[發明專利]一種儲能-承載一體化的仿生普通翼肋及其制造方法

有效

• 申請號: 202011599521.5
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112693618B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 張晨;任遠春;胡志勇;付強
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: B64D27/24
• 分類號: B64D27/24;B64C1/16;H01M4/66;H01M10/04;H01M50/502
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王迪

本發明屬于飛機結構設計及仿生結構、蓄電池領域，提供一種儲能?承載一體化的仿生普通翼肋及其制造方法，翼肋具體為：蓄電池單體(4)與含有纖維支撐體的固態電解質(5)依照貝殼層狀結構進行排布而形成的蓄電池組塊(1)，蓄電池組塊(1)形狀制備為機翼非主承載組件，蓄電池組塊(1)的外表面涂覆絕緣涂層(2)；每個蓄電池單體(4)利用噴涂的導電線路(3)進行串并聯導通，并將電信號通過噴涂的導電線路(3)輸出至電子設備。本發明不僅蓄電池的單元和單體具有一定的力學性能，同時蓄電池單體依照高強度的貝殼層狀結構排布而形成的機翼非主承載翼肋，既具有儲能功能，也能夠滿足實際使用的承載需求。

技術領域

本發明屬于飛機結構設計及仿生結構、蓄電池領域，具體涉及基于高強度的仿生結構設計儲能-承載一體化的多功能普通翼肋的方法。

背景技術

針對電推進飛機或多電飛機，大量的蓄電池組塊安置于飛機內部，占用了飛機上大量的可使用空間。由于飛機對能源的需求較大，因此對蓄電池的需求量也較大，使得蓄電池重量在飛機總重量上具有較大占比。目前，國內外很多學者為了使得飛機結構輕量化，將目光投向多功能的飛機組件研發。但將儲能與飛機組件進行一體化的研究，現仍處于起步研發階段。目前已研發出將儲能與小型太陽能無人機的機翼、航空器的蒙皮一體化的設計方法，但由于儲能層較薄，該儲能的飛機部件可提供的能源供給較少。同時該儲能的飛機部件中儲能層的承載較小，因此未考慮可承載的儲能層結構設計。

發明內容

發明目的

提出一種儲能-承載一體化的仿生普通翼肋及其制造方法，設計出既可承載又可儲能的多功能機翼非主承載組件，可有效地降低系統重量，節約系統內部空間，增加空間利用率，實現結構輕量化。

技術方案

一種儲能-承載一體化的仿生普通翼肋，

蓄電池單體4與含有纖維支撐體的固態電解質5依照貝殼層狀結構進行排布而形成的蓄電池組塊1，蓄電池組塊1形狀制備為機翼非主承載組件，蓄電池組塊1的外表面涂覆絕緣涂層2；每個蓄電池單體4利用噴涂的導電線路3進行串并聯導通，并將電信號通過噴涂的導電線路3輸出至電子設備。

蓄電池單體4是由各個電池單元以三明治結構組裝而成。

電池單元包括：以碳纖維作為基底材料和集流體的正極6、負極7和含有纖維支撐體的固態電解質5。

機翼非主承載組件包括：普通翼肋。

纖維支撐體包括：玻璃纖維、環氧樹脂纖維、陶瓷纖維。

絕緣涂層2如絕緣硅橡膠。

導電線路3是將導電銀膠噴涂至翼肋結構上形成的。

一種儲能-承載一體化的仿生普通翼肋制造方法，包括：

采用浸泡法將活性物質負載于碳纖維布基底/集流體材料上得到蓄電池正負極材料，并將不導電的纖維支撐體混入到固態電解質的前驅體電解質溶液中；

將負極材料放置于電池單體的模具底部，再倒入含有纖維支撐體的前軀體電解質溶液，待電解質溶液浸入負極材料后進行固化；等電解質沒有完全固化時放入正極材料，再次倒入前軀體電解質溶液，待電解質溶液完全浸入正極材料后進行固化；待固化完成后脫掉模具，便得到由正極、含有纖維基底材料的固態電解質和負極以三明治結構組成的電池單體；

利用前期準備好的普通翼肋模具，將電池單體依照貝殼層狀結構進行排布，放置于普通翼肋模具中，再向其倒入混有不導電纖維支撐體的固態電解質的前軀體電解質溶液，隨后進行固化脫模，便得到具有普通翼肋形狀的蓄電池組塊；

將導電銀膠噴涂至翼肋結構需要導電的地方形成導電線路，從而使得蓄電池單體之間形成串聯、并聯的線路，并輸出有效的電信號；

在翼肋的外表面涂覆上一層絕緣涂層。