CN110963022A - 一种飞行器及其复合材料翼面 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供一种飞行器及其复合材料翼面。复合材料翼面包括：骨架以及与所述骨架一体成型的上蒙皮和下蒙皮；所述上蒙皮位于所述骨架的上方，所述下蒙皮位于所述骨架的下方，所述上蒙皮和下蒙皮均为碳纤维复合材料蒙皮。本发明的翼面结构简单、刚度大、强度高、重量轻。
Description
技术领域
本发明涉及航天飞行器的燃料箱的翼面技术领域，特别是指一种飞行器及其复合材料翼面。
背景技术
副油箱是指挂在航天飞行器的机身或机翼下面的中间粗、两头尖呈流线型的燃油箱。挂副油箱可以增加飞机的航程和续航时间，而飞机空战在必要的时候又可以扔掉副油箱，以较好的机动性投入战斗。
副油箱除了早期为了配合机身形状而设计的不可抛弃型副油箱以外，外型设计上都以流线形为主要的设计方向，为得是要减少产生的阻力，对飞机运动性与稳定的负面影响，降低与飞机分离时撞击其他携带装备或者是机身结构等。有些副油箱在尾部具有平衡用的小型固定翼面(安定面)，功用上就是为了达到前述的目的。
这种安定面金属蒙皮桁条方案，内部加强桁条及盒为机械铣加工，重量重、刚度低、装配复杂、质量一致性难以保证、制造周期长。
发明内容
本发明提供了一种飞行器及其复合材料翼面。结构简单、刚度大、强度高、重量轻。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：
一种飞行器的复合材料翼面，包括：骨架以及与所述骨架一体成型的上蒙皮和下蒙皮；
所述上蒙皮位于所述骨架的上方，所述下蒙皮位于所述骨架的下方，所述上蒙皮和下蒙皮均为碳纤维复合材料蒙皮。
可选的，所述骨架具有多个接头。
可选的，每个所述接头具有多个穿透性连接孔。
可选的，所述骨架上设置有纤维肋板，所述纤维肋板上沿第一方向设有多个纤维肋条。
可选的，所述纤维肋条包括：第一纤维肋条、第二纤维肋条、第三纤维肋条以及第四纤维肋条；
所述第一纤维肋条、第二纤维肋条和第三纤维肋条沿所述第一方向间隔排列；
所述第四纤维肋条分别与所述第一纤维肋条、第二纤维肋条和第三纤维肋条垂直。
可选的，所述骨架的第二方向上，设置有与所述多个接头一一对应的实体纤维筋，所述第二方向与所述第一方向交叉呈一预设角度。
可选的，所述实体纤维筋与所述纤维肋条交叉形成的网络中填充有泡沫材料。
可选的，所述接头包括第一接头、第二接头以及第三接头；
所述多个实体纤维筋包括：与所述第一接头对应的第一实体纤维筋，与所述第二接头对应的第二实体纤维筋，以及与所述第三接头对应的第三实体纤维筋。
可选的，所述穿透性连接孔为三个，呈三角形分布；所述预设角度为小于或者等于90度。
本发明的实施例还提供一种飞行器，包括机身以及与所述机身连接的翼面，其特征在于，所述翼面为如上所述的复合材料翼面，所述复合材料翼面通过所述骨架上的接头与所述机身固定连接。
本发明的上述方案至少包括以下有益效果：
本发明的上述飞行器的复合材料翼面，包括：骨架以及与所述骨架一体成型的上蒙皮和下蒙皮；所述上蒙皮位于所述骨架的上方，所述下蒙皮位于所述骨架的下方，所述上蒙皮和下蒙皮均为碳纤维复合材料蒙皮。结构简单，刚度大，强度高，重量轻，成本低且快速制造。
附图说明
图1是本发明的复合材料翼面的框架图；
图2是本发明的复合材料翼面的立体图；
图3是本发明的复合材料翼面的平视图；
图4是本发明的复合材料翼面的平视图；
图5是本发明的复合材料翼面的网格加筋示意图；
图6是本发明的复合材料翼面的网格加筋的立体图。
附图标记说明：
30-骨架；31-上蒙皮；32-下蒙皮；
