CN116141696A - 一种飞机平尾制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机平尾制造方法，首选制作蒙皮，蒙皮翻折成平尾状，在平尾迎风一端蒙皮是整体翻折而成，一体化不需搭接，结构化强，在飞行时不会出现风阻剥离蒙皮的问题；然后批量制作肋，在肋的缘条上铺贴胶膜后放入蒙皮内，避免使用结构胶产生溢胶导致固化后遗留在平尾内部的问题；将包覆所述肋的蒙皮放置在固定座上，并用多个压板压住多个肋缘条和蒙皮对应位置处，保证蒙皮和肋缘条位置处的粘接固化效果；最外侧端肋和蒙皮之间的缝隙涂覆结构胶，保证气动性能，提高抗剥离能力；采用肋固化成型模具和平尾共固化成型模具，并按照具体的制造方法，提高飞机平尾的制造效率。

Description

一种飞机平尾制造方法

技术领域

本发明属于飞机平尾制备技术领域，具体涉及一种飞机平尾制造方法。

背景技术

飞机结构的复材化不但可以满足结构功能一体化，而且可以实现大幅减重，有效提升航程和燃油经济性等性能，已成为航空航天先进结构材料的发展方向。

其中飞机平尾更是最早采用复合材料结构的部件之一，传统的复合材料结构平尾采用上下蒙皮、梁肋分别成型，然后通过装配工装或是先完成骨架胶接继而完成骨架和上下蒙皮胶接；亦或是先完成骨架和下蒙皮胶接继而再和上蒙皮胶接，最终完成复合材料平尾的制造。

但这种方法制造过程工序复杂，上下蒙皮和骨架胶接时使用的结构胶会大大增加机翼部件的结构重量，且上下蒙皮之间会形成对接缝，在飞行风阻下极易发生剥离,且上下蒙皮和肋的胶接强度也会直接影响整个平尾的结构强度；上下蒙皮和肋胶接过程中，结构胶涂抹量少，胶层极易出现无损不合格问题，胶接质量难以保证，结构胶涂抹量多，会产生溢胶，对于整体尺寸较小，内部操作空间有限、结构封闭的制件，溢胶无法及时清理，固化后会遗留在制件内部，形成异物，运动过程中会产生异响。

针对上述问题，为提高生产效率、降低生产成本、保证制件质量，非常有必要提供一种高效率低成本的复合材料平尾成型方法。

发明内容

本发明的目的主要是提供一种飞机平尾制造方法，在平尾迎风端的蒙皮是翻折形成的，没有对接缝，防止在飞行时风阻剥离蒙皮的问题；在平尾成型固化时采用胶膜取代结构胶，避免产生溢胶导致固化后遗留在平尾内部的问题；采用肋固化成型模具和平尾共固化成型模具，并按照具体的制造方法，提高飞机平尾的制造效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种飞机平尾制造方法，包括以下步骤：

S1，蒙皮制作：

①在平台上铺贴预浸料，将铺放完成的预浸料铺层放置于预成型模具上；②将置于预成型模具上的所述预浸料铺层分别放置隔离膜、透气毡，然后进行密封，所述透气毡具有和真空泵连接的导气管；③将预成型模具加热，预热预浸料铺层，然后利用所述导气管对所述隔膜和所述预成型模具密封的所述预浸料铺层抽真空，所述预浸料铺层逐步完全贴合预成型模具，预成型完成，形成平尾形状；④所述预成型模具冷却，取出预浸料铺层成型后的蒙皮；

所述预浸料铺层的宽度一般为75mm、150mm、300mm，厚度一般在0.12mm～0.2mm之间；所述预浸料铺层达到预成型温度后，将导气管与真空泵连通，通过预成型设备控制气体流量，随着预成型设备内部的空气逐渐排出，预浸料铺层逐渐在预成型模具上随形，待预成型设备空气完全排出，达到真空状态，预浸料铺层完全贴合预成型模具，预浸料铺层完成预成型；所述热隔膜预成型过程完成后，预浸料铺层冷却至可操作温度后，拆除热隔膜预成型封装，取出在预成型模具随形的复合材料预成型平尾蒙皮。

