一种集成电池模组的机翼肋板结构及电动飞机的制作方法

本实用新型涉及电动飞机技术领域，特别涉及一种集成电池模组的机翼肋板结构及电动飞机。

背景技术：

随着经济的发展，越来越多的电子装备应用在不同的场景，并且随着传统能源的枯竭，尤其是纯电动飞机应用更广泛，纯电动飞机采用动力电池系统及电机系统代替内燃机动力，它工作时不会产生的废气，不排放尾气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，可以说几乎是“零污染”，纯电动飞机噪声和振动水平非常低，乘坐舒适性好，是现有技术中最适合的电动飞机。

此外，电动飞机的安全性也比较高，不会发生爆炸和燃料泄漏的危险；纯电动飞机具有结构简单、操作使用简便、维修性号、使用成本低、经济性好的特点，在设计上纯电动飞机也有很多优势：总体布局灵活，可采用最佳布局和创新布局；可设计出具有超常性能的飞机，满足特殊用途需要。

但是，由于电池能量密度较低，纯电动飞机的动力电池系统较重，占飞机最大起飞重量的30％以上，纯电动飞机采用动力电池系统作为动力，动力电池系统由外部的电池模组结构和内部电池模组组成，为保护内部电池模组的安全性，电池模组结构重量较重，占整个动力电池系统重量的20％，较重的动力电池系统降低了纯电动飞机的飞行距离和有效载重。

当飞行距离较短，限制了纯电动飞机的应用，特别是长距离的运输，“航程焦虑”已成为限制纯电动飞机运营重要痛点；较低的有效载重降低了纯电动飞机的经济性。如何增加纯电动飞机的航程和提高其有效载重成为当务之急。

因此，增加纯电动飞机的航程和提高其有效载重是本领域技术人所亟需解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种集成电池模组的机翼肋板结构及电动飞机，能够将电池模组集成在机翼肋板上，节省了电池模组的下壳结构，降低了飞机结构重量，节约了生产成本，提高了飞机的承载量和经济性。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种集成电池模组的机身壁板结构，包括：电池模组和机翼肋板；

所述机翼肋板包括横梁和端肋，所述横梁包括第一横梁和第二横梁，所述第一横梁和所述第二横梁平行设置；

所述端肋与所述横梁垂直设置，所述端肋包括第一端肋和第二端肋，所述第一端肋和所述第二端肋分别设置在所述横梁的两端；

所述电池模组设置在所述机翼肋板一侧，所述机翼肋板另一侧设有第一蒙皮，其中，所述第一横梁和所述第二横梁用于作为所述电池模组的前后梁。

进一步地，所述机翼肋板还包括中间肋，多个所述中间肋设置在所述第一端肋和所述第二端肋之间。

进一步地，所述端肋和所述中间肋均由腹板和具有空腔的基底构成，所述腹板设置在所述基底上，所述基底的空腔内填充泡沫材料。

进一步地，所述端肋的腹板和所述中间肋的腹板均设有过孔，所述过孔用于使所述电池模组内部的电缆和水冷管路通过。

进一步地，所述电池模组通过螺栓与所述机翼肋板连接，所述机翼肋板还包括与所述螺栓配套使用的螺母，所述螺母分为第一螺母组、第二螺母组和第三螺母组，所述第一螺母组、所述第二螺母组和所述第三螺母组分别沿着对应的所述横梁、所述端肋和所述中间肋均匀分布。

进一步地，所述第一螺母组设置在所述横梁的顶面。

进一步地，所述第二螺母组和所述第三螺母均设置在所述腹板的顶面和所述基底的顶面。

进一步地，所述机翼肋板结构还包括第二蒙皮，所述第二蒙皮设置在与所述第一蒙皮相对的所述机翼肋板一侧，所述第二蒙皮、所述第一蒙皮和所述机翼肋板形成腔体结构，所述电池模组设置在所述腔体结构内。

本发明还保护了一种电动飞机，包括任意一项所述集成电池模组的机翼肋板结构，所述集成电池模组的机翼肋板结构设置在所述电动飞机机翼靠近翼根处，所述横梁一端通过耳片孔与所述电动飞机机翼的翼尖连接，所述横梁另一端通过耳片孔与和所述电动飞机机翼的翼根连接。

由于上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

1)实用新型的一种集成电池模组的机翼肋板结构及电动飞机，将电池模组集成在机翼框架上，电池模组与机翼肋板结构共用肋板，减少零件，能够节约电动飞机的制造成本和节省电池模组结构的重量，有效增加电动飞机的航程或增加电动飞机的有效有益；