11-第一接头；12-第二接头；13-第三接头；
21-第一实体纤维筋；22-第二实体纤维筋；23-第三实体纤维筋；
2-穿透性连接孔；
3-泡沫材料；
41-纤维肋板；42-第一纤维筋条；43-第二纤维筋条；44-第三纤维筋条；45-第四纤维筋条。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1至图6所示，本发明的实施例提供一种飞行器的复合材料翼面，包括：骨架30以及与所述骨架30一体成型的上蒙皮31和下蒙皮32；
所述上蒙皮31位于所述骨架30的上方，所述下蒙皮32位于所述骨架30的下方，所述上蒙皮31和下蒙皮32均为碳纤维复合材料蒙皮。
该实施例所述的全复合材料一体化成型高刚度翼面，整体由变截面复合材料网格骨架30、上复材蒙皮31、下复材蒙皮32组成，整体一体化成型，省去大量连接件，有效降低装配工作量、提高生产效率。这里的复合材料蒙皮采用模压成型制造方案，中间骨架采用单向纤维铺设预成型方案，成型效率高，适用快速制造。
本发明的一可选的实施例中，所述骨架30具有多个接头，每个接头具有穿透性连接孔2。所述接头具有多个穿透性连接孔2。这里的穿透性连接孔可以为螺栓孔。可选的，所述穿透性连接孔2为三个，呈三角形分布；该翼面与机身采用为三点式接头连接，每个接头有3个穿透性螺栓孔2，总共有9个穿透性螺栓孔2，采用螺栓与机身稳固连接，易于总装。
本发明的一可选的实施例中，所述骨架30上设置有纤维肋板11，所述纤维肋板41上沿第一方向设有多个纤维肋条。
可选的，所述纤维肋条包括：第一纤维肋条42、第二纤维肋条43、第三纤维肋条44以及第四纤维肋条45；
所述第一纤维肋条42、第二纤维肋条43和第三纤维肋条44沿第一方向间隔排列；
所述第四纤维肋条(45)分别与所述第一纤维肋条(42)、第二纤维肋条(43)和第三纤维肋条(44)垂直。当然，这里第四纤维肋条(45)分别与所述第一纤维肋条(42)、第二纤维肋条(43)和第三纤维肋条(44)交叉设置，也可以呈一预设角度，例如，该预设角度小于或者等于90度，当然也可以大于90度。
本发明的一可选的实施例中，所述骨架30在第二方向上设置有与所述多个接头一一对应的实体纤维筋，所述第二方向与所述第一方向交叉呈一预设角度。所述预设角度为小于或者等于90度。
可选的，所述接头包括第一接头11、第二接头12以及第三接头13；
所述多个实体纤维筋包括：与所述第一接头11对应的第一实体纤维筋21，与所述第二接头12对应的第二实体纤维筋22，以及与所述第三接头13对应的第三实体纤维筋23。
本发明的实施例中，骨架30可以是变截面网格加筋骨架，变截面如图4所示，是适应气动外形的非等截面的变尺寸结构，由产品需求方确定。
本发明的一可选的实施例中，所述实体纤维筋与所述纤维肋条交叉形成的网络中填充有泡沫材料3。网格内填充增强泡沫材料，在保证具有大刚度的前提下有效降低重量，较传统结构减重50％。且该网络结构的翼面，适合翼与机体连接处集中力和弯矩的传递，保证翼面在受横向气动大载荷作用下不被破坏。
这里的翼面纤维方向为：主要纤维方向为翼面横向，纤维体积含量占70％(图1中的A向)，翼面纵向纤维体积占30％(图1中的B向)。
本发明的上述实施例所述的复合材料翼面整体由变截面网格加筋骨架、上、下复材蒙皮组成，整体一体化成型，结构简单，有效降低装配工作量、提高生产效率。骨架与上下蒙皮之间采用共固化一体成型，在交接面处设置1：50的过渡结构。内部采用复合材料网格加筋与蒙皮共固化一体成型技术(省去大量连接件)，网格内填充增强泡沫，在保证具有大刚度的前提下有效降低重量，较传统结构减重50％。刚度大、强度高、重量轻。骨架结构三条实体纤维筋特别适合翼与机体连接处集中力和弯矩的传递，保证翼面在受横向气动大载荷作用下不破坏。复合材料蒙皮采用模压成型制造方案，中间骨架采用单向纤维铺设预成型方案，成型效率高，适用快速制造，成本低。连接接口为9个穿透性螺栓孔，安装方便，易于最终总装。
