CN101219587B - 飞机机身用复合蒙皮结构及其制备工艺 - Google Patents

飞机机身用复合蒙皮结构及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种飞机机身用复合蒙皮结构，其特征在于，依次包括，内壁层、内碳纤维增强塑料层、泡沫芯层、外碳纤维增强塑料层和外保护层。本发明还公开了一种制备飞机机身用复合蒙皮结构的工艺。本发明的有益效果是：重量轻，抗冲击性好，适合用于制造大型飞机的机身。

Description

飞机机身用复合蒙皮结构及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种用于飞机的复合蒙皮结构及其制备工艺。
背景技术
现有的飞机机身，大都采用合金材料制成，由于密度大，重量重，无法用于制造大型飞机。
复合材料由于其密度小、比强度、比模量高等诸多优异力学性能而在许多领域得到应用。先进复合材料在飞机上的应用将显著提高飞机的性能和市场竞争力。机身结构是整个飞机结构用材量最大的部件，复合材料若能应用于机身将很大程度上提高飞机的性能。
发明内容
本发明根据现有技术中的不足，提供一种重量轻，抗冲击性好的复合蒙皮结构。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
飞机机身用复合蒙皮结构，其特征在于，依次包括，内壁层、内碳纤维增强塑料层、泡沫芯层、外碳纤维增强塑料层和外保护层。
其中，所述的内壁层为芳纶纤维层或玻璃纤维增强的富树脂层。
其中，所述的泡沫芯层为为高性能结构泡沫层。
其中，所述的高性能结构泡沫层选自聚甲基丙烯酰亚氨泡沫层、聚醚酰亚胺泡沫层。
其中，所述的泡沫芯层中设置有长桁。
其中，所述的外保护层为芳纶纤维或玻璃纤维与环氧树脂组成的材料层。
其中，所述的复合蒙皮结构围成空腔体结构。
其中，所述的复合蒙皮结构围成空腔体结构，空腔内设置有桁梁和隔框。
制备飞机机身用复合蒙皮结构的工艺，其特征在于，将内壁层、内碳纤维增强塑料层、泡沫芯层、外碳纤维增强塑料层和外保护层依次粘接在一起，将整个机身的蒙皮分段整体成型，每段采用缠绕工艺或自动铺放技术制造。
其中，所述的复合蒙皮结构围成空腔体结构，空腔内设置有隔框，蒙皮与桁梁、隔框的连接，采用粘接工艺、机械连接方式或粘接工艺与机械连接方相结合进行连接，在连接处的桁梁、隔框及芯层中，采用实体复合材料或预先置入其它材料。
肋条采用拉挤工艺等成型肋条，并把泡沫芯层材料与之结合好。
桁梁和隔框的成型，采用真空辅助液体模塑工艺、热压罐成型等进行。
本发明的有益效果是：重量轻，抗冲击性好，制造方便、成本低，适合用于制造大型飞机的机身。制作工艺容易实施。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图本发明进一步说明。
如图1所示，飞机机身用复合蒙皮结构，依次包括，内壁层1、内碳纤维增强塑料层2、泡沫芯层3、外碳纤维增强塑料层4和外保护层5。
所述的内壁层1为芳纶纤维层或玻璃纤维增强的富树脂层。可满足内饰、防火、防渗、防冲等有关功能要求。
所述的泡沫芯层3为高性能结构泡沫层，选自聚甲基丙烯酰亚氨泡沫层或聚醚酰亚胺泡沫层。
所述的泡沫芯层中设置有一定数量的长桁。长桁数量可根据具体要求确定。内碳纤维增强塑料层2、泡沫芯层3和外碳纤维增强塑料层具有足够的强度和刚度，承担部分纵向载荷，并承受机舱内压力、外压力以及机身受弯扭时产生的剪力流，并具有较好的抗冲击性能。
其中，所述的外保护层5为芳纶纤维或玻璃纤维与环氧树脂组成的材料层。除具有耐大气老化、环境污染等功能外，还应具有减小冲击带来的对结构层影响的功能。复合蒙皮结构围成空腔体结构，空腔内设置有桁梁和隔框。
飞机机身用复合蒙皮结构的制造工艺：将内壁层、内碳纤维增强塑料层、泡沫芯层、外碳纤维增强塑料层和外保护层依次粘接在一起，将整个机身的蒙皮分段整体成型，每段采用缠绕工艺或自动铺放技术制造。
其中，所述的复合蒙皮结构围成空腔体结构，空腔内设置有桁梁和隔框，蒙皮与桁梁和隔框的连接，采用粘接工艺或机械连接方式进行连接。在连接处的桁梁、隔框及芯层中，可采用实体复合材料或预先置入其它材料。
肋条采用拉挤工艺等成型肋条，并把泡沫芯层材料与之结合好。
桁梁和隔框的成型，采用真空辅助液体模塑工艺、热压罐成型等进行。
本发明中的飞机机身用复合蒙皮结构，剪力和扭矩引起的剪力流全部由蒙皮承担，弯曲引起的轴向力主要由桁梁和隔框承担，蒙皮只承担一部分。
在采用本结构的机身上布置大开口窗门，通过开口补强，也可在补强位置的芯层中预先置入实体复合材料，不会显著降低机身的强度和刚度，同时开口补强引起的重量增加较少。
上述实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他实质等同手段，均在本发明权利要求范围内。

Claims (7)

1.飞机机身用复合蒙皮结构，其特征在于，依次包括，内壁层、内碳纤维增强塑料层、泡沫芯层、外碳纤维增强塑料层和外保护层，所述的泡沫芯层中设置有长桁，所述的内壁层为芳纶纤维层或玻璃纤维增强的富树脂层。
2.根据权利要求1所述的飞机机身用复合蒙皮结构，其特征在于，所述的泡沫芯层为高性能结构泡沫层，所述的高性能结构泡沫层选自聚甲基丙烯酰亚氨泡沫层、聚醚酰亚胺泡沫层。
3.根据权利要求1所述的飞机机身用复合蒙皮结构，其特征在于，所述的外保护层为芳纶纤维或玻璃纤维中的一种与环氧树脂组成的材料层。
4.根据权利要求1所述的飞机机身用复合蒙皮结构，其特征在于，所述的复合蒙皮结构围成空腔体结构。
5.根据权利要求1所述的飞机机身用复合蒙皮结构，其特征在于，所述的复合蒙皮结构围成空腔体结构，空腔内设置有桁梁和隔框。
6.制备飞机机身用复合蒙皮结构的工艺，其特征在于，将内壁层、内碳纤维增强塑料层、泡沫芯层、外碳纤维增强塑料层和外保护层依次粘接在一起，将整个机身的蒙皮分段整体成型，每段采用缠绕工艺或自动铺放技术制造。
7.根据权利要求6所述的制备飞机机身用复合蒙皮结构的工艺，其特征在于，所述的复合蒙皮结构围成空腔体结构，空腔内设置有桁梁和隔框，蒙皮与桁梁、隔框的连接，采用粘接工艺、机械连接方式或粘接工艺与机械连接方式相结合进行连接。
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