CN204507244U - 飞行器复合材料部件和飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种飞行器复合材料部件和飞行器，复合材料部件包括第一蒙皮和第二蒙皮，第一蒙皮和第二蒙皮在接合部处接合以形成大致楔形的空间。该空间包括第一空间和第二空间，在第一空间和第二空间中分别填充有不同的第一支撑件和第二支撑件。此外，本实用新型还提供一种包括上述飞行器复合材料部件的飞行器。

Description

飞行器复合材料部件和飞行器

技术领域

本实用新型涉及一种飞行器复合材料部件以及包括该飞行器复合材料部件的飞行器。

背景技术

本部分的内容仅提供了与本公开相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

通常，飞行器的诸如机翼等部件包括上蒙皮和下蒙皮，上蒙皮和下蒙皮之间限定有一定空间。如果上蒙皮和下蒙皮发生变形，则会影响气流特性，从而影响飞行器的飞行性能。为了加强上蒙皮和下蒙皮之间的强度以防止上蒙皮和下蒙皮发生变形，通常在上蒙皮与下蒙皮之间填充有支撑结构，诸如，蜂窝结构。

然而，在上蒙皮和下蒙皮之间填充蜂窝结构的过程中发现，如果蜂窝结构的厚度小于3mm，则蜂窝结构在例如固化期间容易碎裂。因此，不太可能在由上蒙皮和下蒙皮限定的整个空间中填满蜂窝结构。例如，在扰流板或下垂板的尾缘处，由上蒙皮和下蒙皮限定的大致楔形空间具有很小的尺寸，例如，从上蒙皮至下蒙皮测得的高度小于3mm。因此，不适于在如此小的空间中填充蜂窝结构。由此，靠近尾缘的上蒙皮和下蒙皮的结构特性较差，容易发生变形。

因此，本领域中期望提供一种有效、全面地支撑蒙皮防其变形的飞行器复合材料部件。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种有效、全面支撑蒙皮防其变形的飞行器复合材料部件。

本实用新型的另一个目的是提供一种成本较低和/或重量较轻的飞行器复合材料部件。

本实用新型的又一个目的是提供一种简化加工工艺的飞行器复合材料部件。

本实用新型的再一个目的是提供一种包括上述飞行器复合材料部件的飞行器。

上述目的中的一个或多个可以通过下述方案实现：一种飞行器复合材料部件包括第一蒙皮和第二蒙皮，第一蒙皮和第二蒙皮在接合部处接合以形成大致楔形的空间。该空间包括第一空间和第二空间，在第一空间和第二空间中分别填充有不同的第一支撑件和第二支撑件。

采用上述方案，第一空间和第二空间可以根据例如其受力情况来选择第一支撑件和第二支撑件的材料和/或结构，因此可以提高材料的利用效益。例如，在第一空间和第二空间中尺寸较小的一者中可以填充容易加工成形或固化成形的支撑件，由此可以减轻飞行器复合材料部件的人工操作负荷、缩短制造周期以及降低制造成本。此外，还可以在第一空间或第二空间中填充轻质或成本较低的支撑件，由此减轻整个飞行器复合材料部件的重量。而且，可以在第一空间和第二空间中的邻近接合部的一者中填充密封、防水等性能优良的支撑件。简言之，第一支撑件构造成与第二支撑构件在结构、构造或材料等方面可以不同。

第二支撑件可以为一体式构件。因此，可以采用容易一次成型、有利于固化和定位的材料来形成第二支撑件。例如，第二支撑件可以包括ROHACELL泡沫构件或硅橡胶构件。

可选地，可以在所述第二支撑件与所述第一蒙皮和/或所述第二蒙皮之间设置中介层。所述中介层可以至少包覆所述第二支撑件的邻近所述接合部的部分，或者可以包覆整个所述第二支撑件。由此，通过选择中介层的材料可以保护第二支撑件，同时可以改善蒙皮的密封、粘结、防水等性能。

