CN105035302A - 一种复合材料机翼蒙皮的加工方法及结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合材料机翼蒙皮的加工方法及结构，包括多层铺层，机翼蒙皮上设有检修口，检修口的边缘设有与检修盖的边缘相配合的坡面，铺层包括交错层叠铺设的手工铺层和自动铺层，所述加工方法包括以下步骤：A、对每层手工铺层裁剪预制，手工铺层上预制孔的尺寸逐层变化以形成所述坡面；B、在外形模具的一侧上第一层铺覆自动铺层，交替层叠手工铺层和自动铺层，依照预制孔的尺寸由大到小依次层叠手工铺层至对应位置；C、机翼蒙皮固化；D、机加工检修口。本发明通过手工铺层与自动铺层交替层叠铺覆形成凹陷式复合材料蒙皮结构，避免了常规机加工导致的机翼蒙皮纤维分层损伤，保证了蒙皮检修口的整体传力特性，改善了检修口的结构强度。

Description

一种复合材料机翼蒙皮的加工方法及结构
技术领域
本发明涉及飞机蒙皮技术领域，尤其涉及一种复合材料机翼蒙皮的加工方法及结构。
背景技术
为满足日常检修的需要，飞机机翼的下翼面设置有检修口，从而机翼的蒙皮设有开口，并在开口处设置检修盖以覆盖开口。
为了使检修盖嵌入机翼后，机翼的外表面维持平整的气动外形，传统的方法是在机翼蒙皮的开口边缘机加坡面，坡面与检修盖的边缘配合。
由于机械加工会造成复合材料的机翼蒙皮纤维分层损伤，对飞机的力学性能有不利影响，对于中小型飞机，采用对复合材料逐层裁剪，并进行手工铺覆的办法，但这种办法限制于成型质量和生产效率，难以应用于大型飞机的机翼蒙皮结构。
发明内容
本发明的目的在于提出一种复合材料机翼蒙皮的加工方法及结构，该蒙皮结构利于提高成型质量和生产效率，适应大型飞机的生产需要。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合材料机翼蒙皮的加工方法，所述机翼蒙皮包括多层铺层，所述机翼蒙皮上设有检修口，所述检修口的边缘设有与检修盖的边缘相配合的坡面，其特征在于，所述铺层包括交错层叠铺设的手工铺层和自动铺层，所述加工方法包括以下步骤：
A、对每层手工铺层进行裁剪，使手工铺层上形成与所述检修口形状相同的预制孔，所述手工铺层的预制孔的尺寸逐层变化以形成所述坡面；
B、在外形模具的一侧上第一层铺覆自动铺层，交替层叠手工铺层和自动铺层直至达到需要的蒙皮厚度，依照所述预制孔的尺寸由大到小依次层叠所述手工铺层至对应位置；
C、将铺覆完成后的机翼蒙皮放入热压罐固化；
D、将固化完成后的机翼蒙皮加工出机加孔以形成所述检修口，所述机加孔的边界不超过最小尺寸的所述预制孔的边界。
进一步的，所述外形模具上铺覆铺层的一侧设有与所述坡面相适配的凸台，且所述凸台的大径端靠近外形模具的铺覆平面。
进一步的，所述坡面的高度H与宽度D的比例为1:10或1:15
进一步的，所述手工铺层铺覆时，所述预制孔按照±45度方向铺覆。
进一步的，所述机加孔的边界不超过最小尺寸的所述预制孔的边界。
进一步的，所述预制孔的最大直径大于等于凸台的最大直径，所述预制孔的最小直径大于等于凸台的最小直径。
本发明还提出一种采用上述方法加工而成的复合材料机翼蒙皮结构，采用以下技术方案：
一种复合材料机翼蒙皮结构，所述机翼蒙皮包括蒙皮主体、坡面体和检修口，所述蒙皮主体包括交错层叠铺设的手工铺层和第一自动铺层，每个所述手工铺层上分别设有与坡面体的外坡面相适配的预制孔；所述坡面体包括第二自动铺层，每个所述第二自动铺层分别对应一个其为一体结构第一自动铺层，所述第二自动铺层按照一定的角度倾斜铺设，所述第二自动铺层上设有检修口。
进一步的，相邻所述两个手工铺层中靠近所述坡面体的内坡面一侧的手工铺层上的预制孔尺寸偏大。
进一步的，所述检修口的直径小于等于最小预制孔的直径。
进一步的，所述外坡面的高度等于检修口的高度与内坡面的高度之和。
