[发明专利]一种高刚度高精度复合材料惯组安装结构

说明书

本发明公开了一种高刚度高精度复合材料惯组安装结构，包括复合材料上蒙皮、复合材料下蒙皮、复合材料米字型加强筋、泡沫芯子、钛合金凸台和钛合金靠销，本发明创新性的采用了复合材料米字型网格加筋泡沫填充夹芯主体结构方案，在惯组及机体连接接口位置局部采用金属件，该方案在满足惯组安装结构的高刚度和高精度要求下，有效减轻安装结构重量，比传统同类型金属结构方案减重不少于20％。

技术领域

本发明涉及一种高刚度高精度复合材料惯组安装结构，属于航空航天复合材料结构设计及成型技术领域。

背景技术

基于新型可重复使用空天飞行器中惯组仪器属于重要仪器，对任务的成败有着关键作用，惯组安装结构需要满足高刚度高精度要求，传统惯组安装结构多选用金属材料制造，为了满足惯组安装结构的高刚度要求，导致安装结构的重量较大，用于飞行器中会增加飞行器的重量，在飞行器总重量一定的情况下，将影响有效载荷的放置数量，进而影响可执行的任务量。

发明内容

本发明的技术解决问题：为克服现有技术的不足，提供一种高刚度高精度复合材料惯组安装结构，实现满足惯组仪器安装的高刚度高精度条件下的轻量化需求。

本发明的技术解决方案：

一种高刚度高精度复合材料惯组安装结构，包括复合材料上蒙皮、复合材料下蒙皮、复合材料米字型加强筋、泡沫芯子、钛合金凸台和钛合金靠销，复合材料上蒙皮、复合材料下蒙皮、复合材料米字型加强筋采用高模量碳纤维环氧树脂复合材料，复合材料上蒙皮、下蒙皮按照一定铺层顺序铺置为U型，泡沫芯子为三角形，在泡沫芯子外缠绕高模量碳纤维环氧树脂复合材料构成中间夹层单元，在中间夹层单元内预埋与机体结构及凸台连接的镶嵌件，中间夹层单元在下蒙皮上拼接组合形成中间夹层，使泡沫芯子外缠绕的复合材料构成复合材料米字型加强筋；上蒙皮置于中间夹层上，使上蒙皮、中间夹层及下蒙皮一体成型；用于连接惯组的钛合金凸台固定连接在镶嵌件上，在相邻两个钛合金凸台上设置钛合金靠销，确保惯组指向既定的测试方向。

复合材料上蒙皮、复合材料下蒙皮按照0/0/90/0/90/0/90/45/-45/90/0/90/0/90/0/0顺序进行铺层。

采用0°拉伸模量≥190GPa、0°压缩模量≥103GPa、弯曲模量≥96GPa的高模量碳纤维环氧树脂复合材料。

惯组安装结构的最大变形≤0.01mm，组合基频≥150Hz。

中间夹层单元内预埋与机体结构连接的镶嵌件位于加强筋的四周及中部两列位置。

用于连接同一惯组的四个钛合金凸台之间的平面度不大于0.02mm。

靠销安装后与凸台上表面垂直度不大于0.01mm。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明创新性的采用了复合材料米字型网格加筋泡沫填充夹芯主体结构方案，在惯组及机体连接接口位置局部采用金属件，该方案在满足惯组安装结构的高刚度和高精度要求下，有效减轻安装结构重量，比传统同类型金属结构方案减重不少于20％。

附图说明

图1为本发明蒙皮位置示意图；

图2为本发明加强筋位置示意图；

图3为本发明凸台及靠销位置示意图；

图4为本发明一体成型工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

基于新型飞行器对结构的轻量化提出了更高的要求，多采用优化结构形式方法。本发明采用先进的低密度高模量碳纤维增强树脂基复合材料代替金属材料，同时采用共固化一体成型方式进一步减少装配重量。