本发明的实施例还提供一种飞行器，包括机身以及与所述机身连接的翼面，其特征在于，所述翼面为如上所述的复合材料翼面，所述复合材料翼面通过所述骨架30上的接头与所述机身固定连接。实现翼面与机身稳固连接，易于总装。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种飞行器的复合材料翼面，其特征在于，包括：骨架(30)以及与所述骨架(30)一体成型的上蒙皮(31)和下蒙皮(32)；
所述上蒙皮(31)位于所述骨架(30)的上方，所述下蒙皮(32)位于所述骨架(30)的下方，所述上蒙皮(31)和下蒙皮(32)均为碳纤维复合材料蒙皮。
2.根据权利要求1所述的飞行器的复合材料翼面，其特征在于，所述骨架(30)具有多个接头。
3.根据权利要求2所述的飞行器的复合材料翼面，其特征在于，每个所述接头具有多个穿透性连接孔(2)。
4.根据权利要求3所述的飞行器的复合材料翼面，其特征在于，所述骨架(30)设置有纤维肋板(41)，所述纤维肋板(41)上沿第一方向设有多个纤维肋条。
5.根据权利要求4所述的飞行器的复合材料翼面，其特征在于，所述纤维肋条包括：第一纤维肋条(42)、第二纤维肋条(43)、第三纤维肋条(44)以及第四纤维肋条(45)；
所述第一纤维肋条(42)、第二纤维肋条(43)和第三纤维肋条(44)沿所述第一方向间隔排列；
所述第四纤维肋条(45)分别与所述第一纤维肋条(42)、第二纤维肋条(43)和第三纤维肋条(44)垂直。
6.根据权利要求5所述的飞行器的复合材料翼面，其特征在于，所述骨架(30)在第二方向上，设置有与所述多个接头一一对应的实体纤维筋，所述第二方向与所述第一方向交叉呈一预设角度。
7.根据权利要求6所述的飞行器的复合材料翼面，其特征在于，所述实体纤维筋与所述纤维肋条交叉形成的网络中填充有泡沫材料(3)。
8.根据权利要求6所述的飞行器的复合材料翼面，其特征在于，
所述接头包括第一接头(11)、第二接头(12)以及第三接头(13)；
所述多个实体纤维筋包括：与所述第一接头(11)对应的第一实体纤维筋(21)，与所述第二接头(12)对应的第二实体纤维筋(22)，以及与所述第三接头(13)对应的第三实体纤维筋(23)。
9.根据权利要求6所述的飞行器的复合材料翼面，其特征在于，所述穿透性连接孔(2)为三个，呈三角形分布；所述预设角度为小于或者等于90度。
10.一种飞行器，包括机身以及与所述机身连接的翼面，其特征在于，所述翼面为如权利要求1至9任一项所述的复合材料翼面，所述复合材料翼面通过所述骨架(30)上的接头与所述机身固定连接。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN111731494A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-10-02 | 天津爱思达新材料科技有限公司 | 一种飞行器的复合材料燃料箱 |
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2019
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