CN104787301A - 一种分段式超轻飞机蒙皮快速连接结构及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分段式飞机蒙皮快速连接结构及制作方法，蒙皮包括相邻设置的左段和右段，所述蒙皮的左段和右段均铺设于桁架的支撑面上，所述连接件为蘑菇头型工业粘扣带，所述蘑菇头型工业粘扣带的长度等于蒙皮的长度，宽度等于支撑面宽度的一半。制作方法为选择合理的蒙皮分段形式；选择合适承载范围的蘑菇头型工业粘扣带；完成蘑菇头工业粘扣带在蒙皮上的铺设、粘贴；压实粘扣带两侧蘑菇型扣件；完成铝合金压板的固定。通过上述方式，本发明能够实现反复拆装，便于机体的维护和保养；显著提高了蒙皮的使用率和延长了蒙皮使用寿命；简化了工艺，减轻了重量，降低了成本。

Description

一种分段式超轻飞机蒙皮快速连接结构及制作方法

技术领域

本发明涉及飞机蒙皮连接技术领域，特别是涉及一种分段式超轻飞机蒙皮快速连接结构及制作方法。

背景技术

随着飞机向轻量化方向的发展，复合材料在飞机上的应用逐步提高，成为衡量飞机结构先进性的一个重要的指标，同时与金属材料相比，复合材料以其热膨胀系数小、抗疲劳和抗振能力强、抗腐蚀等优点，能够大幅度降低零件、紧固件数量提高整体结构的综合性能，成为新一代飞机机体结构四大主要材料之一。但与金属结构相比，复合材料层间强度低、抗冲击能力差等弱点，决定了其结构的装配连接难度大、技术要求高。

飞机蒙皮与骨架的连接，常常局限于常规的焊接、拉铆等机械固定形式和复杂的胶接工艺。由于复合材料飞机蒙皮厚度通常为0.5mm~2.5mm，这种薄壁件在焊接或拉铆固定时容易形成单点压力，造成的内应力往往难以消除，对于由复合材料组成的薄壁蒙皮来说，严重影响材料的强度和寿命，而且蒙皮本身的平整度也受到骨架结构的影响，外观效果不尽人意。另外，如果采用胶接工艺，不同的胶种对桁架和蒙皮粘结面的清洁、胶层厚度、固化时间、甚至工作场地环境温度等的要求不同，这无疑增加了装配的难度，降低了工作效率。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种能够解决单点受力不均且装配难度大，不易反复拆装的问题，实现飞机复合材料蒙皮的快速定位及高效装配的分段式超轻飞机蒙皮快速连接结构及制作方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种分段式飞机蒙皮快速连接结构，包括：蒙皮、桁架和连接蒙皮和桁架的连接件，蒙皮包括相邻设置的左段和右段，所述蒙皮的左段和右段均铺设于桁架的支撑面上，所述连接件为蘑菇头型工业粘扣带，包括相对扣接的第一蘑菇扣件和第二蘑菇扣件，所述第一蘑菇扣件的背面粘接于左段和右段的下表面，所述第二蘑菇扣件的背面粘接于支撑面的上表面，所述蘑菇头型工业粘扣带的长度等于蒙皮的长度，宽度等于支撑面宽度的一半。

在本发明一个较佳实施例中，所述左段和右段相邻部分的上表面设有铝合金压板，所述铝合金压板固定于支撑面上。

在本发明一个较佳实施例中，所述左段或右段的长宽为5000mm×1000mm，厚度为0.5mm~2.5mm。

在本发明一个较佳实施例中，蘑菇头型工业粘扣带的剥离强度小于等于6.66N/cm^-1，且第一蘑菇扣件和第二蘑菇扣件中的蘑菇头直径大于等于为0.26mm。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种分段式飞机蒙皮快速连接结构的制作方法，包括以下步骤：

