CN201745741U - 一种复合材料机身整体薄壁结构 - Google Patents

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李厚顺
郭永祥
马志强
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Abstract

本实用新型属于复合材料机身结构设计,涉及一种新型低成本复合材料整体薄壁结构。本实用新型复合材料机身整体薄壁结构,由整体壁板和若干加强筋条组成,所述加强筋条为帽形筋条,先单独成型,然后通过胶接的方式平行设置在整体壁板上。本实用新型结构成本低、重量轻、形式简单、传力路线清晰,能以较轻的重量来满足结构刚度、强度的需求,很好的体现了复合材料在整体成型、比强度高、比刚度高等方面的优势,也很好的解决了复合材料成本高的劣势。适于各类飞机的发动机罩、翼身整流罩、机身蒙皮、翼面等结构上使用,可有效的达到减重效果。

Description

一种复合材料机身整体薄壁结构
技术领域
本实用新型涉及复合材料机身结构设计,特别是关于一种新型低成本复合材料整体薄壁结构。
背景技术
复合材料的应用对飞机结构轻质化、小型化和高性能化起着至关重要的作用。随着先进复合材料及其加工技术的快速进步,在飞机制造领域,新型飞机设计开始越来越多地采用先进复合材料。因此,复合材料的结构设计显得尤为重要。
目前,国内外通用飞机的发动机罩等结构均采用了复合材料,但是均采用的以下结构形式是:
1、层压结构,此类结构采用局部加厚的形式来加强,这种结构形式若要满足其刚度要求,付出的重量代价太大。
2、夹层结构,此类结构在复合材料的结构设计中,也是一种常见的结构,它由内外面板和蜂窝芯组成,整体一次成型,它最大优点就是能以较小的重量提供较大的弯曲刚度和强度,但是此类结构需在高温高压下成型,对工艺水平、设备有很高的要求,成本太高。
目前,复合材料面临的一个突出问题是工艺复杂、成本过高,这在一定程度上限制了复合材料在飞机上的进一步扩大应用。
发明内容
本实用新型目的:
提供一种成本低、重量轻、形式简单可靠、传力合理的复合材料机身整体薄壁结构。
本实用新型的技术方案:一种复合材料机身整体薄壁结构,其由整体壁板和若干加强筋条组成,所述加强筋条通过胶接的方式设置在整体壁板上,且所述加强筋条为帽形筋条。
所述整体壁板分成普通区和连接区,其中,连接区设置在普通区的周边,所述加强筋条设置在整体壁板的普通区上。
所述整体壁板的普通区厚度为四层,厚度为0.8mm,连接区为八层,厚度为1.6mm,厚度公差为10%。
所述加强筋条的厚度仅为四层,厚度为0.8mm,厚度公差为10%。
所述若干加强筋条之间相互平行。
所述加强筋条的厚度为0.8mm,帽形高度为20mm,帽形开口处的尺寸为70mm,加强筋条帽形两侧的边缘尺寸为20mm。所述加强筋条的帽形边缘的倒角为120度。
所述连接区的宽度为40mm。
本实用新型的优点:本实用新型复合材料机身整体薄壁结构采用类似加筋壁板的结构形式,壁板厚度只有四层,重量很轻;选取的帽形筋条相对于T形或是工形筋条,能以更小的重量提供更大的刚度,能给薄壁提供更大的刚度支持,相比于直接采用层压板加厚来提高刚度的形式,具有明显的减重优势。而且所述复合材料机身整体薄壁结构的铺层结构形式简单可靠、加工方便、工艺简单,且选用的材料为低温成型的玻璃布,成型时不需进热压罐,因此成本较低。因此本实用新型复合材料机身整体薄壁结构成本低、重量轻、形式简单可靠、传力合理,具有较大的实际应用价值。
附图说明
图1是是本实用新型复合材料机身整体薄壁结构一较佳实施方式的示意图;
图2是图1中整体壁板的结构示意图;
图3是图1整体壁板的局部剖视图;
图4是图1中筋条的结构示意图;
图5是筋条的截面图;
图6是筋条的铺层结构图,
其中,1-整体壁板、2-加强筋条、3-普通区、4-连接区。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步的说明:
请参阅图1,其是本实用新型复合材料机身整体薄壁结构一较佳实施方式的示意图。所述复合材料机身整体薄壁结构由整体壁板1和若干加强筋条2组成。所述整体壁板1和加强筋条2所选的材料为玻璃布,均为层压结构,二者先单独固化成型,然后将加强筋条2平行胶接固定在整体壁板1的普通区3上。
请同时参阅图2,其是图1中整体壁板的结构示意图。所述整体壁板1为玻璃布层压结构,整体一次成型,分成普通区3和连接区4,其中,连接区4设置在普通区3的四周,且连接区4的宽度为40mm。
再请参阅图3,其是所述整体壁板的局部剖视图。所述普通区3的厚度仅为四层,厚度为0.8mm,每层为0.2mm,厚度公差为10%。所述连接区4为八层,厚度为1.6mm,厚度公差也为10%,整个整体壁板1呈边缘厚,中间薄的结构。
请参阅图4,其是图1中加强筋条的结构示意图。所述加强筋条2为玻璃布层压结构的帽形筋条。请同时参阅图5和图6,其中图5是所述加强筋条2的截面图,图6是所述加强筋条的铺层示意图。本实施方式中,所述加强筋条2由4层玻璃布铺叠而成,总的厚度为0.8mm,帽形高度为20mm,帽形开口处的尺寸为70mm,筋条2帽形两侧的边缘尺寸为20mm,帽形边缘的倒角为120度。
本实用新型若干加强筋条通过胶接方式平行设置在整体壁板结构上,可以有效提高整体壁板的刚度,且传力合理,传力路线清晰,具有较大的维形作用。而且由于筋条体积小,重量轻,相比于直接采用层压板加厚来提高刚度的形式,具有明显的减重优势。同时所述复合材料机身整体薄壁结构形式简单可靠、加工方便、工艺简单,且选用的材料为低温成型的玻璃布材料,成型时不需进热压罐,因此成本较低。
本实用新型复合材料机身整体薄壁结构可用于飞机的非承力部件,例如发动机罩、翼身整流罩之类的次要部件。此类结构不参与飞机总体受力,主要是起维形作用,所以壁板和筋条的厚度都非常薄,因此重量较轻。另外,也可以用于飞机的主承力部件,例如机身壁板和翼面等主要部件,能满足飞机的强度、刚度需求。综上所述本实用新型复合材料机身整体薄壁结构简单可靠、重量轻、传力合理、能满足飞机刚度需求、成本较低,具有较大的实际应用价值。

