CN107244409A - 一种复合材料机翼整体油箱结构 - Google Patents

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Abstract

一种复合材料机翼整体油箱结构，包括前梁接头、上蒙皮、前梁、下蒙皮、维护口盖、1号翼肋、后梁接头、2号翼肋、后梁、3号翼肋和4号翼肋。整体油箱各构件之间采用机械连接，密封剂选用双组份聚硫密封剂。机翼整体油箱结构燃油容积大，结构重量轻，载荷能力强，维护方便，同时具备良好的抗静电和防雷击能力。

Description

一种复合材料机翼整体油箱结构
技术领域
本发明涉及一种复合材料机翼整体油箱结构，属于无人机结构技术领域。
背景技术
现有大中型无人机，未见复合材料整体油箱的应用，一些小型或微小型无人机应用的复合材料整体油箱，载油量小，承载能力弱，没有防雷击功能，不能应用于大中型无人机结构。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种复合材料机翼整体油箱结构，采用复合材料蒙皮和金属骨架，通过密封机械连接，形成封闭空间，可最大化地利用机翼内部空间装载燃油，具有燃油容积大，结构重量轻，载荷能力强，维护方便，良好的抗静电性能和防雷击能力等优点，可适用于大中型无人机结构。
本发明的技术解决方案是：
一种复合材料机翼整体油箱结构，包括前梁接头、上蒙皮、前梁、下蒙皮、第一翼肋、后梁接头、第二翼肋、后梁、第三翼肋和第四翼肋；
前梁接头和前梁连接，形成前梁组件，后梁接头和后梁连接形成后梁组件，前梁组件、后梁组件、第一翼肋、第二翼肋、第三翼肋和第四翼肋连接形成骨架组件；上蒙皮和下蒙皮分别包覆在骨架组件的上下表面，进而形成的封闭空间，即为机翼整体油箱结构。
在相邻两个翼肋之间的前梁腹板的对应开口处设置维护口盖，用于对油箱内部进行维修和维护。
前梁腹板的开口处设置有凸台，用于提高前梁腹板的刚度，维护口盖与凸台之间使用丁腈橡胶垫密封。
前梁接头和后梁接头采用三耳结构，用于将载荷均匀地扩散至上蒙皮和下蒙皮。
上蒙皮和下蒙皮采用碳纤维复合材料，作为主承力结构。
前梁和后梁均为槽型截面，且槽型截面开口朝外。
上蒙皮和下蒙皮的内表面涂覆抗静电涂料，外表面铺覆铜网，用于防止雷击。
采用双组份聚硫密封剂进行油箱密封。
上蒙皮、下蒙皮与前梁接头和后梁接头连接时，采用钉群连接，钉群数量为排列，第一排螺栓使用半圆头螺栓，以提高拉脱强度。
前梁接头、前梁、维护口盖、第一翼肋、后梁接头、第二翼肋、后梁、第三翼肋和第四翼肋均为铝合金材料；均先进行铬酸阳极化，再涂覆防腐底漆，提高在燃油介质中的防腐能力。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1、本发明机翼整体油箱主承力结构采用碳纤维复合材料，结构重量轻，燃油容积大，载荷能力强。
2、机翼整体油箱设置多个维护口盖，便于维修和维护。
3、具备良好的抗静电和防雷击能力。
附图说明
图1为本发明整体油箱结构示意图；
图2为本发明整体油箱前梁组件示意图；
图3为本发明整体油箱后梁组件示意图；
图4为本发明整体油箱骨架组件示意图；
图5为本发明整体油箱口盖密封装配图；
具体实施方式
本发明涉及一种复合材料机翼整体油箱结构，蒙皮采用复合材料，承受主要弯矩载荷，降低结构重量，骨架采用金属材料，方便与机身连接，并提高整个机翼结构导电性能，具有燃油容积大，结构重量轻，载荷能力强，维护方便，同时具备良好的抗静电和防雷击能力，适用于大中型无人机机翼结构。
下面将结合附图对根据本发明的复合材料机翼整体油箱结构的制造过程做详细的说明。
