本實(shí)用新型涉及航空技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種板材及飛行器。
背景技術(shù)：
在航空領(lǐng)域中，高強(qiáng)度和輕量化一直是飛行器材料的目標(biāo)。研究中主要通過兩種途徑對(duì)材料進(jìn)行改進(jìn)，一種是新材料的研制，例如新的合金等；另一種是通過對(duì)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)使得材料實(shí)現(xiàn)提高強(qiáng)度或減輕重量，例如復(fù)合板材和蜂窩板等。
以蜂窩板為例，蜂窩板是由兩塊較薄的面板，牢固地粘結(jié)在一層較厚的蜂窩狀芯材兩面而制成的板材，亦稱蜂窩夾層結(jié)構(gòu)?？梢圆捎枚喾N材料制作蜂窩板，但應(yīng)用于航空領(lǐng)域時(shí)，多采用金屬材料，例如鋁材，采用熱壓成型技術(shù)，因鋁皮和蜂窩間的高熱傳導(dǎo)值，內(nèi)外鋁皮的熱脹冷縮同步；蜂窩鋁皮上有小孔，使板內(nèi)氣體可以自由流動(dòng)；可滑動(dòng)安裝扣系統(tǒng)在熱脹冷縮時(shí)不會(huì)引起結(jié)構(gòu)變形。
但現(xiàn)有的蜂窩板或其他板材用于制造飛行器時(shí)，其重量還是過大，因此如何進(jìn)一步減輕飛行器的重量就成為急待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種板材及飛行器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的飛行器的板材重量較大的問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種板材，包括頂板、底板以及支撐在頂板和底板之間的隔壁，頂板、底板和隔壁之間形成腔體，腔體內(nèi)填充有相比空氣輕的氣體。
進(jìn)一步地，隔壁將腔體分成多個(gè)單元腔體。
進(jìn)一步地，隔壁上開設(shè)有過流通道，多個(gè)單元腔體通過過流通道相互連通。
進(jìn)一步地，每個(gè)單元腔體均與至少兩個(gè)相鄰的單元腔體連通。
進(jìn)一步地，每個(gè)單元腔體均與相鄰的全部單元腔體連通。
進(jìn)一步地，多個(gè)單元腔體的橫截面呈六邊形。
進(jìn)一步地，板材還包括安裝孔，安裝孔包括開設(shè)在頂板上的第一孔和開設(shè)在底板上的第二孔，在頂板和底板之間設(shè)置有安裝孔壁，安裝孔與腔體之間通過安裝孔壁相互隔離。
進(jìn)一步地，板材上設(shè)置有安全閥，安全閥與腔體連通。
進(jìn)一步地，板材還包括外周板，外周板連接頂板和底板以形成板材的周向側(cè)壁。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，還提供了一種飛行器，包括機(jī)體結(jié)構(gòu)，機(jī)體結(jié)構(gòu)包括板材，板材為上述的板材。
本實(shí)用新型的板材是一種結(jié)構(gòu)板材，通過在頂板和底板之間設(shè)置隔壁以增加板材的整體強(qiáng)度，并且在提高強(qiáng)度的同時(shí)能夠減輕重量，這種結(jié)構(gòu)的板材會(huì)在頂板和底板之間形成腔體，該腔體內(nèi)還填充有相比空氣輕的氣體，因此被這些氣體填充的腔體能夠產(chǎn)生一定的浮力，這樣能夠進(jìn)一步地減輕板材的重量。
附圖說明
構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：
圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的板材的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：
10、頂板；20、底板；30、隔壁；31、過流通道；40、安裝孔壁；50、外周板；60、進(jìn)氣閥；70、安全閥；100、單元腔體；200、安裝孔。
具體實(shí)施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。
為了便于描述，在這里可以使用空間相對(duì)術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個(gè)器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對(duì)術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對(duì)這里所使用的空間相對(duì)描述作出相應(yīng)解釋。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種板材，如圖1所示，該板材包括頂板10、底板20以及支撐在頂板10和底板20之間的隔壁30，頂板10、底板20和隔壁30之間形成腔體，腔體內(nèi)填充有相比空氣輕的氣體。