2)实用新型的一种集成电池模组的机翼肋板结构及电动飞机，在机翼框架中增加泡沫，有效的提高机翼框架的安装强度和刚度；

3)实用新型的一种集成电池模组的机翼肋板结构及电动飞机，在机翼框架上通过胶黏剂连接，能够阻止外部空气和水分渗入电池模组内部的电器；

4)实用新型的一种集成电池模组的机翼肋板结构及电动飞机，在机翼框架上增加密封件，能够隔绝外部空气和水分的作用，保护电池模组内部的电器。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本实用新型实施例提供的所述集成电池模组的机翼肋板结构的部分结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的所述中间肋的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的所述集成电池模组的机翼肋板结构的结构示意图。

图中，1-电池模组，2-机翼肋板，21-横梁，211-第一横梁，212-第二横梁，22-端肋，221-第一端肋，222-第二端肋，23-中间肋，24-过孔，25-螺母，3-第一蒙皮，4-第二蒙皮，5-密封件，6-黏接剂。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例一

本实施例一提供一种集成电池模组的机翼肋板结构，结合图1、图2和图3所示，包括：电池模组1和机翼肋板2；

所述机翼肋板2包括横梁21和端肋22，所述横梁21包括第一横梁211和第二横梁212，所述第一横梁211和所述第二横梁212平行设置；

所述端肋22与所述横梁21垂直设置，所述端肋22包括第一端肋221和第二端肋222，所述第一端肋221和所述第二端肋222分别设置在所述横梁21的两端；

所述电池模组1设置在所述机翼肋板2一侧，所述机翼肋板2另一侧设有第一蒙皮3，其中，所述第一横梁211和所述第二横梁212用于作为所述电池模组1的前后梁。

具体地，所述机翼肋板2还包括中间肋23，多个所述中间肋23设置在所述第一端肋221和所述第二端肋222之间。

进一步地，所述端肋22和所述中间肋23均设有过孔24，所述过孔24用于使所述电池模组1内部的电缆和水冷管路通过。

进一步地，所述端肋22和所述中间肋23均由腹板和具有空腔的基底构成，所述腹板设置在所述基底上，所述基底的空腔内填充泡沫材料。

进一步地，所述端肋22的腹板和所述中间肋23的腹板均设有过孔24，所述过孔24用于使所述电池模组1内部的电缆和水冷管路通过。

进一步地，所述端肋22和所述中间肋23均为碳纤维复合材料。

进一步地，所述端肋22和所述中间肋23均通过真空袋压工艺成型。

进一步地，所述端肋22和所述中间肋23均需要满足飞机承载要求，用于为所述电池模组1提供安装点，且将所述电池模组1产生的载荷传递到所述横梁21上。

优选地，所述泡沫材料为闭孔pet泡沫材料，密度为50kg/m3，能够提高机身框架的安装强度和刚度。

具体地，所述电池模组1通过螺栓与所述机翼肋板2连接，所述机翼肋板2还包括与所述螺栓配套使用的螺母25，所述螺母25分为第一螺母组、第二螺母组和第三螺母组，所述第一螺母组、所述第二螺母组和所述第三螺母组分别沿着对应的所述横梁21、所述端肋22和所述中间肋23均匀分布。

进一步地，所述第一螺母组设置在所述横梁21的顶面。

进一步地，所述第二螺母组和所述第三螺母均设置在所述腹板的顶面和所述基底的顶面。

具体地，所述螺母25为拉铆螺母，通过铆接工艺将拉铆螺母设置在所述端肋22和所述中间肋23上，所述拉铆螺母仅穿透一层碳纤维复合材料板，防止穿透电池模组结构，避免破坏电池模组的密封性。

进一步地，所述拉铆螺母采用不锈钢材质，能够避免与碳纤维复合材料之间产生电化学腐蚀，降低结构安全性。

进一步地，所述拉铆螺母直径为m6，满足安装要求，同时端头采用密封型端头，保证电池模组内部水汽不会和内、外梁本体内部的泡沫接触，防止泡沫吸潮，降低泡沫的性能。

具体地，所述端肋22和所述中间肋23均通过真空袋压成型，所述端肋22和所述中间肋23均由碳纤维复合材料，所述碳纤维复合材料为面密度200g/cm2的碳纤维平纹织物预浸料，所述碳纤维平纹织物预浸料的铺层角度为0°、±45°和90°，对应的比例分别为25％、50％和25％。

具体地，所述第一横梁211和所述第二横梁212由面密度200g/cm2的碳纤维平纹织物预浸料，通过真空袋压工艺成型，截面为“c”字形结构，其中，缘条的铺层角度为0°、±45°和90°，对应的比例为50％、40％和10％，腹板铺层角度为0°、±45°和90°，对应的比例为38％、50％和12％。