S2，肋批量成型：

①将多个泡沫芯模放在烘箱中进行干燥处理；②在多个所述泡沫芯模上铺贴预浸料铺层；③成型底模为含有数个和所述泡沫芯模形状一致的型腔，将多个所述表面铺贴预浸料铺层的所述泡沫芯模压入所述型腔内，；④将所述成型底模制袋抽真空并放入烘箱中进行固化处理；⑤固化后将所述泡沫芯模从所述型腔内取出，去除所述泡沫芯模，得到预浸料固化成型后的肋；所述泡沫芯模在烘箱中进行干燥处理后，在烘干的所述泡沫芯模上按设计好的铺层数、铺层角度进行预浸料的铺贴，保证所述泡沫芯模表面没有褶皱产生，铺贴完成后利用单压板将在所述泡沫芯模上铺贴完成的预浸料铺层一并压入成型底模上的型腔内，所述成型底模上开有N个型腔，可以1次成型N个肋，成型效率大大提高；放置完成后整体打袋抽真空送入烘箱中固化处理，固化完成待降至可操作温度后，进行脱膜，完成切边，肋批量化成型完成。

S3，平尾成型：

①将放置在所述蒙皮内最外侧端肋最低点开1/4英寸的圆孔，作为排水孔，内侧肋开有1英寸的圆孔，作为减轻孔和真空袋通过孔，固化前提前通过圆孔放入异形真空袋；在蒙皮上手工画线，确保肋的正确位置；②将多个所述肋的缘条上铺一层胶膜并放入所述蒙皮内，在所述蒙皮的封口处放入泡沫条，所述泡沫条配合区均铺放一层胶膜；③将多个所述肋排放在所述蒙皮内对应手工画线位置处；④将包覆所述肋的蒙皮放置在固定座上，所述固定座上设置有加压板，所述加压板为多个，多个所述加压板加压在所述蒙皮上并与所述肋对应；⑤在蒙皮外侧打袋和内侧异形真空袋形成内外袋，整个固定座放入烘箱，抽真空施加压力，完成固化；⑥固化后除去加压板，边缘修边打磨，最后在所述泡沫条外端裸露处、所述最外侧端肋和所述蒙皮之间的缝隙涂覆结构胶，得到成型平尾。

将所述蒙皮翻折成平尾形状，在平尾迎风一端的蒙皮是翻折的，一体化不需要缝合，结构化强，在飞行时不会出现风阻剥离蒙皮的问题；将包覆所述肋的蒙皮放置在固定座上，并用多个压板压住多个肋缘条和所述蒙皮对应位置处，保证所述蒙皮和所述肋缘条位置处的粘接固化效果；所述最外侧端肋和所述蒙皮之间的缝隙涂覆结构胶，防止风阻致使所述端肋和所述蒙皮剥离；在所述泡沫条上用涂覆结构胶，用泡沫条封住所述蒙皮的封口处，并用结构胶涂覆阻止泡沫和外界空气、水等接触。

进一步地，所述预浸料铺层采用自动铺带机铺贴，所述自动铺带机铺贴预浸料铺层成型精度较高、质量好，可有效避免人为夹杂、污染等缺陷，且可有效减少操作人员数量，降低人工成本。

进一步地，蒙皮制作中可以单个铺贴，或一次铺贴成型N个蒙皮后进行机械裁剪，这样可以节省时间，提高工作效率。

进一步地，蒙皮制作中通过热隔膜预成型设备加热模块对预成型模具进行加热，升温速率控制在0.5～2℃/min，稳定温度根据成型工艺要求选择在40～90℃，保证蒙皮成型固化的质量。

进一步地，批量肋成型中泡沫芯模在烘箱干燥时，保证表面空气能够循环，烘干后的泡沫芯模立即密封在密封袋内，防止所述泡沫芯模裸露在空气中再次沾上水后不方便进行缘条上预浸料的铺层。

进一步地，所述型腔贯穿所述成型底模，成型底模整体放置于固化平台上，便于脱膜。

进一步地，所述泡沫芯模的厚度大于所述型腔的深度约1mm左右，可以保证单压板的压力完全施加到所述泡沫芯模上，保证所述泡沫芯模压实在所述型腔内。

进一步地，步骤S2③中采用单压板将表面铺贴预浸料铺层的所述泡沫芯模压入所述型腔内，然后采用厚度为20-40mm厚的总压钢板压实，钢板质量大，可施加足够大的固化压力。

