[发明专利]一种飞机复合材料隔框结构制造及设计方法

说明书

本发明涉及一种飞机复合材料隔框结构设计及制造方法，包括S10：确定所述复合材料隔框的设计要求；S20：根据所述设计要求确定飞机复合材料隔框的构型、材料及工艺方案；S30：所述复合材料隔框建模与分析。本发明的飞机复合材料隔框结构制造及设计方法可为我国在研及在役民用飞机机身复合材料隔框结构的研制提供技术支撑，降低结构重量，提升飞机性能，降低使用维护成本，提高经济效益。

技术领域

本发明属于飞机结构设计技术领域，尤其涉及一种飞机复合材料隔框结构制作及设计方法。

背景技术

众所周知，在飞机设计中，复合材料以其比刚度/比强度高、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能，越来越广泛的应用于飞机结构中。复合材料可有效降低飞机结构重量，提高飞机商用载荷；或者增加燃油量，提高飞机航程。另一方面，复合材料的应用可减少飞机结构检查次数，提高检查间隔，降低飞机维护成本，从而从根本上提高民用飞机在整个寿命服役期内的经济效益。

国外先进民用飞机如空客A350及波音B787等飞机，其复合材料用量已占飞机结构重量的50％以上，部位包括机身、机翼、尾翼蒙皮，机身隔框、地板梁、地板支柱、舷窗口框，机翼翼梁、翼肋等结构。伴随着型号研制，已经形成了一套完整的飞机复合材料结构设计及制造的方法及流程。

国内目前在役的一些飞机结构中，90％以上都是铝合金，复合材料用量极少，且均应用在次承力结构中，尚无飞机主承力结构应用复合材料的经验，更缺乏复材结构设计分析制造及验证的方法。因此，开展复合材料在民机结构中的应用技术研究，是提高我国民用飞机性能及市场竞争力的重要手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种飞机机身复合材料隔框结构的设计及制造方法，提升我国民用飞机结构应用复合材料的技术水平，为我国在研型号的改进及在役型号的改型提供技术支撑。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种飞机复合材料隔框结构设计方法，包括

S10：确定所述复合材料隔框的设计要求

所述设计要求包括飞机总体布局与基本参数、设计载荷、材料与工艺要求、使用维护要求、完整性要求、重量要求、成本要求；

S20：根据所述设计要求确定飞机复合材料隔框的构型、材料及工艺方案

所述飞机复合材料隔框的构型为剪切带与“C”形浮框相结合的构型，预浸料采用碳纤维织物，成形工艺采用手工铺放与热压罐成形；

S30：所述复合材料隔框建模与分析

确定复合材料隔框结构：所述复合材料隔框的缘条在拉/压极限载荷下应变小于许用应变，且在压缩极限载荷下缘条不失稳；腹板在剪切极限载荷下应变小于许用应变，且不产生剪切失稳；

复合材料隔框参数化建模，并对模型进行优化。

进一步地，所述总体布局与基本参数包括机身横截面尺寸、机身蒙皮及隔框分块及分段要求；

所述设计载荷包括机身总体拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转载荷、客舱增压载荷以及上述若干种载荷的叠加方法；

所述完整性要求包括刚度/强度要求、疲劳及损伤容限要求、结构安全系数的选取及适航规定的机身结构特殊承压要求。

还提供了一种飞机复合材料隔框结构制造方法，对剪切带与“C”形府框相结合的复合材料隔框进行制造，包括

设计制作所述复合材料隔框的工装；所述工装包括零件、固化平板、活动芯模、固定芯模、活动挡块及；

所述固定芯模在长度方向上进行分段，并设有翘口，用于脱模；活动芯模用于零件立边的铺贴及加压；固定芯模上设有台阶，用于限厚，所述台阶高度为零件厚度的下差；顶紧装置用于将铺贴完成的内部C形坯料紧实压合；