此外，第二支撑件可以包括叠置的多个层片。优选地，多个层片具有相同的厚度。例如，多个层片的厚度可以在0.2mm至0.5mm的范围内。在该情况下，第二支撑件可以包括玻璃纤维材料构件或碳纤维材料构件。

优选地，第二空间相比于第一空间更靠近接合部，并且第二支撑件构造成具有强度比第一支撑件低的结构。例如，第一支撑件可以包括蜂窝结构，而第二支撑件可以由低密度材料制成，由此可以减轻飞行器复合材料的重量。

另外，在第一空间与第二空间之间的界面处的从所述第一蒙皮至所述第二蒙皮测得的高度可以在3mm至5mm的范围内。

上述飞行器复合材料部件可以包括扰流板或下垂板。

此外，本实用新型还提供一种包括上述飞行器复合材料部件的飞行器。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本实用新型的一个或几个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解，其中：

图1是飞行器的立体结构示意图，其大体示出了扰流器与下垂板；

图2是根据本实用新型实施方式的飞行器复合材料部件的部分剖面示意图；

图3是根据本实用新型另一实施方式的飞行器复合材料部件的部分剖面示意图；以及

图4是图3中I部的放大示意图。

具体实施方式

下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本实用新型及其应用或用法的限制。在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件，因此相同部件的构造将不再重复描述。

下面参照附图1至4对根据本实用新型的飞行器复合材料部件以及飞行器进行详细说明。

如图1所示，飞行器1包括机翼10和机身20。在机翼10上设置有多个扰流板16和下垂板13。例如，飞行器10包括14个扰流板和2个下垂板。下垂板13相比于扰流板16更靠近机身20。下垂板13和扰流板16相对于机翼10的主体可以相对枢转运动。下垂板13和扰流板16通过所述运动可以调节气流流线而改变空气动力特性，由此改变飞行器的操作特性。因此，下垂板13和扰流板16是用于调节飞行器的操作性能的重要部件。

下面以下垂板为例来说明根据本实用新型的飞行器复合材料部件。然而，本领域普通技术人员应理解的是，本实用新型的飞行器复合材料部件同样适用于扰流板或飞行器的其他合适部件。

参见图2，图2为飞行器的下垂板(即，根据本实用新型的飞行器复合材料部件)100的部分剖面示意图。如图所示，下垂板100包括上蒙皮110和下蒙皮120。上蒙皮110和下蒙皮120在尾缘160和前缘(未示出)处接合。图2中仅示出了下垂板的靠近尾缘的部分。在图示的实施方式中，在上蒙皮110与下蒙皮120之间限定了大致楔形的空间140。本文中，可以将尾缘和前缘称为接合部。

根据飞行器的翼型可知，通常，上蒙皮110和下蒙皮120在前缘附近的曲率较大，而在尾缘160附近的曲率较小。因此，在邻近尾缘处的楔形空间的尺寸更小，如图所示。

在下垂板100的由上蒙皮和下蒙皮限定的内部空间中填充蜂窝结构以对上蒙皮和下蒙皮进行支撑，从而防止上蒙皮和下蒙皮发生变形。然而，蜂窝结构在尺寸较小的空间——例如高度小于3mm的空间——中不易固化成形，而是容易碎裂。特别地，在空间140的邻近尾缘160的部分中不宜填充蜂窝结构，因此位于该部分空间中的蒙皮没有得到良好的支撑。

为此，在本实用新型中，将空间140划分为第一空间140a和第二空间140b。在图示的实施方式中，第二空间140b相比于第一空间140a更靠近尾缘160，因此第二空间140b的尺寸比第一空间140a的尺寸更小。在第一空间140a与第二空间140b之间的界面处的从第一蒙皮110至第二蒙皮120测得的高度H在大致3mm至大致5mm的范围内。本领域普通技术人员应理解的是，此处提及的高度H的范围可以根据具体应用情况而发生变化。本文中提及的空间的“高度”指的是从上蒙皮110至下蒙皮120在与上蒙皮110和下蒙皮120的对称轴线C1大致垂直的方向上测得的高度，如图2所示的高度H。

