一种一体成型无人机碳纤维机臂及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201610068788.9 | 申请日 | 2016-01-29 | 公开(公告)号 | CN105523165A | 公开(公告)日 | 2016-04-27 |
| 申请人 | 上海翔鸿无人飞行器导航控制技术有限公司; | 发明人 | 刘苏斌; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种一体成型无人机 碳 纤维 机臂及其制备方法，机臂包括臂柱、电调仓及 电机 座，整个机臂内部中空贯通，外部通过弧面光滑连接，采用 碳纤维 通过一体成型方法一次制备完成；制备方法包括制作能够上下对合的外模及能够充气的内囊、裁好碳纤维布并将其铺设在模穴中涂覆 树脂 胶、将充气内囊放入其中并用碳纤维布包覆、合上外模放入 真空 烤箱 内 烘烤 固化 、固化后除去外模并取出内囊、修整上漆并烘干等步骤。本发明提供的机臂具有自重轻、机械强度高、韧性好、电机安装 定位 精准、外形美观流畅等特点，能使无人机螺旋桨及其电机、 电子 调速器集成安装在机臂上成为一个整体，提高了飞行的 稳定性 ，减少了动 力 损失，极具推广应用价值。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种一体成型无人机碳纤维机臂的制备方法，其特征在于:包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种一体成型无人机碳纤维机臂及其制备方法技术领域背景技术[0003] 目前，无人机的应用范围已经扩展到民用、科研甚至军事、国防等诸多领域，特别是在电力、通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等方面应用甚广，其影像实时传输、高危地区实时实地探测的功能，是对卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。 发明内容[0005] 本发明的目的：旨在提供一种自重较轻且同时具有良好机械强度和韧性、螺旋桨电机安装定位精准的无人机碳纤维机臂及其一体成型的制备方法。 [0006] 这种一体成型无人机碳纤维机臂制备方法，包括如下步骤： [0007] 1)按机臂外形及尺寸制备能够上下对合的上模和下模、按机臂内腔形状及尺寸制备能够充气的内囊； [0008] 2)依据充气后的内囊形状和尺寸，裁剪出能够完全包覆内囊的碳纤出维布； [0009] 3)在上模或下模的模穴中铺设好按步骤2)裁剪出的碳纤维布并在其上均匀涂覆树脂胶，然后将充气的内囊放入其中并用所述碳纤维布将其完全包覆，合上对应的另一半上模或下模并将上下模紧固在一起制成机臂坯件，放入真空烤箱烘烤固化； [0010] 4)将固化的机臂坯件从烤箱中取出，除去上下模，放尽内囊中的气体，在机臂坯件上切出一个开口将内囊从机臂腔中取出，修整机臂表面，喷上油漆再烘干即成成无人机碳纤维机臂成品。 [0012] 作为优选的制备方法，所述在上模或下模的模穴中铺设好按步骤2)裁剪出的碳纤维布并在其上均匀涂覆树脂胶，其铺设的碳纤维布为4层，树脂胶涂覆亦为4次。 [0015] 作为优选的制备方法，所述放入真空烤箱烘烤固化，其真空度为-0.01～-0.03MPa。 [0017] 作为进一步改进的制备方法，所述烘烤固化其固化时间为2小时。 [0018] 所述一种一体成型无人机碳纤维机臂，包括：截面为六边形的中空臂柱、截面亦为六边形且上下两边大于两侧其余各边的中空电调仓、底面圆心处有固定孔的中空圆柱形电机座，电调仓一端各面与臂柱各面通过弧面光滑连接，电调仓另一端各面通过弧面与电机座圆柱面光滑连接，臂柱、电调仓、电机座内部空腔贯通，整个机臂采用碳纤维通过上述一种一体成型无人机碳纤维机臂的制备方法中的任意一种制成。 [0019] 与现有技术相比，本发明提供的制备方法具有如下的有益效果和显著进步： [0020] 1)不同于传统的多轴碳管加管夹电机座形式的机臂，本发明提供的一次成型无人机碳纤维机臂在整体结构强度、电机安装精准度、整体重量上均优于前者，且整体性、功能性更强； [0021] 2)本发明提供的一次成型无人机碳纤维机臂，其臂柱和电调仓采用六边形截面设计，极大地降低了机臂轴心偏转的可能性，不仅方便了安装，同时提高了安装的精度，也为螺旋桨垂直向下的升力矢量提供了良好的基础，而升力矢量精准的方向性使得飞控无需进行额外的方向修正，从而提高了无人机飞行与悬停的平稳度，减少的动力损失还能提升航时； [0022] 3)由于本发明提供的一次成型无人机碳纤维机臂包含了电调仓，使得内置螺旋桨电子调速器成为可能，从而节省了无人机机身的内部空间，并且缩短了螺旋桨电子调速器与螺旋桨电机之间的距离，减小了由于线缆过长导致的信号延迟，增加了对螺旋桨电机控制的精准度，并且由于整体采用的导线较短，动力传输过程中的能量损耗也比较小，从而提高了效率； [0023] 