本发明的有益效果有：本发明提出的化合材料机翼蒙皮加工方法及结构，通过手工铺层与自动铺层交替层叠铺覆形成凹陷式复合材料蒙皮结构，提高了生产效率，避免了常规机加工蒙皮坡面导致机翼蒙皮纤维分层损伤，既满足了检修盖的安装需求，又保证了复合材料蒙皮检修口的整体传力特性，改善了检修口的结构强度；其中手动铺层在铺覆前通过自动下料剪裁预制孔，提高蒙皮结构的成型质量和生产效率，更适合制造大型复合材料机翼蒙皮结构；同时通过调节铺层厚度和铺层比例，优化了检修口结构的力学特性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的铺覆完成后的机翼蒙皮的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的凸台的结构示意图；
图3是图2的俯视图；
图4是本发明实施例提供的机翼蒙皮的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的预制孔的结构示意图。
图中，1、机翼蒙皮；2、凸台；11、蒙皮主体；111、手工铺层；112、第一自动铺层；1111、预制孔；12、坡面体；121、外坡面；122、内坡面；123、第二自动铺层；13、检修口。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1至图5所示，一种复合材料机翼蒙皮的加工方法，所述机翼蒙皮1包括多层铺层，所述机翼蒙皮1上设有检修口13，所述检修口13的边缘设有与检修盖的边缘相配合的坡面，所述铺层包括交错层叠铺设的手工铺层111和自动铺层，所述加工方法包括以下步骤：
A、对每层手工铺层111进行裁剪，使手工铺层111上形成与所述检修口13形状相同的预制孔1111，所述手工铺层111上预制孔1111的尺寸逐层变化以形成所述坡面；
B、在外形模具的一侧上设有与所述坡面相适配的凸台2，且凸台2的大径端靠近外形模具，在设有凸台2的一侧首先铺覆一层自动铺层，然后交替层叠手工铺层111和自动铺层直至达到需要的蒙皮厚度，依照所述预制孔1111的尺寸由大到小依次层叠所述手工铺层111至对应位置；
C、将铺覆完成后的机翼蒙皮放入热压罐固化；
D、将固化完成后的机翼蒙皮加工出机加孔以形成所述检修口13，所述机加孔的边界不超过最小尺寸的所述预制孔的边界。
本实施例中，凸台2与外形模具分别单独制造，然后将凸台2安装到外形模具上铺覆铺层的一侧，便于模块化生产，降低模具加工工艺成本；此外，为了维持蒙皮外形以及铺覆时的定位需求，所述凸台2设计为椭圆形凸台。
本实施例中，为了使检修口13周围的铺层比例接近“准各向同性”状态，以增加检修口13的厚度并提高检修口13的强度，手工铺层铺覆111时，每个预制孔1111分别按照±45度方向铺覆，结合自动铺层形成整层纤维，以保证检修口结构的整体传力特性，形成良好的力学性能。
本实施例中，所述坡面的结构呈现靠近检修口13处较薄，向检修口13外侧逐渐增厚的形式。根据加工工艺水平以及机翼结构的空间布置等要求，在进行复合材料机翼蒙皮的加工时，所述坡面的高度H与宽度D的比例为1:10，通过对检修口周围铺层厚度与铺层比例的调节，优化检修口周围结构的力学特性。
本实施例中，所述预制孔1111的最大直径等于凸台2的最大直径，所述预制孔111的最小直径等于凸台2的最小直径。
本实施例中，在铺覆手工铺层111时，手工铺层111的数量与预制孔1111的大小按照坡面形状计算，以保证铺覆完成后，外形模具上凸台2的高度与最小机翼蒙皮厚度之和等于最大机翼蒙皮厚度。
采用上述方法进行复合材料机翼蒙皮加工，预制孔沿铺覆方向呈逐级减小的趋势，随着铺层沿厚度方向的叠加，逐渐缩小各手动铺层的预制孔大小，使在蒙皮下表面形成环形凹陷形状，既满足了检修盖的安装需求，又保证了复合材料机翼蒙皮上检修口周围的整体传力特性，同时避免了常规机械加工检修口周围的凹陷的坡面结构造成的分层损伤隐患，以及改善了检修口周围的结构强度；手动铺层在铺覆前通过自动下料剪裁预制孔，提高了蒙皮成型质量和生产效率，使上述方法更适合制造大型复合材料机翼蒙皮结构。
本发明还提出一种采用上述方法加工而成的复合材料机翼蒙皮结构，采用以下技术方案：
