進行高效利用。針對高效太陽能電池陣的應用，目前首推剛性太陽能電池，可應用的主要有砷化鎵太陽能電池和單晶硅太陽能電池，但由于受到太陽能無人機翼型弧度、安裝結構和重量約束的限制，飛機機翼結構上電池陣的快速拆裝問題至今仍未能有效解決。
[0005]為此，本發明提供一種可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構及其研制方法，在原有的制造飛機機翼的常規方法的基礎上，進一步對機翼結構進行加工，合理利用翼梁、翼肋結構的支撐作用，并結合柔性薄膜型太陽能電池陣，開發出可快速拆裝電池陣的并且具有輕質特點飛機機翼結構。此種機翼結構更加符合現行設計中對太陽能飛機結構輕質化、便于高效維修的綜合要求。
三、
【發明內容】
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[0006](1)目的:本發明的目的在于提供一種可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構及其研制方法，基于該方法研制的太陽能無人機機翼可滿足太陽能無人機在結構輕質化和高效維修兩方面的綜合要求。此外，基于該方法，可有效降低太陽能無人機在結構重量方面的損耗，進而提尚太陽能無人機的載荷能力。
[0007](2)技術方案:以柔性的薄膜型電池或小片型剛性太陽能電池通過薄膜化封裝形成的半柔性電池為基礎，以翼梁和翼肋作為支撐框架，通過借鑒地面建筑行業的張拉膜結構，將上述柔性薄膜型太陽能電池模塊利用鎖緊機構在機翼的上表面進行有效固定；以軟質密封膠將剛柔一體太陽能電池模塊間的邊沿進行密封和光滑過度處理。
[0008]基于上述方案，既可滿足無人機用太陽能電池模塊輕質化、高效化的使用目的，又滿足了太陽能電池模塊與機翼結構有效結合的安裝問題，可最大限度的降低太陽能無人機的機翼結構重量，提高太陽能無人機的飛行性能和載荷能力。
[0009]所述柔性薄膜型太陽能電池模塊可以是柔性薄膜電池，也可以是小片型剛性太陽能電池通過薄膜化封裝形成的半柔性電池。
[0010]所述柔性薄膜型太陽能電池陣兼有機翼蒙皮的作用；對于大型太陽能飛機，可考慮在電池陣下方加裝玻璃鋼，以增加電池陣的承力性能。
[0011]為便于柔性薄膜型太陽能電池模塊的固定，在機翼上方鋪設太陽能電池陣區域中翼肋上需開凹槽，作為鎖緊機構的一部分。
[0012]所述軟質密封膠可采用地面電池組件密封時常用的橡膠型密封膠或樹脂型密封膠。
[0013]本發明中一種可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構，其基本步驟如下:
[0014]1.按常規程序制作機翼的翼梁、翼肋和蒙皮；
[0015]2.在鋪設太陽能電池陣區域處的翼肋上開出凹槽，并切除此部分的蒙皮；
[0016]3.鋪設太陽能電池陣，并將選購或自制的扣條粘結在相應的翼肋處凹槽中；
[0017]4.根據選購或自制的柔性的薄膜型太陽能電池模塊大小，沿翼肋的垂向粘結邊緣遮擋片；
[0018]5.將選購或自制的柔性薄膜型太陽能電池模塊鋪設在相應的機翼位置上，保證電池模塊的左右沿內埋在邊緣遮擋片內，用扣條將電池模塊的前后沿按扣壓緊；
[0019]6.為保證良好的氣動性能，將邊緣遮擋片邊沿用密封條或密封膠抹平間隙，并對其進行光滑過渡處理；
[0020]7.對整個電池陣區域進行光順修形處理，保證其具有良好的氣動特性，最終形成機翼結構并投入使用。
[0021](3)優點及功效:本發明一種可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構及其研制方法，基于該方法研制的可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構，可在保持太陽能飛機機翼輕質的同時，有效解決柔性薄膜型太陽能電池陣更換困難與太陽能飛機機翼結構損壞修理困難的問題。因而可為太陽能無人機的輕質化設計與高效修理能力的提高提供技術支持。
四、【附圖說明】
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[0022]圖1為本發明應用到某具體太陽能無人機可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構實施例中的結構示意圖。
[0023]圖中標號說明如下:
[0024]1.邊緣遮擋片2.翼肋3.太陽能電池模塊4.扣條5.凹槽
五、【具體實施方式】
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[0025]下面結合圖1對本發明中的一種可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構及其研制方法作進一步的說明:
[0026]本發明一種可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構，如圖1所示，主要包含柔性薄膜型太陽能電池模塊3、翼肋2、扣條4、邊緣遮擋片1四個部分。
