一種可快速拆裝電池陣的飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
:
[0001]本發(fā)明提供一種可快速拆裝電池陣的飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)及其研制方法，屬于航空航天器能源系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
二、【背景技術(shù)】
:
[0002]高空長航時(shí)無人機(jī)作為可在平流層及其以上高度運(yùn)行的無人飛行器，可執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視與偵察，通信中繼，目標(biāo)指示，毀傷評估，電信和電視服務(wù)，大氣環(huán)境監(jiān)測與天氣預(yù)報(bào)等多種軍事及民事任務(wù)，已成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。
[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(fā)展具有方向性和前沿性的重要研究目標(biāo)。太陽能飛機(jī)是在上世紀(jì)70年代隨著太陽能電池成本的降低而出現(xiàn)，由于太陽能飛機(jī)飛行不需要自帶燃料，為長航時(shí)飛行創(chuàng)造了條件。因此，不少發(fā)達(dá)國家均致力于基于太陽能的高空長航時(shí)無人機(jī)的研發(fā)。
[0004]目前的太陽能無人機(jī)主要采用太陽能光伏電池作為主要供電部件，受制于飛機(jī)表面面積有限，必須對太陽能電池進(jìn)行高效利用。針對高效太陽能電池陣的應(yīng)用，目前首推剛性太陽能電池，可應(yīng)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(jī)翼型弧度、安裝結(jié)構(gòu)和重量約束的限制，飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)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(fā)明提供一種可快速拆裝電池陣的飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)及其研制方法，在原有的制造飛機(jī)機(jī)翼的常規(guī)方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對機(jī)翼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工，合理利用翼梁、翼肋結(jié)構(gòu)的支撐作用，并結(jié)合柔性薄膜型太陽能電池陣，開發(fā)出可快速拆裝電池陣的并且具有輕質(zhì)特點(diǎn)飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)。此種機(jī)翼結(jié)構(gòu)更加符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)中對太陽能飛機(jī)結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化、便于高效維修的綜合要求。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0006](1)目的:本發(fā)明的目的在于提供一種可快速拆裝電池陣的飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)及其研制方法，基于該方法研制的太陽能無人機(jī)機(jī)翼可滿足太陽能無人機(jī)在結(jié)構(gòu)輕質(zhì)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(jī)在結(jié)構(gòu)重量方面的損耗，進(jìn)而提尚太陽能無人機(jī)的載荷能力。
[0007](2)技術(shù)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(chǔ)，以翼梁和翼肋作為支撐框架，通過借鑒地面建筑行業(yè)的張拉膜結(jié)構(gòu)，將上述柔性薄膜型太陽能電池模塊利用鎖緊機(jī)構(gòu)在機(jī)翼的上表面進(jìn)行有效固定；以軟質(zhì)密封膠將剛?cè)嵋惑w太陽能電池模塊間的邊沿進(jìn)行密封和光滑過度處理。
[0008]基于上述方案，既可滿足無人機(jī)用太陽能電池模塊輕質(zhì)化、高效化的使用目的，又滿足了太陽能電池模塊與機(jī)翼結(jié)構(gòu)有效結(jié)合的安裝問題，可最大限度的降低太陽能無人機(jī)的機(jī)翼結(jié)構(gòu)重量，提高太陽能無人機(jī)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(jī)翼蒙皮的作用；對于大型太陽能飛機(jī)，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(jī)翼上方鋪設(shè)太陽能電池陣區(qū)域中翼肋上需開凹槽，作為鎖緊機(jī)構(gòu)的一部分。
[0012]所述軟質(zhì)密封膠可采用地面電池組件密封時(shí)常用的橡膠型密封膠或樹脂型密封膠。
[0013]本發(fā)明中一種可快速拆裝電池陣的飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)，其基本步驟如下:
[0014]1.按常規(guī)程序制作機(jī)翼的翼梁、翼肋和蒙皮；
[0015]2.在鋪設(shè)太陽能電池陣區(qū)域處的翼肋上開出凹槽，并切除此部分的蒙皮；
[0016]3.鋪設(shè)太陽能電池陣，并將選購或自制的扣條粘結(jié)在相應(yīng)的翼肋處凹槽中；
[0017]4.根據(jù)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(jié)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(shè)在相應(yīng)的機(jī)翼位置上，保證電池模塊的左右沿內(nèi)埋在邊緣遮擋片內(nèi)，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(dòng)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(jìn)行光滑過渡處理；
[0020]7.對整個(gè)電池陣區(qū)域進(jìn)行光順修形處理，保證其具有良好的氣動(dòng)特性，最終形成機(jī)翼結(jié)構(gòu)并投入使用。
[0021](3)優(yōu)點(diǎn)及功效:本發(fā)明一種可快速拆裝電池陣的飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)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(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)，可在保持太陽能飛機(jī)機(jī)翼輕質(zhì)的同時(shí)，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(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)損壞修理困難的問題。因而可為太陽能無人機(jī)的輕質(zhì)化設(shè)計(jì)與高效修理能力的提高提供技術(shù)支持。
四、【附圖說明】
:
[0022]圖1為本發(fā)明應(yīng)用到某具體太陽能無人機(jī)可快速拆裝電池陣的飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中標(biāo)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(shí)施方式】
:
[0025]下面結(jié)合圖1對本發(fā)明中的一種可快速拆裝電池陣的飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)及其研制方法作進(jìn)一步的說明:
[0026]本發(fā)明一種可快速拆裝電池陣的飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)，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(gè)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(shí)施例采用柔性薄膜電池。
[0028]該翼肋上開有凹槽，本實(shí)施例中所開凹槽為五邊形，以保證機(jī)翼外形流線型不變。
[0029]該扣條4應(yīng)與凹槽形狀對應(yīng)，本實(shí)施例采用五邊形，以便嵌入翼肋上的凹槽中，形成鎖機(jī)構(gòu)。
[0030]該邊緣遮擋片1應(yīng)為塑料或復(fù)合材料類薄片。
[0031]本發(fā)明一種可快速拆裝電池陣的飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)，其基本的研制流程如下:
[0032]
[0033]1.按常規(guī)程序制作機(jī)翼的翼梁、翼肋和蒙皮；
[0034]2.在鋪設(shè)太陽能電池陣區(qū)域處的翼肋上開出凹槽，并切除此部分的蒙皮；
[0035]3.鋪設(shè)太陽能電池陣，并將選購或自制的扣條粘結(jié)在相應(yīng)的翼肋處凹槽中；
[0036]4.根據(jù)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(jié)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(shè)在相應(yīng)的機(jī)翼位置上，保證電池模塊的左右沿內(nèi)埋在邊緣遮擋片內(nèi)，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(dòng)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(jìn)行光滑過渡處理；
[0039]7.對整個(gè)電池陣區(qū)域進(jìn)行光順修形處理，保證其具有良好的氣動(dòng)特性，最終形成機(jī)翼結(jié)構(gòu)并投入使用。
[0040]應(yīng)當(dāng)指出，本實(shí)例僅列示性說明本發(fā)明的應(yīng)用方法，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此種使用技術(shù)的人員，均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修改。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可快速拆裝電池陣的飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)，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(chǔ)，以翼梁和翼肋作為支撐框架，通過借鑒地面建筑行業(yè)的張拉膜結(jié)構(gòu)，將上述柔性薄膜型太陽能電池模塊利用鎖緊機(jī)構(gòu)在機(jī)翼的上表面進(jìn)行有效固定；以軟質(zhì)密封膠將剛?cè)嵋惑w太陽能電池模塊間的邊沿進(jìn)行密封和光滑過度處理。2.一種可快速拆裝電池陣的飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)，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(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)，其特征在于: 為便于利用鎖緊機(jī)構(gòu)在機(jī)翼上表面固定柔性薄膜太陽能電池陣，需在鋪設(shè)太陽能電池陣的機(jī)翼上方區(qū)域處的翼肋上開出凹槽；對于輕型太陽能飛機(jī)，可直接去除此區(qū)域的蒙皮；對于其他型飛機(jī)，如有必要，可在柔性薄膜型太陽能電池陣下方保留獨(dú)立于機(jī)翼其他處的蒙皮。4.一種可快速拆裝電池陣的飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)，其特征在于:其基本的研制流程如下: (1)按常規(guī)程序制作機(jī)翼的翼梁、翼肋和蒙皮； (2)在鋪設(shè)太陽能電池陣區(qū)域處的翼肋上開出凹槽，并切除此部分的蒙皮； (3)鋪設(shè)太陽能電池陣，并將選購或自制的扣條粘結(jié)在相應(yīng)的翼肋處凹槽中； (4)根據(jù)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(jié)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(shè)在相應(yīng)的機(jī)翼位置上，保證電池模塊的左右沿內(nèi)埋在邊緣遮擋片內(nèi)，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(dòng)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(jìn)行光滑過渡處理； (7)對整個(gè)電池陣區(qū)域進(jìn)行光順修形處理，保證其具有良好的氣動(dòng)特性，最終形成機(jī)翼結(jié)構(gòu)并投入使用。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可快速拆裝電池陣的飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)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(chǔ)，通過柔性薄膜太陽能電池封裝技術(shù)的合理借鑒與改進(jìn)，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(yè)的張拉膜結(jié)構(gòu)，將上述柔性薄膜型太陽能電池模塊利用鎖緊機(jī)構(gòu)在機(jī)翼的上表面進(jìn)行有效固定；用塑料或復(fù)合材料類薄片充當(dāng)邊緣遮擋片，結(jié)合軟質(zhì)密封膠將柔性薄膜型太陽能電池模塊間的邊沿進(jìn)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(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)，可快速的更換太陽電池片；在對損壞的機(jī)翼結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補(bǔ)或更換時(shí)，最大限度的避免對太陽能電池產(chǎn)生的損壞。
【IPC分類】B64C3/00
【公開號】CN105235890
【申請?zhí)枴緾N201510679596
【發(fā)明人】孫康文, 史立峰, 賀雙新, 張馨運(yùn), 許冬冬
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月19日