一种复合材料机翼蒙皮结构，所述机翼蒙皮1包括蒙皮主体11、坡面体12和检修口13，所述蒙皮主体1包括交错层叠铺设的手工铺层111和第一自动铺层112，每个所述手工铺层111上分别设有与坡面体11的外坡面121相适配的预制孔1111；所述坡面体11包括第二自动铺层123，每个所述第二自动铺层123分别对应一个其为一体结构第一自动铺层112，所述第二自动铺层123按照一定的角度倾斜铺设，所述第二自动铺层123上设有检修口13。
在本实施例中，相邻所述两个手工铺层111中靠近所述坡面体12的内坡面122一侧的手工铺层111上的预制孔1111尺寸偏大，即预制孔1111沿铺覆方向呈逐级减小的趋势。
在本实施例中，所述检修口13的直径小于等于最小预制孔的直径。
在本实施例中，所述外坡面121的高度等于检修口13的高度与内坡面122的高度之和。
所述内坡面122的高度与宽度的比例与复合材料机翼蒙皮的加工时所述坡面的高度H与宽度D的比例相同，本实施例中，该比例为1:10。
所述外坡面121的坡度即为预制孔1111铺覆时所形成的角度，本实施例为45度。
显然，本发明的上述实施例仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合材料机翼蒙皮的加工方法，所述机翼蒙皮(1)包括多层铺层，所述机翼蒙皮(1)上设有检修口(13)，所述检修口(13)的边缘设有与检修盖的边缘相配合的坡面，其特征在于，所述铺层包括交错层叠铺设的手工铺层和自动铺层，所述加工方法包括以下步骤：
A、对每层手工铺层进行裁剪预制孔，所述手工铺层上预制孔的尺寸逐层变化以形成所述坡面；
B、在外形模具的一侧上第一层铺覆自动铺层，交替层叠手工铺层和自动铺层直至达到需要的蒙皮厚度，依照所述预制孔的尺寸由大到小依次层叠所述手工铺层至对应位置；
C、将铺覆完成后的机翼蒙皮放入热压罐固化；
D、将固化完成后的机翼蒙皮加工出机加孔以形成所述检修口。
2.根据权利要求1所述的复合材料机翼蒙皮的加工方法，其特征在于，所述外形模具上铺覆铺层的一侧设有与所述坡面相适配的凸台，且所述凸台的大径端靠近外形模具的铺覆平面。
3.根据权利要求1所述的复合材料机翼蒙皮的加工方法，其特征在于，所述手工铺层铺覆时，所述预制孔按照±45度方向铺覆。
4.根据权利要求1所述的复合材料机翼蒙皮的加工方法，其特征在于，所述坡面的高度H与宽度D的比例为1:10或1:15。
5.根据权利要求1所述的复合材料机翼蒙皮的加工方法，其特征在于，所述机加孔的边界不超过最小尺寸的所述预制孔的边界。
6.根据权利要求2所述的复合材料机翼蒙皮的加工方法，其特征在于，所述预制孔的最大直径大于等于凸台的最大直径，所述预制孔的最小直径大于等于凸台的最小直径。
7.根据权利要求2所述的复合材料机翼蒙皮的加工方法，其特征在于，所述机翼蒙皮的最大厚度等于凸台的高度与最小机翼蒙皮厚度之和。
8.一种复合材料机翼蒙皮结构，其特征在于，所述机翼蒙皮(1)包括蒙皮主体(11)、坡面体(12)和检修口(13)，所述蒙皮主体(1)包括交错层叠铺设的手工铺层(111)和第一自动铺层(112)，每个所述手工铺层(111)上分别设有与坡面体(11)的外坡面(121)相适配的预制孔(1111)；所述坡面体(11)包括第二自动铺层(123)，每个所述第二自动铺层(123)分别对应一个其为一体结构第一自动铺层(112)，所述第二自动铺层(123)按照一定的角度倾斜铺设，所述第二自动铺层(123)上设有检修口(13)。
9.根据权利要求8所述的复合材料机翼蒙皮结构，其特征在于，相邻所述两个手工铺层(111)中靠近所述坡面体(11)的内坡面(122)一侧的手工铺层(111)上的预制孔(1111)尺寸偏大。
10.根据权利要求8所述的复合材料机翼蒙皮结构，其特征在于，所述检修口(13)的直径小于等于最小预制孔的直径。
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