[0027]該柔性薄膜型太陽能電池模塊3可以是柔性薄膜電池，也可以是小片型剛性太陽能電池通過薄膜化封裝形成的半柔性電池，本實施例采用柔性薄膜電池。
[0028]該翼肋上開有凹槽，本實施例中所開凹槽為五邊形，以保證機翼外形流線型不變。
[0029]該扣條4應與凹槽形狀對應，本實施例采用五邊形，以便嵌入翼肋上的凹槽中，形成鎖機構。
[0030]該邊緣遮擋片1應為塑料或復合材料類薄片。
[0031]本發明一種可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構，其基本的研制流程如下:
[0032]
[0033]1.按常規程序制作機翼的翼梁、翼肋和蒙皮；
[0034]2.在鋪設太陽能電池陣區域處的翼肋上開出凹槽，并切除此部分的蒙皮；
[0035]3.鋪設太陽能電池陣，并將選購或自制的扣條粘結在相應的翼肋處凹槽中；
[0036]4.根據選購或自制的柔性的薄膜型太陽能電池模塊大小，沿翼肋的垂向粘結邊緣遮擋片；
[0037]5.將選購或自制的柔性薄膜型太陽能電池模塊鋪設在相應的機翼位置上，保證電池模塊的左右沿內埋在邊緣遮擋片內，用扣條將電池模塊的前后沿按扣壓緊；
[0038]6.為保證良好的氣動性能，將邊緣遮擋片邊沿用密封條或密封膠抹平間隙，并對其進行光滑過渡處理；
[0039]7.對整個電池陣區域進行光順修形處理，保證其具有良好的氣動特性，最終形成機翼結構并投入使用。
[0040]應當指出，本實例僅列示性說明本發明的應用方法，而非用于限制本發明。任何熟悉此種使用技術的人員，均可在不違背本發明的精神及范圍下，對上述實施例進行修改。因此，本發明的權利保護范圍，應如權利要求書所列。
【主權項】
1.一種可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構，其特征在于: 以柔性的薄膜型電池或小片型剛性太陽能電池通過薄膜化封裝形成的半柔性電池為基礎，以翼梁和翼肋作為支撐框架，通過借鑒地面建筑行業的張拉膜結構，將上述柔性薄膜型太陽能電池模塊利用鎖緊機構在機翼的上表面進行有效固定；以軟質密封膠將剛柔一體太陽能電池模塊間的邊沿進行密封和光滑過度處理。2.一種可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構，其特征在于: 所述柔性薄膜型太陽能電池模塊可以是柔性薄膜電池，也可以是小片型剛性太陽能電池通過薄膜化封裝形成的半柔性電池。3.一種可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構，其特征在于: 為便于利用鎖緊機構在機翼上表面固定柔性薄膜太陽能電池陣，需在鋪設太陽能電池陣的機翼上方區域處的翼肋上開出凹槽；對于輕型太陽能飛機，可直接去除此區域的蒙皮；對于其他型飛機，如有必要，可在柔性薄膜型太陽能電池陣下方保留獨立于機翼其他處的蒙皮。4.一種可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構，其特征在于:其基本的研制流程如下: (1)按常規程序制作機翼的翼梁、翼肋和蒙皮； (2)在鋪設太陽能電池陣區域處的翼肋上開出凹槽，并切除此部分的蒙皮； (3)鋪設太陽能電池陣，并將選購或自制的扣條粘結在相應的翼肋處凹槽中； (4)根據選購或自制的柔性的薄膜型太陽能電池模塊大小，沿翼肋的垂向粘結邊緣遮擋片； (5)將選購或自制的柔性薄膜型太陽能電池模塊鋪設在相應的機翼位置上，保證電池模塊的左右沿內埋在邊緣遮擋片內，用扣條將電池模塊的前后沿按扣壓緊； (6)為保證良好的氣動性能，將邊緣遮擋片邊沿用密封條或密封膠抹平間隙，并對其進行光滑過渡處理； (7)對整個電池陣區域進行光順修形處理，保證其具有良好的氣動特性，最終形成機翼結構并投入使用。
【專利摘要】本發明提供一種可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構及其研制方法，該方法以高效的柔性薄膜型太陽能電池為基礎，通過柔性薄膜太陽能電池封裝技術的合理借鑒與改進，配以密封條或密封膠，以翼梁和翼肋作為支撐框架，通過借鑒地面建筑行業的張拉膜結構，將上述柔性薄膜型太陽能電池模塊利用鎖緊機構在機翼的上表面進行有效固定；用塑料或復合材料類薄片充當邊緣遮擋片，結合軟質密封膠將柔性薄膜型太陽能電池模塊間的邊沿進行密封和光滑過度處理。基于該方法研制的可快速拆裝電池陣的飛機機翼結構，可快速的更換太陽電池片；在對損壞的機翼結構進行修補或更換時，最大限度的避免對太陽能電池產生的損壞。
【IPC分類】B64C3/00
【公開號】CN105235890
【申請號】CN201510679596
【發明人】孫康文, 史立峰, 賀雙新, 張馨運, 許冬冬
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月19日