CN106314753A - 一种高强度高刚度轻质整体机体结构 - Google Patents

一种高强度高刚度轻质整体机体结构 Download PDF

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姜晓春
王强
付杰斌
袁平湘
陈龙辉
吉先武
徐环宇
胡定红
李伟东
张伟
李灿山
王斌
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/06—Frames; Stringers; Longerons ; Fuselage sections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00—Wings
    • B64C3/18—Spars; Ribs; Stringers

Abstract

一种高强度高刚度轻质整体机体结构，包括外蒙皮、芯材与内蒙皮共胶接形成夹芯壁板、长桁及框，夹芯壁板可提高壁板刚度，减轻结构重量，且夹芯壁板也可根据实际装配情况左右分开或上下分开，长桁与框单独固化成型后与夹芯壁板胶接共固化得到高强度高刚度轻质整体机体结构。本发明为航空航天飞行器提供一种全新类型的高强度高刚度轻质整体机体结构，在满足传统的机体结构使用功能的前提下，满足机体轻量化、刚度和强度优良化的要求，且具备较强的抗冲击能力；同时整体机体结构采用缝合/RFI工艺或胶接共固化工艺，以减少机械连接，从而减少了装配工作量，进而实现结构的完整性要求。

Description

一种高强度高刚度轻质整体机体结构
技术领域
本发明涉及飞机结构技术领域，尤其涉及一种高强度高刚度轻质整体机体结构。
背景技术
传统飞机机身、机翼的结构骨架与壁板间大量采用紧固件进行连接，零件过多，协调关系复杂，装配工作量大，还需考虑装配通路问题，且制造周期长；而若采用薄壁金属结构，则存在刚度差、外形质量较难保证等问题；采用厚铝板通过机械加工的方式，整体机加成金属壁板，这类整体机加金属壁板外形质量好，整体的刚度强度较好，但由于采用机加方法，受机床最小加工厚度的限制，壁板厚度较厚，同时零件制造过程中材料利用率低。
故如何设计、采用何种材料，使用何种最有效的制造方法从而满足航空航天飞行器的结构重量轻、强度和刚度高、结构完整、材料利用率高、外形质量好、装配工序简便等需求，一直是航空航天结构设计人员追求的目标。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种高强度高刚度轻质整体机体结构，以解决上述背景技术中的缺点。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种高强度高刚度轻质整体机体结构，包括外蒙皮、芯材与内蒙皮共胶接形成的夹芯壁板、长桁及框，夹芯壁板可提高壁板刚度，减轻结构重量，且夹芯壁板也可根据实际装配情况左右分开或上下分开，长桁与框单独固化成型后与夹芯壁板胶接共固化得到高强度高刚度轻质整体机体结构。
在本发明中，采用梁代替长桁。
在本发明中，夹芯壁板的表层为织物材质制成，可有效提高整体机体结构的防水性能、抗冲击性能及铺贴工艺性。
在本发明中，芯材为轻质闭孔泡沫，以获得高强度、高刚度、防水夹芯。
在本发明中，高强度高刚度轻质整体机体结构具体制备步骤如下：
1）首先将外蒙皮、芯材与内蒙皮共胶接形成夹芯壁板；
2）将长桁与框单独固化成型；
3）将步骤1）中形成的夹芯壁板与步骤2）中固化成型的长桁与框胶接共固化得高强度高刚度轻质整体机体结构。
在本发明中，步骤3）中，将步骤1）中形成的夹芯壁板与步骤2）中固化成型的长桁与框缝合得高强度高刚度轻质整体机体结构。
在本发明中，步骤3）中，将步骤1）中形成的夹芯壁板与步骤2）中固化成型的长桁与框通过RFI工艺整体成型得高强度高刚度轻质整体机体结构。
