CN107010194A - 涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构，适用将涵道飞行器中的三个主梁组接成T型结构。碳纤维三通连接结构包括三者由一体成型出的第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管，第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管围出T字形，且第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管三者中二者之间的交汇处的管壁厚度均大于第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管的管壁厚度。使用过程中，三个方向的受力集中到中间区域时，能够承受较大的应力，抗压强度大，而且在组装和拆卸的过程中，不需要螺栓固定，能够实现快速拆装。本发明同时公开了上述碳纤维三通连接结构的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种涵道飞行器，更具体地涉及一种涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构及其制造方法。
背景技术
涵道飞行器的研究成为当下国内外专家的研究热点之一，高空飞行对涵道飞行器的各部件、机构及组成材料要求严格，特别是连接部位，其连接多个部件，承受应力较大，需要能够承受较大的抗压强度，传统的连接部位采用折压、焊接及切削等工艺制作，其强度很难得到保证，特别是三通管的连接，尤其变得困难。有的采用金属管，采用螺栓将其固定，安装拆卸比较繁琐。有的三通管采用塑料直接模塑成形，比如专利申请号为201030113040.X，中间重叠区域跟管壁的厚度一样，承受应力比较小，会出现开裂或者断开。因此，碳纤维应运而生。
碳纤维作为一种新兴增强纤维，不仅具有碳材料的固有本质特征，又兼具纺织纤维的柔软性可加工线，其比重不到钢的1/4，但强度非常大，且耐蚀性优秀，因此，碳纤维是制备高涵道飞行器连接部位的理想材料。
但是，现有的应用于高涵道飞行器的三通连接管是由三个碳纤维管对装起来的，故各处的厚度一样，因而承受应力较小。
发明内容
本发明的目的是提供一种涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构，该结构整体成形，交汇处的厚度较厚，承受应力较大，且能够快速实现拆装。
为实现上述目的，本发明提供了一种涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构，适用将所述涵道飞行器中的三个主梁组接成T型结构，所述涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构包括三者由一体成型出的第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管，所述第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管围出T字形，且所述第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管三者中二者之间的交汇处的管壁厚度均大于所述第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管的管壁厚度。
与现有技术相比，由于本发明的涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构包括三者由一体成型出的第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管，第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管围出T字形，即通过沿T型字轮廓线而将第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管一体成型出来；又由于第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管三者中二者之间的交汇处的管壁厚度均大于第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管的管壁厚度，使得交汇处的管壁厚度相对各碳纤维连接管的管壁厚，故使用过程中，三个方向的受力集中到交汇处，能够承受较大的应力，抗压强度大，而且在组装和拆卸的过程中，不需要螺栓固定，能够实现快速拆装。
较佳地，所述第一碳纤维连接管与所述第三碳纤维连接管直线对接，所述第二碳纤维连接管分别与所述第一碳纤维连接管及所述第三碳纤维连接管相垂直。
较佳地，所述第二碳纤维连接管与所述第一碳纤维连接管的交汇处和所述第二碳纤维连接管与所述第三碳纤维连接管的交汇处均为圆弧结构。
较佳地，所述圆弧结构呈向外凸出的布置。
较佳地，所述第一碳纤维连接管及第三碳纤维连接管的交汇处向外凸出布置，且所述第一碳纤维连接管及第三碳纤维连接管的交汇处向外凸出的厚度范围为1至3毫米。
本发明还提供了一种上述涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构的制造方法，包括以下步骤：
(1)制备芯模，将气袋放入三通连接结构模具内，注入保利龙材料，制备成芯模；
(2)在所述芯模的外部处沿T字型轮廓线一层一层铺置碳纤维布；
(3)在步骤(2)中所述碳纤维布的层与层之间设有环氧树脂；
(4)将包覆有碳纤维布的芯模放入三通连接结构模具内；
(5)向所述气袋内充气，并加热固化成型，从而获得涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构。
较佳地，所述环氧树脂的加入方式为铺一层碳纤维布，接着铺一层环氧树脂；或者，在所述碳纤维布全部铺置完成后，所述环氧树脂通过加热方式渗透到所述碳纤维布的层与层之间，通过加入环氧树脂能够加速碳纤维三通连接结构的固化速度。
较佳地，在所述三通连接结构中，每100克碳纤维布配置有0.6-6.6克的环氧树脂。
较佳地，所述固化成型的时间至少为24小时。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为本发明的碳纤维三通连接结构的示意图。
图2为本发明的碳纤维三通连接结构另一方向的示意图。
图3为图1所示的碳纤维三通连接结构的内部结构示意图。
图4为本发明的碳纤维三通连接结构的制造方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