本實(shí)用新型的板材是一種結(jié)構(gòu)板材，通過在頂板10和底板20之間設(shè)置隔壁30以增加板材的整體強(qiáng)度，并且在提高強(qiáng)度的同時(shí)能夠減輕重量，這種結(jié)構(gòu)的板材會(huì)在頂板10和底板20之間形成腔體，該腔體內(nèi)還填充有相比空氣輕的氣體，例如氫氣、氦氣或熱空氣等，因此被這些氣體填充的腔體能夠產(chǎn)生一定的浮力，這樣能夠進(jìn)一步地減輕板材的重量。
優(yōu)選地，腔體內(nèi)填充的氣體為氦氣，氦氣比氫氣更穩(wěn)定，不燃燒，因此更加安全。
在另一些實(shí)施例中，可以向腔體內(nèi)填充加熱后的氣體，例如將腔體與發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣連接，將熱的尾氣導(dǎo)入腔體內(nèi)。此外，還可以利用發(fā)送機(jī)的余熱加熱腔體內(nèi)的氣體或?qū)⒓訜岷蟮臍怏w注入腔體內(nèi)。氣體受熱后體積膨脹，因此密度會(huì)降低，產(chǎn)生相應(yīng)的浮力。
優(yōu)選地，隔壁30將腔體分成多個(gè)單元腔體100。這種結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)板材的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，每個(gè)單元腔體100均可作為一個(gè)受力單元。
在如圖1示出的實(shí)施例中，多個(gè)單元腔體100的橫截面呈六邊形。即本實(shí)用新型的板材為蜂窩板。
以下例舉一種鋁制的蜂窩板，其面板主要選用優(yōu)質(zhì)的3003H24合金鋁板或5052AH14高錳合金鋁板為基材，面板厚度為0.8～1.5mm氟碳滾涂板或耐色光烤漆,耐色光烤漆在抗劃痕、耐酸雨腐蝕變色、自潔性方面強(qiáng)于PVDF，底板厚度為0.6～1.0mm，總厚度為25mm。芯材采用六角形3003型鋁蜂窩芯，鋁箔厚度0.04～0.06mm，邊長5～6mm，采用輥壓成型技術(shù)完成正、背表皮的成型，全自動(dòng)機(jī)器設(shè)備折邊，正、背表皮在安裝邊緊緊咬合。整個(gè)加工過程全部在現(xiàn)代化工廠完成，采用熱壓成型技術(shù),因鋁皮和蜂窩間的高熱傳導(dǎo)值，內(nèi)外鋁皮的熱脹冷縮同步；蜂窩鋁皮上有小孔，使板內(nèi)氣體可以自由流動(dòng)；可滑動(dòng)安裝扣系統(tǒng)在熱脹冷縮時(shí)不會(huì)引起結(jié)構(gòu)變形，因此可以保證極高的平整度。采用黏結(jié)膠：雙組份聚胺酯高溫固化膠，用全自動(dòng)蜂窩板復(fù)合生產(chǎn)設(shè)備通過加壓高溫復(fù)合而成，克服了以往蜂窩板粘接層的脆性問題。內(nèi)層為特制的六邊形鋁蜂窩，由硬度達(dá)到H19的鋁合金構(gòu)成，作為粘附在夾層結(jié)構(gòu)中的芯板，在切向上承受壓力。這些相互牽制的密集蜂窩猶如許多小工字梁，可分散承擔(dān)來自面板方向的壓力，使板受力均勻，保證了面板在較大面積時(shí)仍能保持很高的平整度。安裝時(shí)采用兩邊安裝，無機(jī)械破壞?；瑒?dòng)安裝扣系統(tǒng)允許熱脹冷縮，板底端的止滑扣將可以控制板的膨脹方向。25MM隱膠縫系統(tǒng)美觀且具有自潔功能.制作完成后的盒式蜂窩板，內(nèi)外板和蜂窩結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體另外，空心蜂窩還能大大減弱板體的熱膨脹性。
蜂窩材料具有抗高風(fēng)壓、減震，隔音、保溫、阻燃和比強(qiáng)度高等優(yōu)良性能?？偤穸葹?5mm，面板底板均為1.0mm厚的鋁蜂窩板只有6Kg/㎡。具有相同剛度的蜂窩板重量僅為鋁單板的1/5，鋼板的1/10，相互連接的鋁蜂窩芯就如無數(shù)個(gè)工字鋼，芯層分布固定在整個(gè)板面內(nèi)，使板塊更加穩(wěn)定，其抗風(fēng)壓性能大大超于鋁朔板和鋁單板，并具有不易變形，平面度好的特點(diǎn)，即使蜂窩板的分格尺寸很大。也能達(dá)到極高的平面度。中心為鋁質(zhì)六邊形蜂窩，密度小(每平方米大約為3kg至7kg)，是同厚度同面積木板重量的1/5，玻璃的1/6、鋁材的1/7，并且由于中間夾層含大量空氣，可隔音(空氣隔聲量可達(dá)30dB)、隔熱(熱阻可達(dá)0.02㎡·K/W)，無可燃物質(zhì)，對(duì)100-3200HZ的聲源隆澡可達(dá)20～30dB，導(dǎo)熱系數(shù)為0.104-0.130W/M.K，因而鋁蜂窩板的能量吸收能力為150-3500KJ/M2，防火等級(jí)達(dá)到B1級(jí)，防水、防潮、無有害氣體釋放，單位質(zhì)量的比強(qiáng)度大、比剛度高(結(jié)構(gòu)剛度為肋式的1.7倍)，不易變形，加工應(yīng)用方便，可任意切割折邊，表面氟碳涂層可保產(chǎn)品壽命在30年以上，鋁蜂窩板表面具有極高的平整度，抗震性能好；22mm厚標(biāo)準(zhǔn)件在1米簡支、撓度為10mm時(shí)荷載可達(dá)到700公斤力以上。
