專利名稱：一種新型機翼翼梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及民用航空結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，是一種新型雙梁機翼翼梁，對由機翼前梁與機翼后梁構(gòu)成的雙梁結(jié)構(gòu)機翼翼梁材料與布局結(jié)構(gòu)的改進，有效減輕飛機機翼中翼梁結(jié)構(gòu)重量，提高飛機機翼受力時的安全性的新型機翼翼梁。
背景技術(shù)：
提高民機市場競爭力的兩大目標一是卓越的運行經(jīng)濟性，通常用全壽命成本、載重量和航程來衡量；二是環(huán)境性能，其衡量指標則是顯著降低燃油消耗、噪聲和綜合環(huán)境影響，同時提高艙內(nèi)的舒適性。實現(xiàn)這兩大目標的核心是輕質(zhì)結(jié)構(gòu)、先進空氣動力學(xué)和創(chuàng)新制造工藝等技術(shù)。而降低結(jié)構(gòu)重量的有效手段一是采用先進的設(shè)計與分析手段，二是大量采用先進的復(fù)合材料、鈦合金、鋁鋰合金及其它新材料和整體化結(jié)構(gòu)。隨著時代的發(fā)展，應(yīng)用大型一體化整體結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鉚接組合結(jié)構(gòu)已成為當今國內(nèi)外飛機結(jié)構(gòu)研制的一大趨勢。整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢主要在于結(jié)構(gòu)承載能力強、結(jié)構(gòu)重量輕，力口工工藝簡單，應(yīng)力集中部位和潛在疲勞裂紋起裂源少，在相同的材料性能和重量前提下，整體結(jié)構(gòu)也比常規(guī)組合結(jié)構(gòu)大大降低制造成本。但對于飛機來說，現(xiàn)有機翼的重量相對與理想中的機翼重量還有一定差距，而目前并無其它方式可進一步減輕機翼重量。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提出一種新型雙梁機翼翼梁，對由機翼前梁與機翼后梁構(gòu)成的雙梁結(jié)構(gòu)機翼翼梁材料與布局結(jié)構(gòu)的改進，具體為機翼翼梁采用三維機織復(fù)合材料，通過整體樹脂傳遞模塑成型；且機翼翼梁的腹板上緣與下緣處同向設(shè)計有上緣條與下緣條,上緣條與下緣條均與腹板成相等的鈍角，使機翼翼梁的剖面均為“C”型結(jié)構(gòu)。在本實用新型中對于具有雙翼梁的機翼翼梁結(jié)構(gòu)，機翼前梁與機翼后梁的“C”型結(jié)構(gòu)的開口方向相對。且機翼后梁的腹板在發(fā)動機懸掛加強肋處具有彎折，折角朝向機翼前緣。本實用新型的優(yōu)點在于1、本實用新型機翼翼梁采用機翼翼梁采用三維機織復(fù)合材料，通過整體RTM成型，使機翼翼梁整體性好、耐沖擊、易于成型，且有效減輕機翼翼梁的重量，簡化工藝，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象；其設(shè)計的可編程特性，保證了生產(chǎn)任何型號的翼梁無需改變生產(chǎn)設(shè)備，僅需要對新設(shè)計重新編程即可。2、本實用新型機翼翼梁針對雙梁機翼翼梁的布局結(jié)構(gòu)進行改進，采用三角布局結(jié)構(gòu)，可有效提升機翼整體性能，尤其使機翼能夠承受沿氣流方向來的機翼載荷，降低了機翼和機身接頭處的沿氣流方向的橫向彎矩；3、本實用新型機翼翼梁工藝簡單，成本低。
圖1為本實用新型雙梁機翼翼梁的結(jié)構(gòu)布局示意圖。圖中1-機翼前梁 2-機翼后梁 101-腹板 102-上緣條103-下緣條 104-彎折
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。復(fù)合材料在受到?jīng)_擊載荷后的性能會急劇下降，但民用飛機復(fù)合材料結(jié)構(gòu)機翼翼梁位于機翼內(nèi)部,受到載荷的情況很少，因此整體采用復(fù)合材料成為可能,為了改善傳統(tǒng)層和復(fù)合材料層間脆弱，容易分層的現(xiàn)象，因此本實用新型一種新型機翼翼梁，對由機翼翼梁的材料與結(jié)構(gòu)布局進行改進，具體為機翼翼梁采用三維機織復(fù)合材料，通過整體RTM (Resin Transfer Molding,樹脂傳遞模塑)成型。其具體結(jié)構(gòu)由要求確定，包括各空間方向的尺寸參數(shù)變化，局部結(jié)構(gòu)增強，局部打孔減重等設(shè)計均可通過對三維織機的編程實現(xiàn)。上述三維機織復(fù)合材料作為機織復(fù)合材料的一種，是利用機織加工方法將多個系統(tǒng)的紗線連為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，然后在一定條件下與基體復(fù)合而得到的高性能復(fù)合材料。