CN112550658A - 一种高性能高强度串座式复合材料机身结构 - Google Patents

一种高性能高强度串座式复合材料机身结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及轻型飞机机身技术领域，具体是一种高性能高强度串座式复合材料机身结构，所述机身包括有机身龙骨、用于封闭机身龙骨的机身蒙皮和若干个隔框，所述机身龙骨内设置有将龙骨前半段内侧空间隔开的地板，所述地板为长条状且自机身头部向机身尾部延伸，所有隔框沿着机身龙骨的长度方向间隔分布在机身龙骨内，所述机身蒙皮为全碳纤维环氧树脂基体复合材料层合板，本发明机身全部由碳纤维复合材料制造，结构重量低，滞空时间长，降低运行成本的同时，最大限度的降低了机体结构重量，并因此具有更高的有效载荷比例，机身上部组成细长平坦的驾驶舱，保持流线外形的同时具有较高的空间利用率。

Description

一种高性能高强度串座式复合材料机身结构
技术领域
本发明涉及轻型飞机机身技术领域，具体是一种高性能高强度串座式复合材料机身结构。
背景技术
概述飞机材料的发展，近年来复合材料在航空器上的应用逐步增加，对于教练机或者驾驶舱，对机身的质量和强度有一定的要求，现有的机身的重量较大，对轻型飞机的飞行，具有一定的飞行影响，同时机身在保持流线外形的同时，机身内部分布合理性不够，导致内部空间利用率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能高强度串座式复合材料机身结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是：
一种高性能高强度串座式复合材料机身结构，所述机身包括有机身龙骨、用于封闭机身龙骨的机身蒙皮和若干个隔框，所述机身龙骨内设置有将龙骨前半段内侧空间隔开的地板，所述地板为长条状且自机身头部向机身尾部延伸，所有隔框沿着机身龙骨的长度方向间隔分布在机身龙骨内，所述机身蒙皮为全碳纤维环氧树脂基体复合材料层合板。
进一步的，所有所述隔框自机身头部向机身尾部分布有前隔框、机腹前隔框、机腹中隔框、机腹后隔框、机尾前隔框、机尾后隔框和垂尾隔框，所述前隔框、机腹前隔框、机腹中隔框、机腹后隔框自机身头部向机身中部间隔分布在地板与机身龙骨底部之间，所述主后隔框安装在地板远离机腹后隔框的一侧并靠近机身龙骨中段的一端。
进一步的，所述前隔框和机腹前隔框之间安装有前梁，所述机身龙骨靠近垂尾隔框的一端间隔设置有垂尾前梁和垂尾后梁。
进一步的，所述地板与机身蒙皮胶结，所述机身龙骨位于机腹中隔框与机腹后隔框之间的下部设置有机翼连接缺口。
进一步的，所述机身后段下部的机身蒙皮设置有开口，所述开口处安装有加强框。
进一步的，所述机身两侧的对称线为机身工艺分离面，所述机身工艺分离面两侧的所有隔框、机身龙骨分别胶结，固化后的两半机身再次胶结合模，完成整机固化。
进一步的，所述地板、机身龙骨和所有隔框的的材质均为全碳纤维环氧树脂基体复合材料。
本发明通过改进在此提供一种高性能高强度串座式复合材料机身结构，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
其一：本发明机身前部支撑发动机与起落架，机腹预留机翼对接空间，机尾设备舱提供挂载空间，具有较高的改装潜力；高强度的机身不仅可以执行普通的侦查与训练任务，还可完成高难度动作用以特技飞行表演。
其二：本发明的机身全部由碳纤维复合材料制造，结构重量低，滞空时间长，降低运行成本的同时，最大限度的降低了机体结构重量，并因此具有更高的有效载荷比例。
其三：本发明的机身上部组成细长平坦的驾驶舱，保持流线外形的同时具有较高的空间利用率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1是本发明机身在机身工艺分离面剖视的立体结构示意图；
附图标记说明：
前隔框1，地板2，前梁3，机腹前隔框4，机腹中隔框5，机腹后隔框6，主后隔框7，加强框8，机身龙骨9，机尾前隔框10，机尾后隔框11，垂尾前梁12，垂尾后梁13，垂尾隔框14，机身蒙皮15，机翼连接缺口16，开口17。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种高性能高强度串座式复合材料机身结构，如图1所示，所述机身包括有机身龙骨9、用于封闭机身龙骨9的机身蒙皮15和若干个隔框，所述机身龙骨9内设置有将龙骨前半段内侧空间隔开的地板2，所述地板2为长条状且自机身头部向机身尾部延伸，所有隔框沿着机身龙骨9的长度方向间隔分布在机身龙骨9内，所述机身蒙皮15为全碳纤维环氧树脂基体复合材料层合板。
将发动机和起落架产生的弯矩与竖直方向切应力转化为剪流传递至机身蒙皮15，为发动机和前起落架提供坚实可靠的支撑。
