[发明专利]一种三梁式复合材料机翼整体结构及其成型工艺方法

说明书

本发明公开了一种三梁式复合材料机翼整体结构及其成型工艺方法。本发明中的一种三梁式复合材料机翼整体结构，包括机翼蒙皮和内部骨架结构，内部骨架结构采用三梁式，包括前缘C字型梁、中间工字型主梁、后C字型梁。所述机翼是泡沫夹芯结构，一次成型，没有装配连接，夹芯泡沫为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。本发明的机翼结构实现了“三梁式+薄蒙皮+变厚度”的整体结构方案。本发明中的一种三梁式复合材料机翼整体结构成型工艺方法，通过在阶梯形泡沫上铺设预浸料，先铺设中央翼盒，再铺设机翼，实现了含内部翼梁的复合材料机翼的整体成型；整体成型的机翼内部质量好，外形精确，实现了重量轻、载荷比重大的机翼设计与制造。

技术领域

本发明属于机翼结构及成型技术领域，具体涉及一种三梁式复合材料机翼整体结构及其成型工艺方法。

背景技术

复合材料拥有强度高、刚度大、质量轻、抗疲劳、耐高温、减振、可设计等特点，被广泛的应用在航空航天领域。重量轻是飞机结构设计的重要目标，而将复合材料运用于飞机结构可实现减重。随着复合材料在机翼上的应用，复合材料机翼的设计与成型技术一直是国内外研究的重点。复合材料机翼结构设计主要包括总体布局设计、骨架设计以及其他附件设计。复合材料机翼成型技术主要包括成型方法、工艺参数以及工装制备等。

目前，复合材料机翼内部结构多采用分体式胶接方式制备而成，其纤维不连续，其稳定性与强度较差，同时难于实现减重。

复合材料零件整体成型技术已经逐渐成熟并逐步应用到实际生产当中。复合材料制件整体成型技术可以减少工序，减少装配误差，减轻了复合材料零件重量，提高其整体结构强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种三梁式复合材料机翼整体结构及其成型工艺方法，不仅可以解决分体式机翼内部翼梁因胶接造成的连接强度低等问题，还可以使复合材料机翼更加轻量化并且结构强度和稳定性更高。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种三梁式复合材料机翼整体结构，包括机翼蒙皮和内部骨架结构，内部骨架结构采用三梁式，包括前缘C字型梁、中间工字型主梁、后C字型梁；所述机翼是泡沫夹芯结构，一次成型，没有装配连接。

进一步地，所述三梁式复合材料机翼结构采用上下表面非均衡非对称型的三梁式结构，由聚甲基丙烯酰亚胺泡沫和碳纤维复合材料制备而成。

进一步地，所述三梁式复合材料机翼结构由中央翼盒、后泡沫以及蒙皮组成；中央翼盒由前缘C字型梁、前泡沫、中间工字型主梁、中间泡沫、后C字型梁组成。

进一步地，所述前缘C字型梁通过在前泡沫上铺设预浸料实现；中间工字型主梁通过在前泡沫和中间泡沫上对称铺设预浸料实现；后C字型梁通过在中间泡沫上铺设预浸料实现。

一种三梁式复合材料机翼整体结构的成型工艺方法，具体包含以下步骤：

步骤1，制造工艺装备，包括模具、加工样板、检验样板以及专用夹具；

步骤2，加工阶梯形聚甲基丙烯酰亚胺泡沫；根据结构设计加工出前、中、后三块泡沫，且前泡沫前缘加工成阶梯状；

步骤3，在泡沫上铺设预浸料，制成中央翼盒，内含前、中、后三根翼梁；在加工成型的前泡沫和中间泡沫上对称铺设预浸料，形成中间工字型主梁，在前泡沫和中间泡沫四周铺层，形成前缘C字型梁和后C字型梁，制成中央翼盒；

步骤4，上、下翼面铺层，在上模具、下模具涂抹脱模剂，并在上模具、下模具铺设预浸料；

步骤5，将中央翼盒和剩余泡沫放入模具中，并将模具的上模和下模对合；

步骤6，加温固化；