三維機復(fù)合材料的特點是經(jīng)向和緯向的紗束在平面內(nèi)呈90°交織或排列，以提高復(fù)合材料的面內(nèi)性能，而貫穿于結(jié)構(gòu)厚度方向的紗束則提高了材料的穩(wěn)定性。由于厚度方向上增強纖維的存在，增強了材料的層間剪切強度，減少了分層現(xiàn)象，并提高了其抗沖擊性能以及彎曲疲勞性能。三維機織復(fù)合材料還具有較強的仿形能力，能夠一次成型具有異型截面的紡織預(yù)成型件，如各種正交實心板、變厚度實心板、中孔結(jié)構(gòu)箱式梁、工字梁等，而且織機相對簡單，成本較低，適于批量生產(chǎn)。由此通過上述材料成型的機翼翼梁整體性好、耐沖擊、易于成型，且有效減輕機翼翼梁的重量，簡化工藝，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。在三維機織符合材料中，本實用新型優(yōu)選碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的密度在1. 7g/cm3左右，彈性模量230GPa、抗拉強度在3500Mpa以上，相比于目前常用鋁合金材料密度2. 7g/cm3、彈性模量70GPa、拉伸強度400MPa，具有重量輕，強度高，抗腐蝕等優(yōu)勢。為了使機翼翼梁更容易采用三維機織復(fù)合材料以及RTM成型，因此本實用新型中將機翼翼梁的腹板101上緣與下緣處同向設(shè)計有上緣條102與下緣條103，上緣條102與下緣條103均與腹板101成相等的鈍角，由此使機翼翼梁的剖面均為“C”型結(jié)構(gòu)。對于具有機翼前梁I與機翼后梁2的雙翼梁機翼翼梁結(jié)構(gòu)，機翼前梁I與機翼后梁2的“C”型結(jié)構(gòu)的開口方向相對；本實用新型中機翼后梁2的腹板101在發(fā)動機懸掛加強肋處具有的彎折104，折角朝向機翼前緣。由此使機翼后梁2形成三角布局結(jié)構(gòu)。由于機翼后梁2從末端到彎折104處相當于一個二力桿，從而能夠?qū)⒃瓩C翼后梁2末端的橫向彎矩轉(zhuǎn)化成機翼后梁2軸向應(yīng)力，從而保證了機翼后梁2傳力的直接性，高效性。且考慮到機翼上位于機翼后梁2的彎折104處懸掛著發(fā)動機，發(fā)動機推力同樣會給機翼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的扭矩，因此機翼后梁2采用這種三角布局結(jié)構(gòu)設(shè)計增大了翼盒結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間，從而很大程度上緩解了該扭力產(chǎn)生的對機翼末端的作用。機翼后梁2的這種設(shè)計還保證了機翼后緣處各個增升裝置的安裝不受干擾。
權(quán)利要求1.一種新型機翼翼梁，其特征在于機翼翼梁采用三維機織復(fù)合材料，通過整體樹脂傳遞模塑工藝一次成型。
2.如權(quán)利要求1所述一種新型機翼翼梁，其特征在于所述三維機織復(fù)合材料為碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料
3.如權(quán)利要求1所述一種新型機翼翼梁，其特征在于機翼翼梁的腹板上緣與下緣處同向設(shè)計有上緣條與下緣條。
4.如權(quán)利要求3所述一種新型機翼翼梁，其特征在于所述上緣條與下緣條均與腹板成相等的鈍角，使機翼翼梁的剖面均為“C”型結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述一種新型機翼翼梁，其特征在于對于具有雙翼梁的機翼翼梁結(jié)構(gòu)，機翼前梁與機翼后梁的“C”型結(jié)構(gòu)的開口方向相對。
6.如權(quán)利要求1所述一種新型機翼翼梁，其特征在于對于具有雙翼梁的機翼翼梁結(jié)構(gòu)，機翼后梁的腹板在發(fā)動機懸掛加強肋處具有彎折，折角朝向機翼前緣。
專利摘要本實用新型公開一種新型機翼翼梁，屬于飛機結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，對由機翼翼梁材料與布局結(jié)構(gòu)的改進，機翼翼梁采用三維機織復(fù)合材料，通過整體RTM成型；相對傳統(tǒng)金屬材料采用復(fù)合材料可以減輕飛機翼梁結(jié)構(gòu)重量，三維機織的復(fù)合材料是利用機織加工的方法將多個系統(tǒng)的紗線連成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，整體性好，克服了傳統(tǒng)層合復(fù)合材料層間脆弱、不耐沖擊的弱點，提高了織物在厚度方向上的力學(xué)性能，成本較低，適合批量成產(chǎn)。本實用新型還對雙梁機翼翼梁進行了改進，運用雙翼梁三角形的布置，能提高機翼在受力時的穩(wěn)定性，能提高飛機機翼安全性及可靠性。
文檔編號B64C3/18GK202896871SQ20122059071
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者李韋翰, 趙魯春, 何景武, 田云, 劉沛清 申請人:北京航空航天大學(xué)