所有所述隔框自机身头部向机身尾部分布有前隔框1、机腹前隔框4、机腹中隔框5、机腹后隔框6、机尾前隔框10、机尾后隔框11和垂尾隔框14，所述前隔框1、机腹前隔框4、机腹中隔框5、机腹后隔框6自机身头部向机身中部间隔分布在地板2与机身龙骨9底部之间，所述主后隔框7安装在地板2远离机腹后隔框6的一侧并靠近机身龙骨9中段的一端，为发动机和发动机防火墙及前起落架提供支撑并传递和分散载荷。
与机身蒙皮15胶结的地板2，作为航电设备、操纵系统与座椅支撑结构，其竖直方向负载主要由地板2下方的机腹前隔框4、机腹中隔框5和机腹后隔框6承受。中机身下部使用多个隔框增加地板2刚度，机腹中隔框5与机腹后隔框6在机身下部与机翼连接处形成闭室，左右机翼翼盒在此闭室穿过机身，弯矩自身平衡，剪力和扭矩通过接头分散为剪流在机身上传递。
所述前隔框1和机腹前隔框4之间安装有前梁3，所述机身龙骨9靠近垂尾隔框14的一端间隔设置有垂尾前梁12和垂尾后梁13，所述垂直尾翼由垂尾前梁12垂尾后梁13垂尾隔框14与机身蒙皮15胶结形成，垂尾前梁12与垂尾后梁13承受气动载荷与结构载荷，垂尾隔框14支撑机身蒙皮15并连接前后梁，在垂尾内部形成抗扭盒。
所述地板2与机身蒙皮15胶结，所述机身龙骨9位于机腹中隔框5与机腹后隔框6之间的下部设置有机翼连接缺口16，所述机身是由机身蒙皮15、地板2，机腹中隔框5和机腹后隔框6组成，地板2与机身蒙皮15胶结包围形成的中机身上部容纳航电设备、操纵设备和驾驶员，并为舱盖提供支撑，所产生的主要是垂直压缩载荷通过地板2传递至机腹中隔框5和机腹后隔框6，同时机腹中隔框5和机腹后隔框6之间的机翼连接缺口16形成机翼对接的容纳空间。
所述机身后段下部的机身蒙皮15设置有开口17，所述开口17处安装有加强框8，后机身下部的机身蒙皮15设计700mmx500mm的开口17使用加强框8增加刚度，防止撕裂。机身蒙皮15开口17处后机身纵向弯矩由机身龙骨9承受，蒙皮开口17造成的机身力学性能损失由加强框8和龙骨承受。
所述机身两侧的对称线为机身工艺分离面，所述机身工艺分离面两侧的所有隔框、机身龙骨9分别胶结，固化后的两半机身再次胶结合模，完成整机固化，左右侧机身对称线为机身工艺分离面，所有隔框、龙骨胶结在成型后的一侧机身进行首次胶结，固化后两个机身胶结合模，完成整机后固化。
所述地板2、机身龙骨9和所有隔框的的材质均为全碳纤维环氧树脂基体复合材料，本机身的材质为全碳纤维环氧树脂基体复合材料，最大限度的降低了机体结构重量，并因此具有更高的有效载荷比例，并能够承受高达+7g-4g的过载，除执行一般的飞行任务，还可用于进行飞行员培训和特技飞行表演。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种高性能高强度串座式复合材料机身结构，其特征在于：所述机身包括有机身龙骨(9)、用于封闭机身龙骨(9)的机身蒙皮(15)和若干个隔框，所述机身龙骨(9)内设置有将龙骨前半段内侧空间隔开的地板(2)，所述地板(2)为长条状且自机身头部向机身尾部延伸，所有隔框沿着机身龙骨(9)的长度方向间隔分布在机身龙骨(9)内，所述机身蒙皮(15)为全碳纤维环氧树脂基体复合材料层合板。
2.根据权利要求1所述的一种高性能高强度串座式复合材料机身结构，其特征在于：所有所述隔框自机身头部向机身尾部分布有前隔框(1)、机腹前隔框(4)、机腹中隔框(5)、机腹后隔框(6)、机尾前隔框(10)、机尾后隔框(11)和垂尾隔框(14)，所述前隔框(1)、机腹前隔框(4)、机腹中隔框(5)、机腹后隔框(6)自机身头部向机身中部间隔分布在地板(2)与机身龙骨(9)底部之间，所述主后隔框(7)安装在地板(2)远离机腹后隔框(6)的一侧并靠近机身龙骨(9)中段的一端。
3.根据权利要求2所述的一种高性能高强度串座式复合材料机身结构，其特征在于：所述前隔框(1)和机腹前隔框(4)之间安装有前梁(3)，所述机身龙骨(9)靠近垂尾隔框(14)的一端间隔设置有垂尾前梁(12)和垂尾后梁(13)。
4.根据权利要求1所述的一种高性能高强度串座式复合材料机身结构，其特征在于：所述地板(2)与机身蒙皮(15)胶结，所述机身龙骨(9)位于机腹中隔框(5)与机腹后隔框(6)之间的下部设置有机翼连接缺口(16)。
5.根据权利要求1所述的一种高性能高强度串座式复合材料机身结构，其特征在于：所述机身后段下部的机身蒙皮(15)设置有开口(17)，所述开口(17)处安装有加强框(8)。
6.根据权利要求1所述的一种高性能高强度串座式复合材料机身结构，其特征在于：所述机身两侧的对称线为机身工艺分离面，所述机身工艺分离面两侧的所有隔框、机身龙骨(9)首次胶结，固化后的两半机身再次胶结合模，完成整机固化。
7.根据权利要求1所述的一种高性能高强度串座式复合材料机身结构，其特征在于：所述地板(2)、机身龙骨(9)和所有隔框的的材质均为全碳纤维环氧树脂基体复合材料。
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