CN210235304U - 一种飞机复合材料机翼翼梁及翼根区连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种飞机复合材料机翼翼梁及翼根区连接结构，机翼翼梁为C型构型，由翼梁腹板、翼梁上缘条和翼梁下缘条构成，复合材料翼梁可采用手工铺贴、自动铺带结合热隔膜成型、自动铺丝等工艺制备。机翼翼梁与外翼壁板、连接接头均采用紧固件连接。机翼翼梁在翼根连接处，依据对接要求提前截止，不与翼根、翼肋或中央翼梁直接对接，同时对端头进行裁切，为避免载荷传递时在变截面区造成应力集中，对边缘区进行圆角处理。

Description

一种飞机复合材料机翼翼梁及翼根区连接结构

技术领域

本实用新型属于航空技术领域，具体涉及一种飞机复合材料机翼翼梁及翼根区连接结构。

背景技术

随着技术的发展，复合材料在飞机结构中的应用越来越多，可有效减轻飞机的重量，延长结构疲劳寿命，延长飞机正常检修的时间间隔。机翼翼梁连接结构形式一般有两种：一种为对接结构形式；另一种为搭接结构形式。目前现有机翼的连接形式更多的体现在金属翼梁连接上，翼梁间大多采用对接结构的连接形式，并设计梁对接接头与翼梁进行搭接。

飞机机翼采用复合材料结构后，由于复合材料本身属性，开口敏感性差，同时相对于金属翼梁，由于复合材料制造工艺的不稳定性，使得制造和装配精度难以控制，导致复合材料翼梁连接结构形式如沿用金属翼梁结构连接样式会增加对接接头精度要求，产生制造装配困难、疲劳寿命降低、腐蚀等问题，因此对机翼翼梁在连接区的设计提出了巨大的挑战，本实用新型通过对翼梁提前截止并在近连接区剪口设计，可有效改善传力路径，优化载荷传递效率，降低装配及密封难度。

现有机翼翼梁结构设计中，在翼根处涉及连接界面过多，包括：与机翼上下壁板、与根部翼肋、与中央翼翼梁等对接面。根据具体细节结构的不同，在连接面处可能使用带板或十字接头或三叉接头等形式；翼根连接区紧固件较多且规格较大，翼梁减重设计及紧固件排布难度较大；在机翼翼梁与机翼壁板、中央翼翼梁和根部翼肋腹板连接区域的刚度设计较大，相应传递载荷比例过高，不利于复合材料翼梁的设计。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种飞机复合材料机翼翼梁，所述机翼翼梁由翼梁腹板、翼梁上缘条和翼梁下缘条构成，所述翼梁上缘条、翼梁腹板和翼梁下缘条依次连接，一体成型为C型构型；

进一步地，所述机翼翼梁分别与机翼壁板和连接接头采用紧固件连接，所述机翼翼梁一端位于翼根连接处；

进一步地，所述机翼翼梁根据对接要求提前截止，不与翼根、翼肋或中央翼梁直接对接，同时对机翼翼梁的端头进行裁切，对机翼翼梁的边缘区进行圆角处理；

进一步地，所述翼梁腹板、翼梁上缘条和翼梁下缘条均使用复合材料，所述机翼翼梁采用手工铺贴、自动铺带结合热隔膜成型或自动铺丝工艺制备；

进一步地，一种飞机复合材料翼根区连接结构，所述翼根区连接结构包括机翼翼梁、机翼上壁板、机翼下壁板、翼根梁对接接头和中央翼，所述机翼上壁板位于翼梁上缘条上侧并与所述翼梁上缘条搭接，所述机翼下壁板位于翼梁下缘条下侧并与所述翼梁下缘条搭接，所述翼梁腹板通过翼根梁对接接头连接中央翼；