如图1所示，本发明提出的一种复合材料机翼整体油箱结构，包括前梁接头1、上蒙皮2、前梁3、下蒙皮4、维护口盖5、第一翼肋6、后梁接头7、第二翼肋8、后梁9、第三翼肋10和第四翼肋11；
前梁接头1和前梁3连接，形成前梁组件12，后梁接头7和后梁9连接形成后梁组件13，前梁组件12、后梁组件13、第一翼肋6、第二翼肋8、第三翼肋10和第四翼肋11连接形成骨架组件14；上蒙皮2和下蒙皮4分别包覆在骨架组件14的上下表面，进而形成的封闭空间，即为机翼整体油箱结构。维护口盖5，设置在相邻两个翼肋之间的前梁腹板的对应开口处，用于对油箱内部进行维修和维护。前梁接头1和后梁接头7采用三耳结构，用于将载荷均匀地扩散至上蒙皮2和下蒙皮4。前梁3和后梁9均为槽型截面，且槽型截面开口朝外。上蒙皮2、下蒙皮4与前梁接头1和后梁接头7连接时，采用钉群连接，钉群数量为4排4列，第一排螺栓使用半圆头螺栓，以提高拉脱强度。
铝合金零件制备，包括前梁接头1、前梁3、维护口盖5、1号翼肋6、后梁接头7、2号翼肋8、后梁9、3号翼肋10和4号翼肋11，机加成型。
实施例：
复合材料零件制备，包括上蒙皮2、下蒙皮4，热压罐中温固化成型。上蒙皮2和下蒙皮4在制备时，在外表面先贴上金属网膜，与零件的碳纤维铺层共固化成型，大幅提高复合材料蒙皮的导电能力，可具备防雷击功能。上蒙皮、下蒙皮采用碳纤维复合材料，作为主承力结构，可有效降低结构重量。
零件制备完成以后进行零件的表面处理：铝合金零件先进行铬酸阳极化，再涂覆防腐底漆，提高铝合金在燃油介质中的防腐能力；复合材料零件，内表面先喷涂清漆，再喷涂抗静电涂料，可提高材料的抗静电能力。
接着下一步进行零件的预装配工作，零件预装配在定位工装上完成，用于检验骨架零件之间、蒙皮与骨架之间的配合情况；配合位置发生干涉时，应进行一定的修配；金属零件允许修配，复合材料零件不允许修配；金属零件修配后，在修配位置应先涂阿洛丁氧化，再涂底漆保护。
然后进行零件的制孔工作，所有制孔先制底孔，再使用手电钻铰孔，以满足制孔公差。对于弧形表面制孔，为保证制孔垂直于制件表面，使用专用工装进行制孔，保证制孔垂直度。锪窝时，对复合材料，采用限位器和专用锪窝钻进行锪窝。对金属材料，采用限位器和通用锪窝钻进行锪窝。
最后完成机翼整体油箱的密封装配工作，密封装配工艺流程依次为密封表面的清洗→粘接底涂的涂覆→贴合面密封→紧固件湿装配→填孔和缝隙→缝外密封→紧固件密封→硫化。
密封装配顺序依次为骨架装配，半模密封装配，合模密封装配和口盖密封装配。
按上述密封工艺流程完成骨架装配。骨架装配应在装配型架进行；如图2所示，前梁接头1和前梁3通过前梁接头腹板101和前梁腹板301使用螺栓连接形成前梁组件12；如图3所示，后梁接头7和后梁9通过后梁接头腹板701和后梁腹板901使用螺栓连接形成后梁组件13；如图4所示，前梁组件12、后梁组件13、第一翼肋6、第二翼肋8、第三翼肋10和第四翼肋11通过螺栓连接形成骨架组件14；骨架装配时，应完成上蒙皮及口盖装配涉及到的密封托板螺母装配。
半模密封装配指骨架与下蒙皮的装配，按上述密封工艺流程完成密封装配，装配使用螺栓—自锁螺母连接形式。
合模密封装配指半模与上蒙皮的装配，按上述密封工艺流程完成密封装配，在开敞空间内使用螺栓—自锁螺母连接形式，在封闭空间内使用螺栓—托板螺母连接形式。整体油箱合模装配完成后，形成一个完整的封闭内部储油空间。
前梁腹板的开口处设置有凸台302，用于提高前梁腹板的刚度，口盖密封装配如图5所示，维护口盖5与前梁凸台302之间使用丁腈橡胶垫15密封，方便拆卸。
所有密封剂的密封施工应在密封剂的操作期内进行操作，预计密封剂操纵期不能满足施工时间要求时，应根据操作时间选用操作期较长的密封剂。故本发明采用双组份聚硫密封剂进行油箱密封。本发明仅仅采用单一品种的双组份聚硫密封剂即可实现较好的密封效果。

