CN110356541B - 一种轻质高强度直升机尾门结构 - Google Patents

一种轻质高强度直升机尾门结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轻质高强度直升机尾门结构，属于直升机结构轻量化设计领域。传统的尾门为金属框梁结构，劳动量多，满足设计要求强度需付出较大的重量代价。本发明提供一种轻质高强度直升机尾门结构，主要由内层的地板、外层的底部蒙皮和中间层的复合材料加筋板组成，所述复合材料加筋板为具有肋结构的板件，该肋结构为由板件自身的凹凸结构构成，并且肋结构的延伸方向为纵向，在机身对称轴左右对称分布。在重量减轻20％的同时，能够满足设计通过大型车辆的刚强度要求，具有重量轻且强度高的特点。

Description

一种轻质高强度直升机尾门结构
技术领域
本发明涉及一种轻质高强度直升机尾门结构，属于直升机结构轻量化设计领域。
背景技术
运输型直升机尾门需要作为运输通道，在满足强度要求的前提下结构重量最轻。轻量化设计在直升机结构设计中至关重要，机体重量的减少能带来巨大的经济效益。
传统的尾门为金属框梁结构，由众多的钣金腹板、缘条、带板、大型机加梁等在工装上螺接、铆接而成，劳动量多、劳动强度大，且满足设计要求强度需付出较大的重量代价。
复合材料对比金属材料有很多优越性，把复合材料运用到直升机机体上会很大程度上减轻机体重量，尤其是随着复合材料成型技术的发展，大型整体结构的应用在显著减重的同时极大地减少了零件、紧固件、工装数量，缩短了装配周期，提升了生产效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：本发明提供一种轻质高强度直升机尾门结构，结合复合材料作为主承力结构，解决了现有技术重量过大，减小有效负载的缺陷。
本发明的轻质高强度直升机尾门结构，主要由内层的地板、外层的底部蒙皮和中间层的复合材料加筋板组成，所述复合材料加筋板为具有肋结构的板件，该肋结构为由板件自身的凹凸结构构成，并且肋结构的延伸方向为纵向，在机身对称轴左右对称分布。
所述复合材料加筋板为多层结构，中间层采用碳纤维增强中温环氧树脂基复合材料，内层采用玻璃纤维增强复合材料，外层采用玻璃纤维增强复合材料。
所述复合材料加筋板的中间层为6-12层。
所述复合材料加筋板在成型时，按照设计铺层角度及顺序在成形工装上铺贴，包覆真空袋放入热压罐中固化成形。
在复合材料加筋板周围铆接有安装角材、安装角盒和安装腹板，作为与机身安装的接口。
所述地板由上面板、蜂窝夹层和下面板组合而成。
所述上面板和下面板为铝合金板材。
所述蜂窝夹层采用铝蜂窝，通过数控加工成形。
所述上面板厚0.6mm，下面板9厚0.4mm，均通过化学铣削成形。
底部蒙皮中间层采用碳纤维增强中温环氧树脂基复合材料，内层采用玻璃纤维增强复合材料，外层采用玻璃纤维增强复合材料，在成形工装上按照设计铺层角度及顺序铺贴，包覆真空袋放入热压罐中固化。
有益效果：本发明尾门结构在重量减轻20％的同时，能够满足设计通过大型车辆的刚强度要求，具有重量轻且强度高的特点。
附图说明
图1为本发明直升机尾门结构的示意图；
图2为本发明直升机尾门结构的分层结构示意图。
具体实施方式
参见图1，该直升机尾门结构主要由地板1、底部蒙皮4和复合材料加筋板5组成，参见图2，其中地板1由上面板7、蜂窝夹层8和下面板9组合而成。复合材料加筋板5为具有肋结构的板件。根据安装需要在复合材料加筋板5周围铆接有安装角材2、安装角盒3和安装腹板6，作为与机身安装的接口。底部蒙皮4覆盖在最外侧。
对于复合材料加筋板5，其肋结构为由板件自身凹凸结构构成，并且肋结构的延伸方向为纵向，并且在机身对称轴左右对称分布，作为主承力结构代替传统的机加框梁结构。
零部件制造
参见图2，地板1为蜂窝夹层结构，上面板7和下面板9为铝合金板材，上面板7厚0.6mm，下面板9厚0.4mm，均通过化学铣削成形，成形后上面板7通过钻模板制出相应螺栓及8个系留环安装孔；蜂窝夹层8通过数控加工成形，可以采用铝蜂窝；上、下面板7、9与蜂窝夹层8通过胶结固化，并在固化时预埋连接用镶嵌件。
安装角材2、安装角盒3为航空用铝合金数控加工成形。其中安装角材2加工过程中钻出与机身相连所需的螺栓安装孔，直径为6mm。
底部蒙皮4中间层采用碳纤维增强中温环氧树脂基复合材料，内层采用玻璃纤维增强复合材料，外层采用玻璃纤维增强复合材料。在成形工装上按照设计铺层角度及顺序铺贴，包覆真空袋放入热压罐中固化。
复合材料加筋板5中间层采用碳纤维增强中温环氧树脂基复合材料，内层采用玻璃纤维增强复合材料，外层采用玻璃纤维增强复合材料。按照设计铺层角度及顺序在成形工装上铺贴，包覆真空袋放入热压罐中固化成形，然后通过钻模板制处与地板1螺栓连接的安装孔并铆接托板螺母。
安装腹板6材料为铝合金，钣金模压成形。
装配流程：
1)、底部蒙皮4与复合材料加筋板5先胶结固化，再用抽芯钉铆接；
2)、复合材料加筋板5与安装角盒3、安装角材2和安装腹板6抽芯钉铆接；
3)、以地板1上面板及蜂窝上的螺栓安装孔配钻下面板安装孔、复合材料加筋板5与地板1通过螺栓与托板螺母连接。