具体地，所述机翼肋板结构还包括第二蒙皮4，所述第二蒙皮4设置在与所述第一蒙皮3相对的所述机翼肋板2一侧，所述第二蒙皮4、所述第一蒙皮3和所述机翼肋板2形成腔体结构，所述电池模组1设置在所述腔体结构内。

进一步地，所述第一蒙皮3由面密度200g/cm2的碳纤维平纹织物预浸料，通过真空袋压工艺成型，其中，铺层角度为0°、±45°和90°，对应的比例为30％、50％和20％，在所述第一蒙皮3表面设有孔洞，所述孔洞用于所述螺栓的固定，在所述第一蒙皮3和所所述机翼肋板2之间还设有密封件5。

进一步地，所述密封件5为耐高温阻燃泡棉材质的密封条，所述密封条压缩量为40％-60％，保证密封的效果，所述密封条的厚度为5mm，能够起到隔绝外部空气和水分的作用，保护电池模组内部的电器。

进一步地，所述第二蒙皮4由面密度200g/cm2的碳纤维平纹织物预浸料，通过真空袋压工艺成型，其中，铺层角度为0°、±45°和90°，对应的比例为30％、50％和20％，所述第二蒙皮4通过黏接剂6与所述横梁21、所述端肋22和所述中间肋23连接，形成不可拆卸结构，保证电池包内部的密封性。

进一步地，所述黏接剂6为中温环氧胶黏剂，保证连接强度同时也起到密封作用，能够阻止外部空气和水分渗入电池模组内部，保证结构安全性和电池模组内部的电器。

本实施例还提供一种电动飞机，包括任意一项所述集成电池模组的机翼肋板结构，所述集成电池模组的机翼肋板结构设置在所述电动飞机机翼靠近翼根处，所述横梁21一端通过耳片孔与所述电动飞机机翼的翼尖连接，所述横梁21一端通过耳片孔与和所述电动飞机机翼的翼根连接。

具体地，所述集成电池模组的机翼肋板结构设置在距离翼根1-1.5米的位置。

具体地，所述横梁21的耳片连接位置需进行局部增厚处理。

具体地，所述机翼框架的制备方法如下：

s101.按照所述端肋22的结构形状加工出所述端肋22的泡沫，将面密度200g/cm2的碳纤维平纹织物预浸料按铺层方向铺贴在所述端肋22的泡沫上，形成所述端肋22的碳纤维铺层，放入烘箱固化，形成所述端肋22；

s102.按照所述中间肋23的结构形状加工出所述中间肋23的泡沫，将面密度200g/cm2的碳纤维平纹织物预浸料按铺层方向铺贴在所述中间肋23的泡沫上，形成所述中间肋23的碳纤维铺层，放入烘箱固化，形成所述中间肋23；

s103.将面密度200g/cm2的碳纤维平纹织物预浸料按铺层方向铺贴在所述第一蒙皮3的模具上，放入烘箱固化，形成所述第一蒙皮3；

s104.将面密度200g/cm2的碳纤维平纹织物预浸料按铺层方向铺贴在所述第二蒙皮4的模具上，放入烘箱固化，形成所述第二蒙皮4；

s105.把面密度200g/cm2的碳纤维平纹织物预浸料按铺层方向铺贴在所述第一横梁211和所述第二横梁212的模具上，放入烘箱固化，形成所述第一横梁211和所述第二横梁212；

s106.在所述电池模组装配工装上，安装所述第一横梁211和所述第二横梁212、所述端肋22和所述中间肋23的两端均涂覆所述黏接剂6，将所述端肋22胶接在所述第一横梁211和所述第二横梁212之间，所述中间肋23胶接在所述第一横梁211和所述第二横梁212之间；

s107.将所述第一横梁211和所述第二横梁212、所述端肋22和所述中间肋23的下表面涂覆所述黏接剂6，与所述第二蒙皮4胶接，形成所述电池模组1的下部托盘；

s108.在所述下部托盘上固定所述密封件5，将所述第一蒙皮3通过螺栓和螺母固定在所述下部托盘和所述密封件5上，形成所述机翼肋板结构。

具体地，所述步骤s108中将所述电池模组1的电池芯安装到所述端肋22和所述中间肋23上，使所述电池模组1固定在所述机翼肋板结构中。

本实施例提供一种集成电池模组的机翼肋板结构及电动飞机，将把电池模组集成在机翼框架中的电动飞机，电池模组与机翼肋板结构共用肋板，与传统的电动飞机相比，减少零件，能够节约电动飞机的制造成本和节省电池模组结构的重量，能够节约所述电池模组重量占整机起飞重量的约6％。能够提高航程6％，推动电动飞机更广的应用，或者能够提高有效载荷30％，提高收益30％。

上述说明已经充分揭露了本实用新型的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本实用新型的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本实用新型的权利要求书的范围。相应地，本实用新型的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。