Claims (8)

1.一种复合材料机身整体薄壁结构,其特征在于:由整体壁板[1]和若干加强筋条[2]组成,所述加强筋条[2]通过胶接的方式设置在整体壁板[1]上,且所述加强筋条[2]为帽形筋条。
2.如权利1所述的一种复合材料机身整体薄壁结构,其特征在于:所述整体壁板[1]分成普通区[3]和连接区[4],其中,连接区[4]设置在普通区[3]的周边,所述加强筋条[2]设置在整体壁板[1]的普通区[3]上。
3.如权利2所述的一种复合材料机身整体薄壁结构,其特征在于:所述整体壁板[1]的普通区[3]厚度为四层,厚度为0.8mm,连接区[4]为八层,厚度为1.6mm,厚度公差为10%。
4.如权利3所述的一种复合材料机身整体薄壁结构,其特征在于:所述加强筋条[2]的厚度仅为四层,厚度为0.8mm,厚度公差为10%。
5.如权利4所述的一种复合材料机身整体薄壁结构,其特征在于:所述若干加强筋条[2]之间相互平行。
6.如权利1至5任一项所述的一种复合材料机身整体薄壁结构,其特征在于:所述加强筋条[2]的厚度为0.8mm,帽形高度为20mm,帽形开口处的尺寸为70mm,加强筋条[2]帽形两侧的边缘尺寸为20mm。
7.如权利6所述的一种复合材料机身整体薄壁结构,其特征在于:所述加强筋条[2]的帽形边缘的倒角为120度。
8.如权利7所述的一种复合材料机身整体薄壁结构,其特征在于:所述连接区[4]的宽度为40mm。
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