（1）根据飞机的结构形式及加工工艺，选择合理的蒙皮分段形式；

（2）选择合适承载范围的蘑菇头型工业粘扣带；根据飞机蒙皮的分段形式确定粘扣带尺寸，粘扣带长度等于蒙皮长度，宽度等于桁架的支撑面宽度一半；

（3）对步骤（1）确定的部件进行处理，包括蒙皮毛刺和飞机桁架的支撑面的清理，蒙皮毛刺和飞机桁架的支撑面应保持清洁、干燥；

（4）完成蘑菇头工业粘扣带在蒙皮上的铺设、粘贴；

首先将第一蘑菇扣件通过加热的方式分别粘贴到相邻的左段和右段的下表面，然后将第二蘑菇扣件通过加热的方式粘贴于桁架的支撑面的上表面；

（5）压实粘扣带两侧蘑菇型扣件；将相邻的左段和右段蒙皮下表面的第一蘑菇扣件与支撑面上表面粘结的第二蘑菇扣件进行扣压；

（6）完成铝合金压板的固定；将用于压紧蒙皮的铝合金压板贴合于左、右段相邻部分的上表面处，并将铝合金压板固定于桁架的支撑面上；

（7）上述结构安装完成后，进行整体飞机蒙皮的结构调试。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（4）中加热方式采用加热棒加热，且加热温度小于等于55℃。

在本发明一个较佳实施例中，所述支撑面与铝合金压板上都设有至少两个定位孔，铝合金压板上的孔与支撑面上的孔同轴定位，再用沉头螺钉将铝合金压板固定于桁架对支撑面上。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（5）中，是通过10kg的滚轮将扣合部分在不受额外力作用的情况下滚压5次，最终实现将第一、第二蘑菇扣件压实。

本发明分段式超轻飞机蒙皮快速连接结构及制作方法的有益效果是：

1、将工业粘扣带应用于飞机蒙皮连接上，代替现有的机械连接和胶连接，可实现分段式蒙皮的快速安装和高效装配，工作效率提高4~10倍，同时由于粘扣带可以多次使用，最大能实现100次重复闭合，所以还可以实现反复拆装，便于机体的维护和保养。

2、将工业粘扣带运用到复合材料超轻薄壁飞机蒙皮上，由于胶在应力分配上的均匀性，避免了机械固定形式形成的单点压力和胶粘结工艺胶层厚度不均匀造成的受力不均的问题，同时由于蘑菇型工业粘扣带正拉强度高于一般的毛面+勾面粘扣带5倍以上，所以显著提高了蒙皮的使用率和延长了蒙皮使用寿命。

3、将工业粘扣带与复合材料超轻薄壁飞机蒙皮上，由于粘扣带可以承受地面与空中的瞬时温差65℃~-40℃，保证了飞机蒙皮受力的时效性，从而避免了焊点等机械连接的强度受温度影响的情况。

4、将粘扣带隐藏于飞机蒙皮下面，可以保持飞机蒙皮表面的干净与平整，从而保证了飞机的良好气动外形。

5、用工业粘扣带可以直接固定于飞机蒙皮上，无需在安定面内部再做安装支撑架，从而简化了工艺，减轻了重量，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明分段式飞机蒙皮快速连接结构一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1所示分段式飞机蒙皮快速连接结构的中桁架的结构示意图；

图3是图2所示桁架中A处的局部结构示意图；

图4是图1所示分段式飞机蒙皮快速连接结构的中支撑面的结构示意图；

图5是图1所示分段式飞机蒙皮快速连接结构的中铝合金压板的结构示意图；

图6是本发明分段式飞机蒙皮快速连接结构中一优选实施例的蒙皮分段结构；

附图中各部件的标记如下：1、蒙皮，2、左段，3、右段，4、桁架，5、支撑面，6、第一蘑菇扣件，7、第二蘑菇扣件，8、铝合金压板。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例包括：

一种分段式飞机蒙皮快速连接结构，包括：蒙皮1、桁架4和连接蒙皮1和桁架4的连接件。

如图1所示，蒙皮1包括相邻设置的左段2和右段3，所述蒙皮1的左段2和右段3均铺设于桁架4的支撑面5上。

蒙皮1主要采用高性能复合材料铺层板组成，铺层顺序为：（0，90）/（±45）/（0，90）/（±45）/（0，90），蒙皮1采用预先固化成型工艺。所述左段2或右段3的长宽为5000mm×1000mm，厚度为0.5mm~2.5mm。

所述连接件为蘑菇头型工业粘扣带，其正拉强度高于一般的毛面+勾面粘扣带5倍以上，且具有超强的抗剪切能力。如图3所示，蘑菇头型工业粘扣带包括相对扣接的第一蘑菇扣件6和第二蘑菇扣件7，所述第一蘑菇扣件6的背面粘接于左段2和右段3的下表面，所述第二蘑菇扣件7的背面粘接于支撑面5的上表面，所述蘑菇头型工业粘扣带的长度等于蒙皮1的长度，宽度等于支撑面5宽度的一半。