进一步地，所述翼根梁对接接头与翼梁腹板对接处单独设计对接接头，所述单独设计的设计对接接头可为对接带板；

进一步地，所述机翼上壁板和中央翼均为复合材料，所述翼根梁对接接头为带板、十字或三叉等构型，所述翼根梁对接接头的材料为铝合金或钛合金；

进一步地，所述翼根区连接结构还包括机翼壁板和翼梁缘条，所述机翼壁板位于翼梁缘条外侧并与翼梁缘条搭接；

进一步地，所述翼梁缘条进行剪口后与机翼壁板的长桁保留5mm以上间隙，剪口形状依据机翼壁板长桁的轮廓进行裁剪，剪口形式采用带弧度剪口设计；

进一步地，所述缘条和机翼壁板的组合形式包括翼梁上缘条与机翼上壁板组合和翼梁下缘条与机翼下壁板组合；

本实用新型的有益效果如下：

1、机翼翼梁在靠近翼根对接处提前截止并进行剪口设计，翼梁腹板仅与翼根梁对接接头对接，简化腹板传力路径和传载效率，将原有的弯剪耦合传载简化为纯剪传载；

2、梁缘条仅与机翼壁板连接，简化缘条传力路径和传载效率，将原有的弯剪耦合传载简化为传载弯矩，避免了R区的应力集中风险。对接界面的减少可以减少紧固件数量，降低装配难度，降低结构重量；

3、改善翼梁载荷传递，简化连接设计，降低装配及密封难度。

附图说明

图1为本实用新型所述飞机机翼翼梁及翼根区连接结构图；

图2为本发明所述机翼翼梁及翼根区连接结构图；

图3位本发明所述中所述对翼梁端头剪口的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。下面为本实用新型所举出最佳实施例：

如图1-图3所示，本实用新型提供一种飞机复合材料机翼翼梁及翼根区连接结构，如图1所示，机翼翼梁为C型构型，由翼梁腹板1、翼梁上缘条2.1、翼梁下缘条2.2构成，复合材料翼梁可采用手工铺贴、自动铺带结合热隔膜成型、自动铺丝等工艺制备。机翼翼梁与机翼壁板、连接接头均采用紧固件连接。机翼翼梁在翼根连接处，依据对接要求提前截止，不与翼根、翼肋或中央翼梁直接对接，同时对端头进行裁切，为避免载荷传递时在变截面区造成应力集中，对边缘区进行圆角处理。如图2所示，机翼对接翼根时，通过翼根梁对接接头4连接翼梁腹板1与中央翼5，翼根梁对接接头4与翼梁腹板1另外设计对接带板或其他连接件，此处不做限制。翼梁上缘条2.1与机翼上壁板3.1连接，翼梁下缘条2.2与机翼下壁板3.2连接。连接方式均采用紧固件连接，在对接处翼梁腹板仅与翼根梁对接接头连接，仅传递剪切载荷。 如图3所示，机翼壁板3与翼梁上缘条2连接，在对翼梁端头剪口时，应保证翼梁缘条2裁剪后与机翼上壁板长桁6保留5mm以上间隙，防止干涉。通常根据结构设计的需要，为防止翼根处载荷过大，可设计连接角盒等连接件连接翼梁缘条2与机翼上壁板长桁6或机翼上壁板长桁6和壁板连接带板以及翼根梁对接接头4连接翼梁腹板1，但该连接需求与具体结构相关，不影响本专利翼梁结构设计，此处不做限制。