进一步地，步骤S2④中真空压力小于-0.095Mpa，将铺贴预浸料铺层后的所述泡沫芯模放置在成型底模上的型腔内，完成后整体打袋抽真空送入烘箱，固化过程中保证真空袋内真空压力小于-0.095Mpa,且所述泡沫芯模在固化过程中可以发生膨胀，固化过程中可以获得比真空更大的压力，可以保证肋成型的致密性和无损质量。

进一步地，所述肋的缘条上铺胶膜前对肋的缘条进行打磨处理，去除表层树脂层，以便在缘条上铺放胶膜后和蒙皮之间粘接固化。

与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)在平尾迎风端的蒙皮是翻折形成的，没有对接缝，防止在飞行时出现风阻剥离蒙皮的问题；(2)在平尾成型固化成型时采用胶膜取代结构胶，避免产生溢胶导致固化后遗留在平尾内部的问题；(3)采用肋固化成型模具和平尾共固化成型模具，提高飞机平尾的制造效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是蒙皮结构示意图；

图2是泡沫芯模结构示意图；

图3是成型底模结构示意图；

图4是平尾固定在固定座上结构示意图；

图5是平尾结构示意图。

附图标记说明：1蒙皮；2泡沫芯模；3成型底模；4型腔；5肋，5-1圆孔；6泡沫条；7加压板；8固定座。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

实施例：

如图1-5所示，本实施例提供了一种飞机平尾制造方法，包括以下步骤：

S1，蒙皮1制作：

①在平台上铺贴预浸料，将铺放完成的预浸料铺层放置于预成型模具上；②将置于预成型模具上的所述预浸料铺层分别放置隔离膜、透气毡，然后进行密封，所述透气毡具有和真空泵连接的导气管；③将预成型模具加热，预热预浸料铺层，然后利用所述导气管对所述隔膜和所述预成型模具密封的所述预浸料铺层抽真空，所述预浸料铺层逐步完全贴合预成型模具，预成型完成，形成平尾形状；④所述预成型模具冷却，取出预浸料铺层成型后的蒙皮1。

所述预浸料铺层的宽度一般为75mm、150mm、300mm，厚度一般在0.12mm～0.2mm之间；所述预浸料铺层达到预成型温度后，将导气管与真空源连通，通过预成型设备控制气体流量，随着预成型设备内部的空气逐渐排出，预浸料铺层逐渐在预成型模具上随形，待预成型设备空气完全排出，达到真空状态，预浸料铺层完全贴合预成型模具，预浸料铺层完成预成型；所述热隔膜预成型过程完成后，预浸料铺层冷却至可操作温度后，拆除热隔膜预成型封装，取出在预成型模具随形的复合材料预成型平尾蒙皮1。

如图2-3所示，S2，肋5批量成型：

①将多个泡沫芯模2放在烘箱中进行干燥处理；②在多个所述泡沫芯模2上铺贴预浸料铺层；③成型底模3为含有数个和所述泡沫芯模2形状一致的型腔4，将多个所述表面铺贴预浸料铺层的所述泡沫芯模2压入所述型腔4内；④将所述成型底模3制袋抽真空并放入烘箱中进行固化处理；⑤固化后将所述泡沫芯模2从所述型腔4内取出，去除所述泡沫芯模2，得到预浸料固化成型后的肋5。

所述泡沫芯模2在烘箱中进行干燥处理后，在烘干的所述泡沫芯模2上按设计好的铺层数、铺层角度进行预浸料的铺贴，保证所述泡沫芯模2表面没有褶皱产生，铺贴完成后利用单压板将在所述泡沫芯模2上铺贴完成的预浸料铺层一并压入成型底模3上的型腔4内，所述成型底模3上开有N个型腔4，可以1次成型N个肋5，成型效率大大提高；放置完成后整体打袋抽真空送入烘箱中固化处理，固化完成待降至可操作温度后，进行脱膜，完成切边，肋5批量化成型完成。

