本發(fā)明涉及一種全高度泡沫結(jié)構(gòu)多旋翼無(wú)人機(jī)制造方法，將低密度的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫與具有良好剛度與強(qiáng)度的碳纖維和玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂蒙皮，通過(guò)模具上下合模連接在一起，形成一種具有良好性能和較復(fù)雜外觀的多旋翼無(wú)人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，讓多旋翼飛行器的控制變得簡(jiǎn)單，多旋翼無(wú)人機(jī)以其巨大的優(yōu)點(diǎn)、廣闊的應(yīng)用前景，使之成為近年來(lái)無(wú)人機(jī)行業(yè)的研究熱點(diǎn)之一。

多旋翼無(wú)人機(jī)與固定翼無(wú)人機(jī)相比，在飛行方式和場(chǎng)地要求上具有很大的優(yōu)勢(shì)。多旋翼可以實(shí)現(xiàn)垂直起降和定點(diǎn)盤(pán)旋，這是固定翼無(wú)人機(jī)難以實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)多旋翼對(duì)飛行空間的要求不如固定翼苛刻，適應(yīng)在相對(duì)較小空間內(nèi)飛行。多旋翼無(wú)人機(jī)現(xiàn)多用于石油巡線(xiàn)、電力巡線(xiàn)、森林防火、地圖測(cè)繪等。

多旋翼無(wú)人機(jī)是依靠多個(gè)電機(jī)帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)提供升力，從而克服自身重力，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行。因此這種飛行器無(wú)法像固定翼飛機(jī)利用舵面擺動(dòng)控制飛機(jī)姿態(tài)，消耗電量較多，需要大容量電池來(lái)滿(mǎn)足飛行需要，電池容量的增加也帶來(lái)了電池重量的上升，重量、航時(shí)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度三者相互制約，此時(shí)為了優(yōu)化飛機(jī)的設(shè)計(jì)，保證機(jī)體在長(zhǎng)航時(shí)飛行中擁有足夠強(qiáng)度，同時(shí)機(jī)體要有足夠的剛度，防止電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶來(lái)的震動(dòng)使機(jī)體結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的形變，在滿(mǎn)足上述條件下，結(jié)構(gòu)重量要控制到最低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能有效解決上述問(wèn)題的多旋翼機(jī)體結(jié)構(gòu)。

該結(jié)構(gòu)將低密度的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫與具有良好剛度與強(qiáng)度的碳纖維和玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂蒙皮，通過(guò)模具上下合模連接在一起，形成一種具有良好性能和較復(fù)雜外觀的多旋翼無(wú)人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)。為電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)掛大載荷長(zhǎng)航時(shí)飛行提供幫助。

本發(fā)明的全高度泡沫結(jié)構(gòu)多旋翼無(wú)人機(jī)的機(jī)體采用一體成型的方式制成，所述機(jī)體包括復(fù)合材料蒙皮、泡沫芯體夾層和塑料框體骨架，復(fù)合材料蒙皮通過(guò)膠接的方式包裹住泡沫芯體夾層和塑料框體骨架形成所述機(jī)體。

本發(fā)明的全高度泡沫結(jié)構(gòu)多旋翼無(wú)人機(jī)的制造方法，其特征在于：包括：步驟一、根據(jù)產(chǎn)品外形和腔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加工多個(gè)分體模具；步驟二、使用加工中心配合分體模具加工聚甲基丙烯酰亞胺泡沫芯體，利用加工中心加工或者注塑成型的方式制作塑料框體；步驟三、分別在分體金屬模具上，采用濕法成型工藝制備分體的碳纖維和玻璃纖維布增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料蒙皮；步驟四、將樹(shù)脂均勻涂抹在泡沫芯體表面及內(nèi)部腔體，在模具內(nèi)采用合模膠接的方法將聚甲基丙烯酰亞胺泡沫芯體、塑料框體與分體蒙皮連接在一起；步驟五、固化后得到碳纖維和玻璃纖維增強(qiáng)蒙皮全高度聚甲基丙烯酰亞胺泡沫夾層結(jié)構(gòu)的多旋翼機(jī)體。

優(yōu)選所述分體模具包括上模具、下模具和后模具，所述上模具的內(nèi)腔為無(wú)人機(jī)上半部外形的形狀，所述下模具的內(nèi)腔為無(wú)人機(jī)下半部外形的形狀，所述后模具內(nèi)腔中心處設(shè)置有中間柱體，所述中間主體的形狀為配合機(jī)體內(nèi)腔的形狀。