蘑菇头型工业粘扣带的剥离强度小于等于6.66N/cm^-1，且第一蘑菇扣件6和第二蘑菇扣件7中的蘑菇头直径大于等于为0.26mm。

如图4所示，桁架4的支撑面5也是采用高性能复合材料铺层板组成，主要起支撑气动外形，连接飞机蒙皮和翼梁的作用。此外，桁架4的支撑面5由两个定位孔，起定位与紧固的作用。

如图5所示，所述左段2和右段3相邻部分的上表面设有铝合金压板8，所述铝合金压板8固定于支撑面5上。铝合金压板8的形状根据蒙皮外形获得，采用铝合金材质，弹性模量为70GPa，泊松比为0.3，起定位及压实蒙皮作用。

本发明还涉及一种分段式飞机蒙皮快速连接结构的制作方法，包括以下步骤：

（1）根据飞机的结构形式及加工工艺，选择合理的蒙皮分段形式，蒙皮1左段2或右段3分段长宽为5000mm×1000mm。

（2）选择合适承载范围的蘑菇头型工业粘扣带；根据飞机蒙皮1的分段形式确定粘扣带尺寸，粘扣带长度等于蒙皮1长度，宽度等于桁架4的支撑面5宽度一半；由蒙皮1所受最大载荷确定粘扣带被剥离时的剥离强度，粘扣带最大剥离强度为6.66N/cm^-1，蘑菇头直径至少为0.26mm。

（3）对步骤（1）确定的部件进行处理，包括蒙皮毛刺和飞机桁架4的支撑面5的清理，蒙皮毛刺和飞机桁架4的支撑面5应保持清洁、干燥。

（4）完成蘑菇头工业粘扣带在蒙皮1上的铺设、粘贴；首先将第一蘑菇扣件6通过加热的方式分别粘贴到相邻的左段2和右段3的下表面，然后将第二蘑菇扣件7通过加热的方式粘贴于桁架4的支撑面5的上表面；加热棒进行加热，加热温度不能高于55℃，手不能触碰胶层，以免手上油脂影响胶的粘性。

（5）压实粘扣带两侧蘑菇型扣件；将相邻的左段2和右段3蒙皮下表面的第一蘑菇扣件6与支撑面5上表面粘结的第二蘑菇扣件7进行扣压；通过10kg的滚轮将扣合部分在不受额外力作用的情况下滚压5次，最终实现将第一、第二蘑菇扣件7压实。

（6）完成铝合金压板8的固定；将用于压紧蒙皮的铝合金压板8贴合于左、右段3相邻部分的上表面处，铝合金压板8上的孔与支撑面5上的孔同轴定位，再用沉头螺钉将铝合金压板8固定于桁架4的支撑面5上。

（7）上述结构安装完成后，进行整体飞机蒙皮的结构调试。所有结构安装完成后，进行整体飞机蒙皮的结构调试，观察蒙皮的贴合度，如有翘曲部分，拆卸后重新调整安装。

本发明一优选实施例中：

一种分段式超轻飞机蒙皮快速连接方法，在某滑翔机机翼上使用。翼展长14m，弦长5m，蒙皮厚度0.5mm，拆分成图6所示，每段宽度1000mm,如图1所示。利用该连接方法将滑翔机蒙皮和桁架的支撑面5通过蘑菇型工业粘扣带连接，并通过铝合金压板8压实，如图2所示。该连接方法实现分段式蒙皮的快速安装和高效装配，工作效率提高了8倍，同时由于粘扣带的传力的均匀性，可以极大限度地由蒙皮传递给与桁架的支撑面5的载荷，蒙皮的使用率大大提高，并且获得了良好的气动外形，延长了蒙皮使用寿命。

本发明的一种分段式超轻飞机蒙皮快速连接结构及制作方法适用于飞行速度较低的滑翔机、太阳能飞机机翼以及其他风速较稳定的环境和平流层等特殊区域飞行的飞行器机翼。

优点在于：

1、将工业粘扣带应用于飞机蒙皮连接上，代替现有的机械连接和胶连接，可实现分段式蒙皮的快速安装和高效装配，工作效率提高4~10倍，同时由于粘扣带可以多次使用，最大能实现100次重复闭合，所以还可以实现反复拆装，便于机体的维护和保养。