为便于描述，将上蒙皮110的位于第一空间140a的部分称为第一上蒙皮部110a，将上蒙皮110的位于第二空间140b的部分称为第二上蒙皮部110b。类似地，将下蒙皮120的位于第一空间140a的部分称为第一下蒙皮部120a，将下蒙皮120的位于第二空间140b的部分称为第二下蒙皮部120b。

可以将蜂窝结构130(本文中还称为第一支撑件)设置在具有较大尺寸的第一空间140a中。另外，根据本实用新型，可以在第二空间140b中填充除蜂窝结构之外的成本较低且制造工艺简单的第二支撑件150。

设置在第一空间140a中的第一支撑件130可以对第一上蒙皮部110a和第一下蒙皮部120a进行支撑以防其变形。例如，第一支撑件130可以是蜂窝结构或包括蜂窝结构的其他支撑件。

设置在第二空间140b中的第二支撑件150可以对第二上蒙皮部110b和第二下蒙皮部120b进行支撑以防其变形。

因此，本实用新型通过第一支撑件130和第二支撑件150可以更加有效地支撑上蒙皮110和下蒙皮120。

可以在第二空间140b中填充或铺设成本较低、重量较轻、容易加工制造的材料，由此使整个下垂板100的成本较低、重量较轻且容易加工制造。另外，在制造第二支撑件150时也可以降低公差要求，由此进一步降低制造成本。

第二支撑件150可以由低密度的材料制成，或者由具有生产效益的材料或结构制成，由此可以减小下垂板的制造周期和制造成本。选择第二支撑件150的材料或结构时可以考虑下列因素中的至少一项：轻质，低成本，制造工艺简单，方便固化和定位，以及制造时具有较低的公差要求等。此外，第二支撑件150可以构造成其强度比第一支撑件130的强度低。

例如，第二支撑件150由选自下列项中的至少一者制成：硅橡胶、玻璃纤维材料、低密度的碳纤维材料以及ROHACELL泡沫。其中，ROHACELL泡沫重量较轻，在制造过程中能够使面层和结构芯材胶接一步完成从而能够缩短制造周期，并且可以适应于各种固化工艺。

如图2所示，可以采用例如ROHACELL泡沫一体地形成充满整个第二空间140b的第二支撑件150。这样，第二支撑件150的重量较轻，加工容易，且成本较低。

可选地，可以在第二支撑件150与第二上蒙皮部110b和/或第二下蒙皮部120b之间设置有中介层180。通过构造中介层180可以改善下垂板100的不同性能。例如，将中介层180构造成至少包覆第二支撑件150的邻近尾缘的部分，或者包覆整个第二支撑件150，由此可以保护第二支撑件150。在这种情况下，中介层180可以由密封或防水性能好的材料构成，由此可以改善下垂板100的密封或防水性能。另外，中介层180可以由具有与第二支撑件150和蒙皮良好接合的材料构成，由此可以改善第二支撑件150与蒙皮之间的接合性能。

此外，如图3所示，还可以将第二支撑件150构造成层叠结构。具体地，第二支撑件150可以包括叠置的多个层片155，多个层片155可以例如胶接在一起从而充满整个第二空间140b。各个层片155可以由相同的材料制成，或者由不同的材料制成。优选地，各个层片155的厚度可以是相同的，这样有利于确定相邻层片155之间的步长S。