结合图1、图2进一步说明，在机翼翼梁进行翼根装配时翼梁腹板仅与翼根梁对接接头连接，该处连接设计仅需考虑翼梁腹板和翼根对接接头站位面，翼梁缘条仅与机翼蒙皮连接，仅需考虑梁缘条外形面与机翼蒙皮内形面的轮廓度。相对于传统翼根的翼梁连接设计，需要进行匹配的对接面大大减少，装配及密封难度大幅降低。本实用新型翼梁提前截止设计，将传统翼根梁对接接头与翼梁缘条腹板搭接设计改为对接设计。该处连接设计仅需考虑翼梁腹板和翼根对接接头站位面，优化对接界面，提高装配精度，避免对接处加垫影响结构性能。提前截止可降低翼梁在翼根区厚度，避免大量使用大尺寸紧固件，进一步降低制造风险和紧固件装配难度，延长结构寿命。腹板和缘条剪口设计，降低该区域设计刚度，简化结构传力，降低复材破坏风险。简化梁缘条在翼根处连接形式，翼梁缘条仅与机翼蒙皮连接，仅需考虑梁缘条外形面与机翼蒙皮内形面的轮廓度，同时缘条剪口从空间上利于壁板长桁凸缘的设计，并实现翼梁结构减重。带弧度剪口设计：剪口区在腹板、R区、缘条均采用圆角弧线过渡，便于减小传载时的应力集中。

以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种飞机复合材料机翼翼梁，其特征在于，所述机翼翼梁由翼梁腹板(1)、翼梁上缘条(2.1)和翼梁下缘条(2.2)构成，所述翼梁上缘条(2.1)、翼梁腹板(1)和翼梁下缘条(2.2)依次连接，一体成型为C型构型。

2.根据权利要求1所述的机翼翼梁，其特征在于，所述机翼翼梁分别与外翼壁板和连接接头采用紧固件连接，所述机翼翼梁一端位于翼根连接处。

3.根据权利要求1所述的机翼翼梁，其特征在于，所述机翼翼梁不与翼根、翼肋或中央翼梁直接对接，所述机翼翼梁的端头为裁切后的端头，所述机翼翼梁的边缘区为圆角处理后的边缘区。

4.根据权利要求1所述的机翼翼梁，其特征在于，所述翼梁腹板(1)、翼梁上缘条(2.1)和翼梁下缘条(2.2)均为复合材料，所述机翼翼梁通过手工铺贴、自动铺带结合热隔膜成型或自动铺丝工艺制备。

5.一种飞机复合材料机翼翼根区连接结构，基于上述权利要求1-4之一所述的机翼翼梁，其特征在于，所述机翼翼根区连接结构包括机翼翼梁、外翼上壁板(3.1)、外翼下壁板(3.2)、翼根梁对接接头(4)和中央翼(5)，所述外翼上壁板(3.1)位于翼梁上缘条(2.1)上侧并与所述翼梁上缘条(2.1)搭接，所述外翼下壁板(3.2)位于翼梁下缘条(2.2)下侧并与所述翼梁下缘条(2.2)搭接，所述翼梁腹板(1)通过翼根梁对接接头(4)连接中央翼(5)。

6.根据权利要求5所述的机翼翼根区连接结构，其特征在于，所述翼根梁对接接头(4)与翼梁腹板(1)对接处单独设计对接接头，所述单独设计的对接接头可为对接带板。

7.根据权利要求6所述的机翼翼根区连接结构，其特征在于，所述外翼上壁板(3.1)和中央翼(5)均为复合材料，所述翼根梁对接接头(4)为带板、十字或三叉等构型，所述翼根梁对接接头(4)的材料为铝合金或钛合金。

8.根据权利要求7所述的机翼翼根区连接结构，其特征在于，所述机翼翼根区连接结构还包括机翼壁板(3)和翼梁缘条(2)，所述机翼壁板(3)位于翼梁缘条(2)外侧并与翼梁缘条(2)搭接。

9.根据权利要求8所述的机翼翼根区连接结构，其特征在于，翼梁缘条(2)进行剪口后与外翼壁板的长桁(6)保留5mm以上间隙，剪口形状依据外翼壁板长桁(6)的轮廓进行裁剪，剪口形式采用带弧度剪口设计。

10.根据权利要求9所述的机翼翼根区连接结构，其特征在于，所述缘条(2)和机翼壁板(3)的组合形式包括翼梁上缘条(2.1)与外翼上壁板(3.1)组合和翼梁下缘条(2.2)与外翼下壁板(3.2)组合。

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