2、将工业粘扣带运用到复合材料超轻薄壁飞机蒙皮上，由于胶在应力分配上的均匀性，避免了机械固定形式形成的单点压力和胶粘结工艺胶层厚度不均匀造成的受力不均的问题，同时由于蘑菇型工业粘扣带正拉强度高于一般的毛面+勾面粘扣带5倍以上，所以显著提高了蒙皮的使用率和延长了蒙皮使用寿命。

3、将工业粘扣带与复合材料超轻薄壁飞机蒙皮上，由于粘扣带可以承受地面与空中的瞬时温差65℃~-40℃，保证了飞机蒙皮受力的时效性，从而避免了焊点等机械连接的强度受温度影响的情况。

4、将粘扣带隐藏于飞机蒙皮下面，可以保持飞机蒙皮表面的干净与平整，从而保证了飞机的良好气动外形。

5、用工业粘扣带可以直接固定于飞机蒙皮上，无需在安定面内部再做安装支撑架，从而简化了工艺，减轻了重量，降低了成本。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种分段式飞机蒙皮快速连接结构，包括：蒙皮、桁架和连接蒙皮和桁架的连接件，其特征在于，蒙皮包括相邻设置的左段和右段，所述蒙皮的左段和右段均铺设于桁架的支撑面上，所述连接件为蘑菇头型工业粘扣带，包括相对扣接的第一蘑菇扣件和第二蘑菇扣件，所述第一蘑菇扣件的背面粘接于左段和右段的下表面，所述第二蘑菇扣件的背面粘接于支撑面的上表面，所述蘑菇头型工业粘扣带的长度等于蒙皮的长度，宽度等于支撑面宽度的一半。

2.根据权利要求1所述的种分段式飞机蒙皮快速连接结构，其特征在于，所述左段和右段相邻部分的上表面设有铝合金压板，所述铝合金压板固定于支撑面上。

3.根据权利要求1所述的种分段式飞机蒙皮快速连接结构，其特征在于，所述左段或右段的长宽为5000mm×1000mm，厚度为0.5mm~2.5mm。

4.根据权利要求1所述的种分段式飞机蒙皮快速连接结构，其特征在于，蘑菇头型工业粘扣带的剥离强度小于等于6.66N/cm^-1，且第一蘑菇扣件和第二蘑菇扣件中的蘑菇头直径大于等于为0.26mm。

5.根据权利要求1-4任一所述的分段式飞机蒙皮快速连接结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据飞机的结构形式及加工工艺，选择合理的蒙皮分段形式；

（2）选择合适承载范围的蘑菇头型工业粘扣带；根据飞机蒙皮的分段形式确定粘扣带尺寸，粘扣带长度等于蒙皮长度，宽度等于桁架的支撑面宽度一半；

（3）对步骤（1）确定的部件进行处理，包括蒙皮毛刺和飞机桁架的支撑面的清理，蒙皮毛刺和飞机桁架的支撑面应保持清洁、干燥；

（4）完成蘑菇头工业粘扣带在蒙皮上的铺设、粘贴；

首先将第一蘑菇扣件通过加热的方式分别粘贴到相邻的左段和右段的下表面，然后将第二蘑菇扣件通过加热的方式粘贴于桁架的支撑面的上表面；

（5）压实粘扣带两侧蘑菇型扣件；将相邻的左段和右段蒙皮下表面的第一蘑菇扣件与支撑面上表面粘结的第二蘑菇扣件进行扣压；

（6）完成铝合金压板的固定；将用于压紧蒙皮的铝合金压板贴合于左、右段相邻部分的上表面处，并将铝合金压板固定于桁架的支撑面上；

（7）上述结构安装完成后，进行整体飞机蒙皮的结构调试。

6.根据权利要求5所述的分段式飞机蒙皮快速连接结构的制作方法，其特征在于，步骤（4）中加热方式采用加热棒加热，且加热温度小于等于55℃。

7.根据权利要求5所述的分段式飞机蒙皮快速连接结构的制作方法，其特征在于，所述支撑面与铝合金压板上都设有至少两个定位孔，铝合金压板上的孔与支撑面上的孔同轴定位，再用沉头螺钉将铝合金压板固定于桁架对支撑面上。

8.根据权利要求5所述的分段式飞机蒙皮快速连接结构的制作方法，其特征在于，步骤（5）中，是通过10kg的滚轮将扣合部分在不受额外力作用的情况下滚压5次，最终实现将第一、第二蘑菇扣件压实。