如图4-5所示，S3，平尾成型：

①将放置在所述蒙皮1内最外侧端肋5最低点开1/4英寸的圆孔5-1，作为排水孔，内侧肋5开有1英寸的圆孔5-1，作为减轻孔和真空袋通过孔，固化前提前通过圆孔5-1放入异形真空袋；在蒙皮1上手工画线，确保肋5的正确位置；②将多个所述肋5的缘条上铺一层胶膜并放入所述蒙皮1内，在所述蒙皮1的封口处放入泡沫条6，所述泡沫条6配合区均铺放一层胶膜；③将多个所述肋5排放在所述蒙皮1内对应手工画线位置处；④将包覆所述肋5的蒙皮1放置在固定座8上，所述固定座8上设置有加压板7，所述加压板7为多个，多个所述加压板7加压在所述蒙皮1上并与所述肋5对应；⑤在蒙皮1外侧打袋和内侧异形真空袋形成内外袋，整个固定座8放入烘箱，抽真空施加压力，完成固化；⑥固化后除去加压板7，边缘修边打磨，最后在所述泡沫条6外端裸露处、所述最外侧端肋5和所述蒙皮1之间的缝隙涂覆结构胶，得到成型平尾。

将所述蒙皮1翻折成平尾形状，在平尾迎风一端的蒙皮1是翻折的，一体化不需要缝合，结构化强，不会在飞行时产生风阻剥离蒙皮1的问题；将包覆所述肋5的蒙皮1放置在固定座8上，并用多个压板压住多个肋5缘条和所述蒙皮1对应位置处，保证所述蒙皮1和所述肋5缘条位置处的粘接固化效果；所述最外侧端肋5和所述蒙皮1之间的缝隙涂覆结构胶，防止风阻致使所述端肋5和所述蒙皮1剥离；在所述泡沫条6上用涂覆结构胶，用泡沫条6封住所述蒙皮1的封口处，并用结构胶涂覆阻止泡沫和外界空气、水等接触。

所述预浸料铺层采用自动铺带机铺贴，所述自动铺带机铺贴预浸料铺层成型精度较高、质量较好，可有效避免人为夹杂、污染等缺陷，且可有效减少操作人员数量，降低人工成本。

如图1所示，蒙皮1制作中可以单个铺贴，或一次铺贴成型N个蒙皮1后进行机械裁剪，这样可以节省时间，提高工作效率。蒙皮1制作中通过热隔膜预成型设备加热模块对预成型模具进行加热，升温速率控制在0.5～2℃/min，稳定温度根据成型工艺要求选择在40～90℃，保证蒙皮1成型固化的质量。

批量肋5成型中泡沫芯模2在烘箱干燥时，保证表面空气能够循环，烘干后的泡沫芯模2立即密封在密封袋内，防止所述泡沫芯模2裸露在空气中再次沾上水后不方便进行缘条上预浸料的铺层。

如图4所示，所述型腔4贯穿所述成型底模3，成型底模3整体放置于固化平台上，便于脱膜。所述泡沫芯模2的厚度大于所述型腔4的深度约1mm左右，可以保证单压板的压力完全施加到所述泡沫芯模2上，保证所述泡沫芯模2压实在所述型腔4内。

步骤S2③中采用单压板将表面铺贴预浸料铺层的所述泡沫芯模2压入所述型腔4内，然后采用厚度为20-40mm厚的总压钢板压实，钢板质量大，可施加足够大的固化压力。

步骤S2④中真空压力小于-0.095Mpa，将铺贴预浸料铺层后的所述泡沫芯模2放置在成型底模3上的型腔4内，完成后整体打袋抽真空送入烘箱，固化过程中保证真空袋内真空压力小于-0.095Mpa,且所述泡沫芯模2在固化过程中可以发生膨胀，固化过程中可以获得比真空更大的压力，可以保证肋5成型的致密性和无损质量。

所述肋5的缘条上铺胶膜前对肋5的缘条进行打磨处理，去除表层树脂层，以便在缘条上铺放胶膜后和蒙皮1之间粘接固化。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种飞机平尾制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，蒙皮(1)制作：