有益效果：本发明为航空航天飞行器提供一种全新类型的高强度高刚度轻质整体机体结构，在满足传统的机体结构使用功能的前提下，满足机体轻量化、刚度和强度优良化的要求，且具备较强的抗冲击能力；同时整体机体结构采用缝合/RFI工艺或胶接共固化工艺，以减少机械连接，从而减少了装配工作量，进而实现结构的完整性要求。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例的结构示意图。
图2是图1中A-A处剖视图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1~图2的一种高强度高刚度轻质整体机体结构，包括外蒙皮1、芯材2、内蒙皮3、长桁4及框5，其中，外蒙皮1、芯材2与内蒙皮3共胶接形成夹芯壁板，可提高壁板刚度，减轻结构重量，夹芯壁板也可根据实际装配情况左右分开或上下分开，长桁4与框5单独固化成型后与夹芯壁板胶接共固化得到高强度高刚度轻质整体机体结构。
在本实施例中，采用梁代替长桁4。
在本实施例中，夹芯壁板的表层选用织物材质制成，可有效提高整体机体结构的防水性能、抗冲击性能及铺贴工艺性。
在本实施例中，芯材2选用轻质闭孔泡沫，以获得高强度、高刚度、防水夹芯。
在本实施例中，高强度高刚度轻质整体机体结构具体制备步骤如下：
1）首先将外蒙皮1、芯材2与内蒙皮3共胶接以形成夹芯壁板；
2）将长桁4与框5单独固化成型；
3）将步骤1）中形成的夹芯壁板与步骤2）中固化成型的长桁4与框5胶接共固化得高强度高刚度轻质整体机体结构。
在本实施例中，步骤3）中，将步骤1）中形成的夹芯壁板与步骤2）中固化成型的长桁4与框5缝合得高强度高刚度轻质整体机体结构。
在本实施例中，步骤3）中，将步骤1）中形成的夹芯壁板与步骤2）中固化成型的长桁4与框5通过RFI工艺整体成型得高强度高刚度轻质整体机体结构。
在本实施例中，制备的高强度高刚度轻质整体机体结构具有较高的抗弯刚度和较小的结构重量，作为夹层结构，由于层合板的层数减少，降低了铺层制作成型的工作量，同时因为夹层结构的刚度较高，减少了加筋的数量，有利于冲击荷载的扩散；同时采用孔隙材料芯材可起到减轻结构的重量，增加结构的刚度，提高结构的强度等作用；而整体机体结构采用缝合/RFI工艺或胶接共固化工艺，减少了机械连接，从而减少了装配工作量，并实现了结构的完整性要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种高强度高刚度轻质整体机体结构，其特征在于，包括外蒙皮、芯材与内蒙皮共胶接形成的夹芯壁板、长桁及框，夹芯壁板可提高壁板刚度，长桁与框单独固化成型后与夹芯壁板胶接共固化得到高强度高刚度轻质整体机体结构。
2.根据权利要求1所述的一种高强度高刚度轻质整体机体结构，其特征在于，采用梁代替长桁。
3.根据权利要求1所述的一种高强度高刚度轻质整体机体结构，其特征在于，夹芯壁板的表层为织物材质制成。
4.根据权利要求1所述的一种高强度高刚度轻质整体机体结构，其特征在于，芯材为轻质闭孔泡沫。
5.根据权利要求1所述的一种高强度高刚度轻质整体机体结构，其特征在于，具体制备步骤如下：
1）首先将外蒙皮、芯材与内蒙皮共胶接形成夹芯壁板；
2）将长桁与框单独固化成型；
3）将步骤1）中形成的夹芯壁板与步骤2）中固化成型的长桁与框胶接共固化得高强度高刚度轻质整体机体结构。
6.根据权利要求5所述的一种高强度高刚度轻质整体机体结构，其特征在于，步骤3）中，将步骤1）中形成的夹芯壁板与步骤2）中固化成型的长桁与框缝合得高强度高刚度轻质整体机体结构。
7.根据权利要求5所述的一种高强度高刚度轻质整体机体结构，其特征在于，步骤3）中，将步骤1）中形成的夹芯壁板与步骤2）中固化成型的长桁与框通过RFI工艺整体成型得高强度高刚度轻质整体机体结构。
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