Claims (4)

1.一种轻质高强度直升机尾门结构，其特征在于：主要由内层的地板(1)、外层的底部蒙皮(4)和中间层的复合材料加筋板(5)组成，所述复合材料加筋板(5)为具有肋结构的板件，该肋结构为由板件自身的凹凸结构构成，并且肋结构的延伸方向为纵向，在机身对称轴左右对称分布；所述复合材料加筋板(5)为6-12层的多层结构，复合材料加筋板(5)的中间层采用碳纤维增强中温环氧树脂基复合材料，复合材料加筋板(5)的内层采用玻璃纤维增强复合材料，复合材料加筋板(5)的外层采用玻璃纤维增强复合材料；所述地板(1)由上面板(7)、蜂窝夹层(8)和下面板(9)组合而成，所述上面板(7)和下面板(9)为铝合金板材，所述蜂窝夹层(8)采用铝蜂窝，通过数控加工成形；底部蒙皮(4)中间层采用碳纤维增强中温环氧树脂基复合材料，底部蒙皮(4)的内层采用玻璃纤维增强复合材料，底部蒙皮(4)的外层采用玻璃纤维增强复合材料，在成形工装上按照设计铺层角度及顺序铺贴，包覆真空袋放入热压罐中固化。
2.根据权利要求1所述的轻质高强度直升机尾门结构，其特征在于：所述复合材料加筋板(5)在成型时，按照设计铺层角度及顺序在成形工装上铺贴，包覆真空袋放入热压罐中固化成形。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的轻质高强度直升机尾门结构，其特征在于：在复合材料加筋板(5)周围铆接有安装角材(2)、安装角盒(3)和安装腹板(6)，作为与机身安装的接口。
4.根据权利要求1所述的轻质高强度直升机尾门结构，其特征在于：所述上面板(7)厚0.6mm，下面板(9)厚0.4mm，均通过化学铣削成形。
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