CN109625245A - 一种通用飞机复合材料方向舵及制作方法 - Google Patents

Abstract

一种通用飞机复合材料方向舵及制造方法，该方向舵采用全复合材料胶接结构，含有由复合材料制作的梁、第一端肋、第二端肋、中间肋、蒙皮和翼尖及金属悬挂接头，所述的金属悬挂接头布置在梁的两端，第一端肋上设有金属悬挂接头通过孔，第一端肋的腹板内侧面胶接在梁的一端头，第二端肋的腹板内侧面胶接在梁的另一端头，中间肋的前端缘条胶接在梁的中部腹板上，上述翼尖胶接在第二端肋的腹板外侧面，蒙皮以上述的梁、第一端肋、第二端肋和中间肋为骨架，并将梁、第一端肋、第二端肋和中间肋胶接包覆，形成复合材料方向舵的整体外形。

Description

一种通用飞机复合材料方向舵及制作方法

技术领域

本申请属于飞机设计制造技术，具体是一种通用飞机复合材料方向舵及制作方法。

背景技术

小型通用飞机垂直尾翼后缘上一般都布置有方向舵。方向舵是保持飞机航向稳定性的舵面。传统的小型通用飞机上的方向舵采用了全金属(铝合金)单梁蒙皮铆接结构，由蒙皮、梁、肋铆接而成，零件数量多，连接件种类和数量庞大，装配成本高，减重潜力小。近年来，随着航空科学技术的发展，复合材料在飞机上的用量越来越大，复合材料用量已经成为衡量飞机先进性的重要指标。为了缩小与航空发达国家之间的差距，促进我国通用飞机产业的快速发展，急需设计一种小型通用飞机复合材料方向舵，使复合材料用量达到90％以上，提高国产小型通用飞机的先进性，增强市场竞争力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通用飞机复合材料方向舵及制作方法。

一种通用飞机复合材料方向舵，其特征在于，该方向舵采用全复合材料胶接结构，含有由复合材料制作的梁、第一端肋、第二端肋、中间肋、蒙皮和翼尖及金属悬挂接头，所述的金属悬挂接头布置在梁的两端，第一端肋上设有金属悬挂接头通过孔，第一端肋的腹板内侧面胶接在梁的一端头，第二端肋的腹板内侧面胶接在梁的另一端头，中间肋的前端缘条胶接在梁的中部腹板上，上述翼尖胶接在第二端肋的腹板外侧面，蒙皮以上述的梁、第一端肋、第二端肋和中间肋为骨架，并将梁、第一端肋、第二端肋和中间肋胶接包覆，形成复合材料方向舵的整体外形。

上述的通用飞机复合材料方向舵的制作方法，包含以下步骤：1)用玻璃纤维织物与环氧树脂采用常温固化工艺，预先分别成形梁、第一端肋、第二端肋、中间肋、蒙皮和翼尖；2)将第一端肋的腹板内侧面胶接在梁的一端头，将第二端肋的腹板内侧面胶接在梁的另一端头，将中间肋的前端缘条胶接在梁的中部腹板上，将翼尖胶接在第二端肋的腹板外侧面；3)通过第一端肋预留的通过孔将预制的一个金属悬挂接头连接在梁的一端头，再将预制的另一个金属悬挂接头连接在梁的另一端头；4)最后用预制好的蒙皮将梁、第一端肋、第二端肋和中间肋胶接包覆，形成复合材料方向舵的整体外形。

本申请与现有技术相比，其优点在于：1)充分利用了复合材料比强度和比模量高、性能可以设计及易于整体成型的特性，采用整体固化手糊工艺胶接成型和一体化设计技术，减少了工装、模具的数量，结构整体性高，大幅度地减少了零件和连接件数量，使装配工艺简单，大大缩短了生产周期，提高了生产效率。2)采用低成本斜纹玻璃纤维织物与环氧树脂基复合材料、低温固化和手糊成型工艺方法，相比目前航空领域广泛采用的热压罐高温固化成型工艺，不需要使用热压罐，工序更加简单，制造成本低。3)复合材料具有很强的抗疲劳性能，大面积采用复合材料结构，可以减少方向舵结构的检查次数与检查内容，延长了检查维护周期，降低了使用维护费用，提高了维护性和经济性。