①在平台上铺贴预浸料，将铺放完成的预浸料铺层放置于预成型模具上；

②将置于预成型模具上的所述预浸料铺层分别放置隔离膜、透气毡，然后进行密封，所述透气毡具有和真空泵连接的导气管；

③将预成型模具加热，预热预浸料铺层，然后利用所述导气管对所述隔膜和所述预成型模具密封的所述预浸料铺层抽真空，所述预浸料铺层逐步完全贴合预成型模具，预成型完成，形成平尾形状；

④所述预成型模具冷却，取出预浸料铺层成型后的蒙皮(1)；

S2，肋(5)批量成型：

①将多个泡沫芯模(2)放在烘箱中进行干燥处理；

②在多个所述泡沫芯模(2)上铺贴预浸料铺层；

③成型底模(3)为含有数个和所述泡沫芯模(2)形状一致的型腔(4)，将多个所述表面铺贴预浸料铺层的所述泡沫芯模(2)压入所述型腔(4)内，；

④将所述成型底模(3)制袋抽真空并放入烘箱中进行固化处理；

⑤固化后将所述泡沫芯模(2)从所述型腔(4)内取出，去除所述泡沫芯模(2)，得到预浸料固化成型后的肋(5)；

S3，平尾成型：

①将放置在所述蒙皮(1)内最外侧端肋(5)最低点开1/4英寸的圆孔(5-1)，作为排水孔，内侧肋(5)开有1英寸的圆孔(5-1)，作为减轻孔和真空袋通过孔，固化前提前通过圆孔(5-1)放入异形真空袋；在蒙皮(1)上手工画线，确保肋(5)的正确位置；

②将多个所述肋(5)的缘条上铺一层胶膜并放入所述蒙皮(1)内，在所述蒙皮(1)的封口处放入泡沫条(6)，所述泡沫条(6)配合区均铺放一层胶膜；

③将多个所述肋(5)排放在所述蒙皮(1)内对应手工画线位置处；

④将包覆所述肋(5)的蒙皮(1)放置在固定座(8)上，所述固定座(8)上设置有加压板(7)，所述加压板(7)为多个，多个所述加压板(7)加压在所述蒙皮(1)上并与所述肋(5)对应；

⑤在蒙皮(1)外侧打袋和内侧异形真空袋形成内外袋，整个固定座(8)放入烘箱，抽真空施加压力，完成固化；

⑥固化后除去加压板(7)，边缘修边打磨，最后在所述泡沫条(6)外端裸露处、所述最外侧端肋(5)和所述蒙皮(1)之间的缝隙涂覆结构胶，得到成型平尾。

2.根据权利要求1所述的一种飞机平尾制造方法，其特征在于，所述预浸料铺层采用自动化铺贴。

3.根据权利要求1所述的一种飞机平尾制造方法，其特征在于，蒙皮(1)制作中可以单个铺贴，或一次铺贴成型N个蒙皮(1)后进行机械裁剪。

4.根据权利要求1所述的一种飞机平尾制造方法，其特征在于，蒙皮(1)制作中通过热隔膜预成型设备加热模块对预成型模具进行加热，升温速率控制在0.5～2℃/min，稳定温度根据成型工艺要求选择在40～90℃。

5.根据权利要求1所述的一种飞机平尾制造方法，其特征在于，批量肋(5)成型中泡沫芯模(2)在烘箱干燥时，保证表面空气能够循环，烘干后的泡沫芯模(2)立即密封在密封袋内。

6.根据权利要求1所述的一种飞机平尾制造方法，其特征在于，所述型腔(4)贯穿所述成型底模(3)。

7.根据权利要求1所述的一种飞机平尾制造方法，其特征在于，所述泡沫芯模(2)的厚度大于所述型腔(4)的深度。

8.根据权利要求1所述的一种飞机平尾制造方法，其特征在于，步骤S2③中采用单压板将表面铺贴预浸料铺层的所述泡沫芯模(2)压入所述型腔(4)内，然后采用厚度为20-40mm厚的总压钢板压实。

9.根据权利要求1所述的一种飞机平尾制造方法，其特征在于，步骤S2④中真空压力小于-0.095Mpa。

10.根据权利要求1所述的一种飞机平尾制造方法，其特征在于，所述肋(5)的缘条上铺胶膜前对肋(5)的缘条进行打磨处理，去除表层树脂层。

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