[发明专利]一种复合材料轻质起落架机轮结构及其成型方式

说明书

本发明公开一种复合材料轻质起落架机轮结构及其成型方式，采用碳纤维编织布‑树脂复合材料包舵盘网状PMI泡沫夹层与铜管形成轮毂；使用泡沫材质轮胎并在轮胎内侧铺设碳纤维复合材料做支撑环；轮毂外围复合材料外延并与轮胎固化。轮毂使用双阴模模压固化，轮毂与轮胎固化时采用单阴模模压固化。轮毂内部泡沫夹层起支撑维形作用，可以极大提高薄壁碳纤维轮毂的失稳系数。轮胎使用实心轻质弹性泡沫，起缓冲减震作用。本发明能在保证机轮达到光伏飞机使用需求的前提下，大大减小结构质量，提升飞机的性能。

技术领域

本发明属于飞行器设计领域，涉及一种超轻型光伏飞机起落架轮的结构及其成型方式。

背景技术

光伏飞机完全依赖太阳能及储能电池飞行，然而现阶段储能电池比能量远小于化石燃料，且太阳光转化功率有限，这要求光伏飞机达到极小的结构质量密度以降低飞行功率、提高机翼面积以增加太阳能接受量。因此光伏飞机往往尺寸较大，但总质量相对很小；进而起落架轮虽需求尺寸较大，但承力需求相对很小，且要求重量尽可能小。常规飞机的机轮已无法应用于光伏飞机。若能发挥碳纤维复合材料比强度、比刚度高、可设计性好的特点，将为光伏飞机起落架轮结构提供重要解决方案。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种碳纤维复合材料起落架轮结构，并针对此结构提出了适应的成型方法，能在保证机轮达到光伏飞机使用需求的前提下，大大减小结构质量，提升飞机的性能。

本发明复合材料轻质起落架机轮结构成型方式，具体如下：

首先，成型左轮毂，并用相同方法成型右轮毂，成型方法为：

A、轮毂结构设计

轮毂结构为具有左、中、右三层结构；左侧与右侧为碳纤维布，中层为泡沫夹层；泡沫夹层设计为舵盘型结构；同时设计在轮毂中心位置具有同轴的金属管。

B、轮毂成型方式设计

轮毂的成型方式以整个轮毂纵截面分割的左侧半轮毂结构与右侧半轮毂结构单独成型后，进一步成型整个轮毂结构。其中，左侧半轮毂结构包括泡沫夹层左半部与左侧碳纤维布；右侧半轮毂结构包括泡沫夹层右半部与右侧碳纤维布。

C、轮毂成型所需模具设计

设计模具包括用于两侧轮毂成型的下模具与上模具；上模具与下模具上表面均具有与泡沫夹层结构尺寸相同的阴模部分，且阴模部分的中心孔内径设计为与金属管外径尺寸匹配。

D、步骤B中设计的左侧半轮毂与右侧半轮毂成型方式设计，具体为：

左半侧轮毂成型设计：

a、在下模具的上表面铺设所多张涂覆树脂的碳纤维布，使达到需求厚度。

b、将泡沫夹层左半部外侧面嵌入安装于下模具的阴模部分内，压紧碳纤维布。

c、将金属管插入中心孔内，与中心孔内壁碳纤维布成紧配合。

右侧半轮毂的成形设计与左半侧轮毂成型近似，将泡沫夹层右半部将右侧碳纤维布压紧于上模具内即可；由于左右两侧半轮毂共使用一个金属管，因此右侧半轮毂的成形过程中不具备步骤c中金属管的安装过程。

E、合模、模压固化过程实现整体轮毂成型。

首先，上模具与下模具上的中间夹层形状对称，完成合模；随后下模具与上模具加压力与加热，等待完成模压固化。

F、轮胎支撑环与轮胎间的成型设计。

首先设计轮胎为泡沫轮胎，轮胎内环表面铺设碳纤维布，形成内支撑环；

随后，将内支撑环两侧周向边缘向外侧翻边至泡沫轮胎内环侧部；并在内环侧部沿周向增铺适量碳纤维丝，使内环侧部沿径向碳纤维布厚度均匀。