Claims (10)

1.一种复合材料机翼整体油箱结构，其特征在于：包括前梁接头(1)、上蒙皮(2)、前梁(3)、下蒙皮(4)、第一翼肋(6)、后梁接头(7)、第二翼肋(8)、后梁(9)、第三翼肋(10)和第四翼肋(11)；
前梁接头(1)和前梁(3)连接，形成前梁组件(12)，后梁接头(7)和后梁(9)连接形成后梁组件(13)，前梁组件(12)、后梁组件(13)、第一翼肋(6)、第二翼肋(8)、第三翼肋(10)和第四翼肋(11)连接形成骨架组件(14)；上蒙皮(2)和下蒙皮(4)分别包覆在骨架组件(14)的上下表面，进而形成的封闭空间，即为机翼整体油箱结构。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料机翼整体油箱结构，其特征在于：还包括维护口盖(5)，设置在相邻两个翼肋之间的前梁腹板的对应开口处，用于对油箱内部进行维修和维护。
3.根据权利要求2所述的一种复合材料机翼整体油箱结构，其特征在于：前梁腹板的开口处设置有凸台(302)，用于提高前梁腹板的刚度，维护口盖(5)与凸台(302)之间使用丁腈橡胶垫(15)密封。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料机翼整体油箱结构，其特征在于：前梁接头(1)和后梁接头(7)采用三耳结构，用于将载荷均匀地扩散至上蒙皮(2)和下蒙皮(4)。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料机翼整体油箱结构，其特征在于：上蒙皮(2)和下蒙皮(4)采用碳纤维复合材料，作为主承力结构。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料机翼整体油箱结构，其特征在于：前梁(3)和后梁(9)均为槽型截面，且槽型截面开口朝外。
7.根据权利要求1所述的一种复合材料机翼整体油箱结构，其特征在于：上蒙皮(2)和下蒙皮(4)的内表面涂覆抗静电涂料，外表面铺覆铜网，用于防止雷击。
8.根据权利要求1所述的一种复合材料机翼整体油箱结构，其特征在于：采用双组份聚硫密封剂进行油箱密封。
9.根据权利要求1所述的一种复合材料机翼整体油箱结构，其特征在于：上蒙皮(2)、下蒙皮(4)与前梁接头(1)和后梁接头(7)连接时，采用钉群连接，钉群数量为4排4列，第一排螺栓使用半圆头螺栓，以提高拉脱强度。
10.根据权利要求1所述的一种复合材料机翼整体油箱结构，其特征在于：前梁接头(1)、前梁(3)、维护口盖(5)、第一翼肋(6)、后梁接头(7)、第二翼肋(8)、后梁(9)、第三翼肋(10)和第四翼肋(11)均为铝合金材料；均先进行铬酸阳极化，再涂覆防腐底漆，提高在燃油介质中的防腐能力。
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