可見這種鋁制蜂窩板具有強(qiáng)度高、重量輕、防火、隔音和隔熱等多種優(yōu)勢，適合作為飛行器的殼體材料，并且由于其內(nèi)部充有相比空氣更輕的氣體，使得其重量進(jìn)一步減輕。
優(yōu)選地，在一些實(shí)施例中，腔體內(nèi)的氣體的相對(duì)氣壓大于零，即腔體內(nèi)存在高于大氣壓的壓強(qiáng)，這使得板材的整體結(jié)構(gòu)中具有預(yù)應(yīng)力，提高板材的抗壓能力。
優(yōu)選地，隔壁30上開設(shè)有過流通道31，多個(gè)單元腔體100通過過流通道31相互連通。多個(gè)單元腔體100通過過流通道31連通，因此只需要向一個(gè)單元腔體100內(nèi)充氣，即可使整個(gè)腔體內(nèi)充滿氣體。
在圖1使出的實(shí)施例中，過流通道31為隔壁30與頂板10之間的間隙。
優(yōu)選地，每個(gè)單元腔體100均與至少兩個(gè)相鄰的單元腔體100連通。
在一些實(shí)施例中，每個(gè)單元腔體100僅與兩個(gè)相鄰的單元腔體100連通過流通道31，即氣體從進(jìn)入第一個(gè)單元腔體到進(jìn)入最后一個(gè)單元腔體之間需要經(jīng)過所有的單元腔體，這種結(jié)構(gòu)過流通道31最少。
而在另一些實(shí)施例中，例如圖1示出的實(shí)施例，每個(gè)單元腔體100均與相鄰的全部單元腔體100連通。這種結(jié)構(gòu)的各個(gè)單元腔體100之間的連通性最好，氣體能夠最快速的擴(kuò)散至整個(gè)腔體，充、放氣速度相比上一種實(shí)施例更快。
優(yōu)選地，板材還包括安裝孔200，安裝孔200包括開設(shè)在頂板10上的第一孔和開設(shè)在底板20上的第二孔，在頂板10和底板20之間設(shè)置有安裝孔壁40，安裝孔200與腔體之間通過安裝孔壁40相互隔離。從圖1中可以看出，安裝孔壁40的厚度相比隔壁30更厚，因此其強(qiáng)度更大。
優(yōu)選地，板材還包括外周板50，外周板50連接頂板10和底板20以形成板材的周向側(cè)壁。
本實(shí)用新型的板材可以根據(jù)具體需要制作成預(yù)訂的形狀，外周板50作為封閉板材周向的側(cè)壁。另外也可以規(guī)模性的生產(chǎn)同等尺寸的板材，具體使用板材時(shí)再根據(jù)需求將板材切割成相應(yīng)的形狀，切割后在板材的邊緣設(shè)置外周板50，以封閉腔體。
優(yōu)選地，板材上設(shè)置有安全閥70，安全閥70與腔體連通。安全閥70具有兩個(gè)作用，第一個(gè)作用是對(duì)腔體的壓力進(jìn)行限定，防止壓力過高；第二個(gè)作用是作為向腔體內(nèi)充氣時(shí)的排氣端口，將腔體內(nèi)的空氣排出，以沖入輕質(zhì)氣體。
優(yōu)選地，板材上設(shè)置有進(jìn)氣閥60，進(jìn)氣閥60可以為單向閥，用于向腔體內(nèi)充氣。
在圖1的實(shí)施例中，安全閥70和進(jìn)氣閥60均設(shè)置在板材的外周板50上。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，隔壁30和頂板10之間、隔壁30和底板20之間以及隔壁30和外周板50之間可通過膠連接，而外周板50和頂板10之間以及外周板50和底板20之間則可采用膠連接或焊接，各個(gè)連接位置均要具有氣密性。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，還提供了一種飛行器，包括機(jī)體結(jié)構(gòu)，機(jī)體結(jié)構(gòu)包括板材，板材為上述的板材。
該飛行器包括載人飛行器和無人飛行器。該飛行器包括固定翼飛行器、旋翼飛行器、飛艇和氣球等。
本實(shí)用新型的板材特別適合作為飛行器的機(jī)翼和艙體的材料，同時(shí)也可以作為飛艇的骨架結(jié)構(gòu)的材料。但這并不妨礙本實(shí)用新型的板材作為飛行器的其他構(gòu)件的材料。
需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
需要說明的是，本實(shí)用新型的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本實(shí)用新型的實(shí)施方式例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。
以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。