優(yōu)選所述步驟三中，首先將厚度0.048mm、密度48g/m2玻璃纖維干布鋪放在分體模具的整個(gè)內(nèi)表面上，用毛刷浸漬環(huán)氧樹(shù)脂均勻無(wú)遺漏的刷在玻璃纖維布上，使玻璃布浸透樹(shù)脂至完全貼合在分體模具上，然后將鋪設(shè)完成后的分體模具送入固化爐，60℃條件下固化3小時(shí)，然后利用同樣手法在玻璃纖維布上鋪設(shè)密度200g/m2的3K碳纖維布并固化，制成分體蒙皮。

優(yōu)選將塑料框體配置在泡沫芯體相應(yīng)的位置上，再在泡沫芯體的表面和內(nèi)腔均勻涂抹上樹(shù)脂，填充在各分體模具之間，將帶有分體蒙皮的分體模具合模，使用工具加壓，并放入烘箱內(nèi)在60℃條件下固化3小時(shí)，制成機(jī)體。

優(yōu)選還包括對(duì)成型出模后機(jī)體打磨毛邊和美化噴漆的步驟。

優(yōu)選所述聚甲基丙烯酰亞胺泡沫芯體是通過(guò)使用加工中心將PMI毛坯料加工成型，選用泡沫芯材的密度在40kg/m3左右。

本發(fā)明將強(qiáng)度高密度低的材料結(jié)合，不僅提高了無(wú)人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，還減輕了結(jié)構(gòu)重量，同時(shí)還具有一定復(fù)雜的造型。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明機(jī)體生產(chǎn)的模具示意圖。

圖2為本發(fā)明中上模具示意圖。

圖3為本發(fā)明中蒙皮的濕法成型工藝示意圖。

圖4為本發(fā)明中泡沫芯體和塑料框體配合示意圖。

圖5為本發(fā)明中成型機(jī)體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明中的機(jī)體結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)具體實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明中一種全高度泡沫結(jié)構(gòu)多旋翼無(wú)人機(jī)機(jī)體的制造，其包括以下步驟：

1)模具加工

使用金屬材料加工上模具1、下模具2、后模具3。制作的模具應(yīng)有很高的表面硬度和表面質(zhì)量，同時(shí)能適應(yīng)溫度變化。

2)泡沫芯體及塑料框體加工

根據(jù)多旋翼無(wú)人機(jī)外型結(jié)構(gòu)及腔體結(jié)構(gòu)，使用密度在40kg/m3左右PMI(聚甲基丙烯酰亞胺泡沫)加工泡沫芯體4，使用尼龍材質(zhì)加工框體5和框體6。

3)機(jī)體蒙皮的制備

如圖3所示，制備復(fù)材蒙皮如下：分別在上模具1、下模具2、后模具3上，按照設(shè)計(jì)圖紙要求濕法鋪放纖維布鋪層，將厚度0.048mm、密度48g/m2玻璃纖維干布鋪放在分體金屬模具上，用毛刷浸漬環(huán)氧樹(shù)脂均勻無(wú)遺漏的刷在玻璃纖維布上，使玻璃布浸透樹(shù)脂至完全貼合在模具上。復(fù)雜形狀處要使用布條搭接，鋪層最終要鋪放至分模面；基體樹(shù)脂體系選用高韌性的環(huán)氧樹(shù)脂體系。鋪設(shè)完成后進(jìn)入固化爐，60℃條件下固化3小時(shí)。再在模具上同樣手法鋪設(shè)密度200g/m2的3K碳纖維布并固化。制備出機(jī)體上、下蒙皮、腔內(nèi)和后部蒙皮。

4)合模膠接制備機(jī)體結(jié)構(gòu)

如圖4所示，將框體5和框體6分別放在泡沫芯體3相應(yīng)的位置上，再將PMI泡沫芯體4后部的腔體套在后模具3長(zhǎng)方形柱體上。在泡沫芯體4上均勻涂抹上樹(shù)脂，連同后模具3一同放置在下模具2上，定位后與上模具1相合，直至模具各配合面貼緊。框體5和框體6有利于制作出機(jī)體的設(shè)備艙和電池倉(cāng)開(kāi)口處的美觀，同時(shí)對(duì)形成開(kāi)口處具有加強(qiáng)的作用。

5)固化成型

將合模后的模具使用工具加壓，并放入烘箱。置入烘箱內(nèi)在60℃條件下固化3小時(shí)，成型出模后打磨掉毛邊再進(jìn)行美化噴漆，便得到這種泡沫填充的多旋翼無(wú)人機(jī)機(jī)體，如附圖5所示。