请参考图1至图3，本发明的涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构10适用将涵道飞行器中的三个主梁组接成T型结构，以便于主梁间组拆。其中，本发明的涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构10包括第一碳纤维连接管11、第二碳纤维连接管13及第三碳纤维连接管15，三者共同一体成型，第一碳纤维连接管11、第二碳纤维连接管13及第三碳纤维连接管15围出T字形。具体地，在本实施例中，第一碳纤维连接管11与第三碳纤维连接管15直线对接，第二碳纤维连接管13分别与第一碳纤维连接管11及第三碳纤维连接管15相垂直，使得第一碳纤维连接管11、第二碳纤维连接管13及第三碳纤维连接管15连接更稳固，但不以此为限。更具体地，如下：
如图1至图3所示，第一碳纤维连接管11、第二碳纤维连接管13及第三碳纤维连接管15三者中二者之间的交汇处20的管壁厚度均大于所述第一碳纤维连接管11、第二碳纤维连接管13及第三碳纤维连接管15的管壁厚度。具体地，第二碳纤维连接管13与第一碳纤维连接管11的交汇处22以及第二碳纤维连接管13与第三碳纤维连接管15的交汇处24均为圆弧结构，该圆弧结构呈向外凸出的布置，减少应力集中从而确保第一碳纤维连接管11、第二碳纤维连接管13及第三碳纤维连接管15连接的稳定性；第一碳纤维连接管11及第三碳纤维连接管15的交汇处20向外凸出布置，且所述第一碳纤维连接管11及第三碳纤维连接管15的交汇处20向外凸出的厚度范围为1至3毫米，使得碳纤维三通连接结构10能承受更大的抗压强度。
请参考图4，本发明碳纤维三通连接结构10的制造方法包括如下步骤：
S101，制备芯模，将气袋放入三通连接结构模具内，注入保利龙材料，制备成芯模；
S102，于芯模的外部处沿T字型轮廓线一层一层铺置碳纤维布；
S103，碳纤维布的层与层之间加入环氧树脂；
S104，将包覆有碳纤维布的芯模放入三通连接结构模具内；
S105，向气袋内充气，加热固化成型，获得碳纤维三通连接结构。
为了加快碳纤维三通连接结构的固化速度，在碳纤维布的层与层之间设有环氧树脂，具体地，环氧树脂的加入方式为铺一层碳纤维布，接着铺一层环氧树脂；或者，在碳纤维布全部铺置完成后，环氧树脂通过加热方式渗透到碳纤维布的层与层之间，在三通连接结构中，每100克碳纤维布配置有0.6-6.6克的环氧树脂，固化成型的时间至少为24小时。本实施例中，每100克碳纤维布配置有5.6克的环氧树脂，固化时间为24小时，但不以此为限。
表1是在达到相同固化强度的碳纤维三通连接结构情况下，采用环氧树脂和未采用环氧树脂的对比试验，从表1可知，采用环氧树脂能够加速碳纤维三通连接结构的固化速度，且固化速度随着环氧树脂的含量增加而加快，到达一定含量，速率基本保持稳定。
表1
| 环氧树脂含量/碳纤维(g/100g) | 固化时间(h) |
| 0 | 68 |
| 0.6 | 46 |
| 1.6 | 40 |
| 2.6 | 35 |
| 3.6 | 30 |
| 4.6 | 26 |
| 5.6 | 24 |
| 6.6 | 24 |
与现有技术相比，本发明的涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构10包括三者由一体成型出的第一碳纤维连接管11、第二碳纤维连接管13及第三碳纤维连接管15，第一碳纤维连接管11、第二碳纤维连接管13及第三碳纤维连接管15围出T字形，即通过沿T型字轮廓线而将第一碳纤维连接管11、第二碳纤维连接管13及第三碳纤维连接管15一体成型出来；又由于第一碳纤维连接管11、第二碳纤维连接管13及第三碳纤维连接管15三者中二者之间的交汇处20的管壁厚度均大于第一碳纤维连接管11、第二碳纤维连接管13及第三碳纤维连接管15的管壁厚度，使得交汇处20的管壁厚度相对各碳纤维连接管的管壁厚，故使用过程中，三个方向的受力集中到交汇处20，能够承受较大的应力，抗压强度大，而且在组装和拆卸的过程中，不需要螺栓固定，能够实现快速拆装。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
Claims (9)
1.一种涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构，适用将所述涵道飞行器中的三个主梁组接成T型结构，其特征在于，所述涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构包括三者由一体成型出的第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管，所述第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管围出T字形，且所述第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管三者中二者之间的交汇处的管壁厚度均大于所述第一碳纤维连接管、第二碳纤维连接管及第三碳纤维连接管的管壁厚度。
2.根据权利要求1所述的涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构，其特征在于，所述第一碳纤维连接管与所述第三碳纤维连接管直线对接，所述第二碳纤维连接管分别与所述第一碳纤维连接管及所述第三碳纤维连接管相垂直。
3.根据权利要求2所述的涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构，其特征在于，所述第二碳纤维连接管与所述第一碳纤维连接管的交汇处和所述第二碳纤维连接管与所述第三碳纤维连接管的交汇处均为圆弧结构。
4.根据权利要求3所述的涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构，其特征在于，所述圆弧结构呈向外凸出的布置。
5.根据权利要求2所述的涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构，其特征在于，所述第一碳纤维连接管及第三碳纤维连接管的交汇处向外凸出布置，且所述第一碳纤维连接管及第三碳纤维连接管的交汇处向外凸出的厚度范围为1至3毫米。
6.一种涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备芯模，将气袋放入三通连接结构模具内，注入保利龙材料，制备成芯模；
(2)在所述芯模的外部处沿T字型轮廓线一层一层铺置碳纤维布；
(3)在步骤(2)中所述碳纤维布的层与层之间设有环氧树脂；
(4)将包覆有碳纤维布的芯模放入三通连接结构模具内；
(5)向所述气袋内充气，并加热固化成型，从而获得涵道飞行器用的碳纤维三通连接结构。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述环氧树脂的加入方式为铺一层碳纤维布，接着铺一层环氧树脂；或者，在所述碳纤维布全部铺置完成后，所述环氧树脂通过加热方式渗透到所述碳纤维布的层与层之间。
8.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，在所述三通连接结构中，每100克碳纤维布配置有0.6-6.6克的环氧树脂。
9.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述固化成型的时间至少为24小时。
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