以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述：

附图说明

图1为飞机方向舵在机体上的位置示意

图2为方向舵结构示意

图3为第一端肋结构示意

图4为第二端肋结构示意

图5为中间肋结构示意

图6为梁结构示意

图7为翼尖结构示意

图中编号说明：1垂直尾翼、2方向舵、3梁、4第一端肋、5第二端6中间肋、7蒙皮、8翼尖、9接头、10通过孔

具体实施方式

参见附图，一种通用飞机复合材料方向舵，其特征在于，该方向舵2采用全复合材料胶接结构，含有由复合材料制作的梁3、第一端肋4、第二端肋5、中间肋6、蒙皮7和翼尖9及金属悬挂接头9，所述的金属悬挂接头9布置在梁3的两端，第一端肋4上设有金属悬挂接头通过孔10，第一端肋4的腹板内侧面胶接在梁3的一端头，第二端肋5的腹板内侧面胶接在梁3的另一端头，中间肋6的前端缘条胶接在梁3的中部腹板上，上述翼尖8胶接在第二端肋5的腹板外侧面，蒙皮7以上述的梁3、第一端肋4、第二端肋5和中间肋6为骨架，并将梁3、第一端肋4、第二端肋5和中间肋6胶接包覆，形成复合材料方向舵2的整体外形。

实施中，所述的由复合材料制作的梁、第一端肋、第二端肋、中间肋的截面均为槽形结构。上述的中间肋6有两个，每个中间肋的前端缘条分别胶接在梁中部的合适位置上。

上述的通用飞机复合材料方向舵的制作方法，其特征在于包含以下步骤：1)用玻璃纤维织物与环氧树脂采用常温固化工艺，预先分别成形梁3、第一端肋4、第二端肋5、中间肋6、蒙皮7和翼尖8；2)将第一端肋4的腹板内侧面胶接在梁3的一端头，将第二端肋5的腹板内侧面胶接在梁3的另一端头，将中间肋6的前端缘条分别胶接在梁3的中部腹板上，将翼尖8胶接在第二端肋5的腹板外侧面；3)通过第一端肋4预留的通过孔将预制的一个金属悬挂接头9连接在梁3的一端头，再将预制的另一个金属悬挂接头连接在梁3的另一端头；4)最后用预制好的蒙皮7将梁、第一端肋4、第二端肋5和中间肋6胶接包覆，形成复合材料方向舵的整体外形。

实施中，所述的梁3、第一端肋4、第二端肋5、中间肋6、蒙皮7和翼尖8均采用斜纹玻璃纤维织物层压板结构，采用低温固化手糊成型工艺方法一次整体成形，所述斜纹玻璃纤维织物层压板结构的铺层根据各自零件的受力特点来设计，铺层顺序和铺层层数各不相同。

Claims (5)

1.一种通用飞机复合材料方向舵，其特征在于，该方向舵采用全复合材料胶接结构，含有由复合材料制作的梁、第一端肋、第二端肋、中间肋、蒙皮和翼尖及金属悬挂接头，所述的金属悬挂接头布置在梁的两端，第一端肋上设有金属悬挂接头通过孔，第一端肋的腹板内侧面胶接在梁的一端头，第二端肋的腹板内侧面胶接在梁的另一端头，中间肋的前端缘条胶接在梁的中部腹板上，上述翼尖胶接在第二端肋的腹板外侧面，蒙皮以上述的梁、第一端肋、第二端肋和中间肋为骨架，并将梁、第一端肋、第二端肋和中间肋胶接包覆，形成复合材料方向舵的整体外形。

2.如权利要求1所述的通用飞机复合材料方向舵，其特征在于，所述的中间肋有两个，每个中间肋的前端缘条分别胶接在梁中部的合适位置上。

3.如权利要求1或2所述的通用飞机复合材料方向舵，其特征在于，所述的由复合材料制作的梁、第一端肋、第二端肋、中间肋的截面均为槽形结构。

4.如权利要求1所述的通用飞机复合材料方向舵的制作方法，其特征在于包含以下步骤：1)用玻璃纤维织物与环氧树脂采用常温固化工艺，预先分别成形梁、第一端肋、第二端肋、中间肋、蒙皮和翼尖；2)将第一端肋的腹板内侧面胶接在梁的一端头，将第二端肋的腹板内侧面胶接在梁的另一端头，将中间肋的前端缘条胶接在梁的中部腹板上，将翼尖胶接在第二端肋的腹板外侧面；3)通过第一端肋预留的通过孔将预制的一个金属悬挂接头连接在梁的一端头，再将预制的另一个金属悬挂接头连接在梁的另一端头；4)最后用预制好的蒙皮将梁、第一端肋、第二端肋和中间肋胶接包覆，形成复合材料方向舵的整体外形。

5.如权利要求4所述的通用飞机复合材料方向舵的制作方法，其特征在于，所述的梁、第一端肋、第二端肋、中间肋、蒙皮和翼尖均采用斜纹玻璃纤维织物层压板结构，采用低温固化手糊成型工艺方法一次整体成形，所述斜纹玻璃纤维织物层压板结构的铺层根据各自零件的受力特点来设计，铺层顺序和铺层层数各不相同。