4)本发明提供的一次成型无人机碳纤维机臂，其电调仓与电机座之间的弧形连接设计，使机臂整体应力集中点的结构强度得到了加强，同时，外形轮廓由六边形转化为圆柱形，完美的渐变曲面造就了普通碳管机臂无法达到的流线型美感； [0024] 5)本发明提供的一次成型无人机碳纤维机臂，螺旋桨电机可通过螺丝直接紧固在对应的电机固定孔上，从而可以最大限度保证螺旋桨电机呈水平状态，且与六边形截面设计的臂柱和电调仓相辅相成，为飞行稳定、减少动力损失提供了帮助； [0026] 图1为本发明提供的一种一体成型无人机碳纤维机臂的结构示意图； [0027] 图中： [0028] 1、臂柱；2、电调仓；3、电机座，31、固定孔。 具体实施方式[0029] 下面结合附图和实施例对本发明提供的制备方法作进一步详细阐述。 [0030] 实施例 [0031] 如图1所示，为本发明提供的一种一体成型无人机碳纤维机臂的结构示意图，包括：臂柱1、电调仓2和电机座3，臂柱1为截面是六边形的中空管，电调仓2亦为截面是六边形的中空管但其上下两边大于两侧其余各边，电机座3为有底中空圆柱且底面圆心处有电机固定孔31，电调仓2一端各面与臂柱1各面通过弧面光滑连接，电调仓2另一端各面通过弧面与电机座3圆柱面光滑连接，臂柱1、电调仓2、电机座3内部空腔贯通。 [0032] 上述一体成型无人机碳纤维机臂采用碳纤维通过一体成型制备方法制成，具体步骤为： [0033] 首先，根据机臂大小尺寸要求，制备能够上下对合、模穴包括臂柱1、电调仓2和电机座3的上模和下模，其中，臂柱1截面为六边形，电调仓2截面亦为六边形且上下两边大于两侧其余各边，电机座3为圆柱形，电调仓2一端各面与臂柱1各面通过弧面光滑连接，电调仓2另一端各面与电机座3圆柱面通过弧面光滑连接； [0034] 同样根据机臂大小尺寸要求，制备能够充气、包括臂柱1、电调仓2和电机座3的内囊，其中，臂柱1截面为六边形，电调仓2截面亦为六边形且上下两边大于两侧其余各边，电机座3为圆柱形，电调仓2一端各面与臂柱1各面通过弧面光滑连接，电调仓2另一端各面与电机座3圆柱面通过弧面光滑连接； [0035] 然后，依据充气后的内囊形状和尺寸，裁剪出能够完全包覆内囊的碳纤出维布； [0036] 接着，将上述裁剪好的碳纤维布铺设在上模或下模的模穴中并在其上均匀涂覆树脂胶，将充气后的内囊放入其中并用碳纤维布将其完全包覆，合上对应的另一半上模或下模并将上下模紧固在一起制成碳纤维机臂坯件，放入真空烤箱烘烤固化； [0037] 将固化的碳纤维机臂坯件从烤箱中取出，除去上下模，放尽内囊中的气体，在碳纤维机臂坯件上切出一个开口将内囊从机臂腔中取出，磨光机臂表面，在电机座3底面圆心处打出固定孔，喷上油漆再烘干即成。 [0038] 作为优选的制备方法，所述上模和下模的模穴分别用酒精清洗3遍，然后用脱模剂涂抹3遍；所述脱模剂为通用脱模剂，较佳地选自硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或其组合。 [0039] 作为优选的制备方法，所述在上模或下模的模穴中铺设好按步骤2)裁剪出的碳纤维布并在其上均匀涂覆树脂胶，其铺设的碳纤维布为4层，树脂胶涂覆亦为4次。 [0040] 作为优选的制备方法，所述内囊采用硅胶制作；所述充气的内囊其内压为0.4～0.6Mpa。 [0041] 作为优选的制备方法，所述树脂胶采用型号为E51即618的环氧树脂并加有透明固化剂。 [0042] 作为优选的制备方法，所述放入真空烤箱烘烤固化，其真空度为-0.01～-0.03MPa。 [0043] 作为优选的制备方法，所述烘烤固化其固化温度为100～120℃，固化时间为1.5～3小时。 [0044] 作为进一步改进的制备方法，所述烘烤固化其固化时间为2小时。 [0045] 综上所述可见：通过本发明提供的制备方法，可以实行无人机碳纤维机臂的一体成型制作，所制成的一体成型无人机碳纤维机臂让臂柱、电调仓和电机座成为了一体，使得无人机螺旋桨电机、螺旋桨电子调速器、螺旋桨能够集成安装在机臂上成为一个整体模块；机臂不仅自重轻、且同时具有良好机械强度和韧性、电机安装定位精准、外形美观流畅等特点，还有助于飞行的稳定、减少动力的损失，极具推广应用价值，具有广阔的市场前景。 [0046] 最后有必要在此说明的是：上述内容仅用于帮助理解本发明的制备方法，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明的上述内容所做出的非本质改进和调整，均属于本发明所要求的保护范围。 |
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