[发明专利]具有高精度曲面大长径比的复合材料翼梁及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高精度曲面大长径比的复合材料翼梁，所述复合材料翼梁为一体成型件，其中，复合材料翼梁包括整体梁盒以及加强筋，所述整体梁盒的盒体下端面具有高精度曲面，所述整体梁盒的盒体下端面具有导槽。此外，本发明还公开了上述的具有高精度曲面大长径比的复合材料翼梁的制备方法。本发明针对高精度、大长径比复合材料翼梁，采用了一种整体铺层共固化的成型方法，即整个翼梁一次成型，为一个零件，避免加强筋的后续胶接固化，提高了产品的连接可靠性，实现了大型翼梁的曲面精度控制、变形控制和轻质化。

技术领域

本发明涉及复合材料承力件及其成型技术领域，具体地，涉及一种高精度曲面和大长径比复合材料翼梁及其一体化成型方法。

背景技术

大型航天、航空飞行器的翼梁和舱门对接机构中均使用各种不同的主承力翼梁结构件，对于航天飞行器上的主承力翼梁结构件，除需要有高强度和优良力学性能以外，同时需要具备优异的气动外形曲面和对接基准。目前，该类主承力翼梁一般都采用盒状加强筋结构，以满足整机结构的主体要求。

通过对专利文献和非专利文献的检索，与翼梁相关的专利文献例如：公开号为CN101055344A，公开日为2007年10月17日，名称为“空间展开三翼梁的形状机翼聚合物复合体及其制备方法”的中国专利文献公开了一种空间展开三翼梁的形状记忆聚合物复合体及其制备方法。该专利所述的空间展开三翼梁，需在纤维增强材料的表面铺设电阻丝网，存在电阻丝网和增强材料界面胶接质量一致性不高、电阻丝网固化变形难以控制的不足。该专利所述的空间展开三翼梁的制备方法中，采用热压釜进行固化，并分为前、后两个固化周期，所用成型周期冗长，属于分次固化成型，不利于控制生产成本。

又例如：公开号为CN106976253A，公开日为2017年7月25日，名称为“一种复合材料多梁盒段共固化成型工艺”的中国专利文献公开了一种复合材料多梁盒段共同固化成型工艺方法。但是需要指的是，在该专利文献所公开的技术方案中，其成型工艺无法适用于高精度、大长径比的翼梁。此外，该专利文献所公开的技术方案中，在制作梁模具组件以及梁坯料时，其实际采用的是预固化步骤，随后进行组装后成型固化，因此，实际而言，该技术方案并不是完全的一次固化，其实际存在着两次固化周期。

基于此，期望获得一种复合材料翼梁及其制备方法，该复合材料翼梁具有高精度曲面、大长径比，从而可以极好地满足现今日益发展的大型航天、航空飞行器的翼梁和舱门对接机构中对主承力翼梁结构件的要求。此外，该复合材料翼梁的制备工艺简单，在实现盒状加强筋和翼梁主体的一体化成型的同时，避免了加强筋的二次胶接，极大地提高了翼梁的整体质量一致性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供具有高精度曲面大长径比的复合材料翼梁及其制备方法。

针对现有成型技术的不足，本发明的目的是提供一种具有高精度曲面大长径比的复合材料翼梁及其制备方法，通过闭合自锁式组合成型模具和预浸料铺层、压罐加热加压及真空袋辅助成型的方式，实现了复合材料翼梁整体一体化成型，整个复合材料翼梁为一个零件，避免了加强筋的后续胶接固化，提高了加强筋与翼梁本体间的连接可靠性，实现了高精度曲面变形控制和大长径比产品屈曲变形的控制。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提出了一种具有高精度曲面大长径比的复合材料翼梁，所述复合材料翼梁为一体成型件，其中，复合材料翼梁包括整体梁盒以及设于整体梁盒内的加强筋，所述整体梁盒的下端面外侧具有高精度曲面，所述整体梁盒的侧面接近下端面处具有导槽。

上述方案中，所述具有高精度曲面大长径比的复合材料翼梁整体采用梁盒加强筋开口结构，主体截面为“山”型开口截面或其他不规则形状，翼梁带有高精度曲面，以提供对外的气动外形，同时在侧壁具有半开口的直线型导槽，提供对接密封端口。

优选地，所述复合材料翼梁的曲面精度＜0.02mm/m，曲面整体精度的均方根(RootMean Square，简称RMS)＜0.5mm；所述复合材料翼梁的长径比≥22。