如图所示，上蒙皮110和下蒙皮120在尾缘160处接合，由此形成的第二空间140b具有大致三角形或大致楔形的截面。在图示的实施方式中，先在上蒙皮150上开始铺设第一层片，依次在铺设好的层片上铺设另一层片，直到将整个第二空间140b铺满层片。如图4所示，第一层片延伸至下蒙皮120的位置1。沿平行于上蒙皮110的方向从下蒙皮120的位置1至尾缘160测得的距离为步长S。可以根据步长S来确定铺设层片的数量。优选地，对于下垂板和扰流板而言，层片155可以由低密度的碳纤维材料制成，并且具有大致0.254mm的厚度，因此在第二空间140b中可以设置大致10个层片155。优选地，层片155的厚度可以在0.2mm至0.5mm的范围内。本领域普通技术人员应理解是，该示例中的厚度值或层片的数量仅仅是为了说明本实用新型，而不是对其进行限制。本文中所述的参数可以根据具体应用情况而变化。

虽然上面以下垂板为例对实用新型进行了详细说明，但应理解的是，本实用新型适用于飞行器中的具有较小空间、需要对蒙皮提供支撑作用的任何部件。

本领域技术人员应理解的是，本实用新型不局限于上述和图示的具体结构，而是可以对其做出很多改变。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。本实用新型的保护范围应由所附的权利要求进行限定。

Claims (16)

1.一种飞行器复合材料部件，其包括第一蒙皮(110)和第二蒙皮(120)，所述第一蒙皮(110)和所述第二蒙皮(120)在接合部(160)处接合以形成大致楔形的空间(140)，其特征在于，

所述空间(140)包括第一空间(140a)和第二空间(140b)，

在所述第一空间(140a)和所述第二空间(140b)中分别填充有不同的第一支撑件(130)和第二支撑件(150)。

2.如权利要求1所述的飞行器复合材料部件，其中，所述第二支撑件(150)为一体式构件。

3.如权利要求2所述的飞行器复合材料部件，其中，在所述第二支撑件(150)与所述第一蒙皮(110)和/或所述第二蒙皮(120)之间设置有中介层(180)。

4.如权利要求3所述的飞行器复合材料部件，其中，所述中介层(180)至少包覆所述第二支撑件(150)的邻近所述接合部(160)的部分。

5.如权利要求4所述的飞行器复合材料部件，其中，所述中介层(180)包覆整个所述第二支撑件(150)。

6.如权利要求2所述的飞行器复合材料部件，其中，所述第二支撑件(150)包括ROHACELL泡沫构件或硅橡胶构件。

7.如权利要求1所述的飞行器复合材料部件，其中，所述第二支撑件(150)包括叠置的多个层片(155)。

8.如权利要求7所述的飞行器复合材料部件，其中，所述多个层片(155)具有相同的厚度。

9.如权利要求8所述的飞行器复合材料部件，其中，所述多个层片(155)的厚度在0.2mm至0.5mm的范围内。

10.如权利要求7所述的飞行器复合材料部件，其中，所述第二支撑件(150)包括玻璃纤维材料构件或碳纤维材料构件。

11.如权利要求1所述的飞行器复合材料部件，其中，所述第二空间(140b)相比于所述第一空间(140a)更靠近所述接合部(160)，并且所述第二支撑件(150)构造成具有强度比所述第一支撑件(130)低的结构。

12.如权利要求1所述的飞行器复合材料部件，其中，所述第一支撑件(130)包括蜂窝结构。

13.如权利要求1所述的飞行器复合材料部件，其中，所述第一支撑件(130)构造成与所述第二支撑构件(150)在结构、构造或材料方面不同。

14.如权利要求1至13中任一项所述的飞行器复合材料部件，其中，在所述第一空间(140a)与所述第二空间(140b)之间的界面处的从所述第一蒙皮(110)至所述第二蒙皮(120)测得的高度在3mm至5mm的范围内。

15.如权利要求14所述的飞行器复合材料部件，其中，所述飞行器复合材料部件包括扰流板或下垂板。

16.一种飞行器，其特征在于，所述飞行器包括如权利要求1至15中任一项所述的飞行器复合材料部件。