RU2544067C1 - Способ изготовления профилированной ферменной конструкции из волокнистого композиционного материала - Google Patents
Способ изготовления профилированной ферменной конструкции из волокнистого композиционного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2544067C1 RU2544067C1 RU2014101530/11A RU2014101530A RU2544067C1 RU 2544067 C1 RU2544067 C1 RU 2544067C1 RU 2014101530/11 A RU2014101530/11 A RU 2014101530/11A RU 2014101530 A RU2014101530 A RU 2014101530A RU 2544067 C1 RU2544067 C1 RU 2544067C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- binder
- impregnated
- fibrous material
- truss
- truss structure
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу изготовления профилированных ферменных структур из волокнистого композиционного материала (КМ) и касается изготовления нервюр сверхлегких летательных аппаратов (ЛА). Профилированная ферменная конструкция включает верхнюю и нижнюю обводы и соединяющие их стоечные элементы с усилениями в зоне соединения. Пропитанный связующим волокнистый материал выкладывают в канавки технологической оснастки, пропуская материал расчетное количество раз через каждый конструкционный элемент ферменной конструкции. Затем отверждают и извлекают из оснастки готовую профилированную ферменную конструкцию. При этом пропитанный связующим волокнистый материал выкладывают в канавки технологической оснастки по маршрутам, исключающим образование острых углов при переходах волокнистого материала из обвода к стоечному элементу и наоборот. Достигается снижение трудоемкости изготовления и повышение массовой эффективности профилированных ферменных конструкций, таких как нервюры сверхлегких ЛА. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к способам изготовления профилированных ферменных структур из волокнистого композиционного материала и может быть использовано для получения ферменных конструкций в авиационной и космической технике, например для изготовления нервюр сверхлегких летательных аппаратов.
Известен способ изготовления пустотелой аэродинамической конструкции из композиционных материалов (патент РФ на изобретение №2266847 C1 от 27.12.2005), при котором на нижнюю обшивку накладывают препрег в виде лент усиления в местах расположения продольных и поперечных элементов жесткости. При этом поперечный набор выполнен в виде ферменных нервюр, вставляемых в канавки трехгранных эластомерных вкладышей.
Недостатками данного технического решения являются необходимость использования сложной технологической оснастки, большая трудоемкость выкладки ферменной конструкции, наличие острых углов в зоне перегиба волокнистого материала, что снижает массовую эффективность изделия.
В патенте США №8074929 B1 от 13.12.2011 (прототип) описаны конструкция и способ изготовления композитной ферменной конструкции, включающей верхний и нижний хордовые элементы и соединяющие их перемычки, выполненные из волокнистого композиционного материала. Способ заключается в том, что выкладывают пропитанное эпоксидной смолой углеволокно в каналы формообразующей оснастки, причем пропитанное волокно проходит заранее определенное количество раз через каждый конструкционный элемент ферменной конструкции, и отверждают композитную ферменную конструкцию.
Недостатком данного технического решения является снижение массовой эффективности изделия за счет падения прочности волокнистого композиционного материала в зонах перехода от хордового элемента к перемычке, поскольку при укладке не исключаются перегибы волокон под углами менее 90°. Кроме того, выкладка материала с использованием острых углов является более трудоемкой.
Задачей изобретения является снижение трудоемкости изготовления профилированной ферменной конструкции из волокнистого композиционного материала и повышение массовой эффективности изделия.
Способ изготовления профилированной ферменной конструкции из волокнистого композиционного материала, включающей верхний и нижний обводы и соединяющие их стоечные элементы с усилениями в зоне соединения, заключается в том, что пропитанный связующим волокнистый материал выкладывают в канавки технологической оснастки, формирующие профилированную ферменную структуру, пропуская пропитанный связующим волокнистый материал расчетное количество раз через каждый конструкционный элемент ферменной конструкции, после чего пропитанный связующим волокнистый материал отверждают и извлекают из оснастки готовую деталь. При этом пропитанный связующим волокнистый материал выкладывают по маршрутам, исключающим образование острых углов при переходах материала из обвода к стоечному элементу и наоборот.
Выкладку целесообразно производить таким образом, что начало и конец маршрута пропитанного связующим волокнистого материала находятся в зоне минимальных нагрузок и/или максимальных усилений.
Усиления в зоне соединения стоечных элементов с верхним и нижним обводами и обводов между собой можно выкладывать из рубленного пропитанного связующим волокнистого материала.
Использование выкладки по маршрутам, исключающим перегибы волокнистого композиционного материала под острыми углами (менее 90°), позволяет снизить трудоемкость изготовления и повысить реализацию прочности материала в зоне соединений стоечных элементов с обводами, что повышает массовую эффективность изделия.
Размещение начала и конца маршрута выкладки волокнистого материала в зоне минимальных нагрузок и/или максимальных усилений увеличивает прочность соединения обводов со стоечными элементами и жесткость конструкции в целом, повышая ее массовую эффективность.
Выкладка усилений в зоне соединения стоечных элементов с верхним и нижним обводами и обводов между собой из рубленного пропитанного связующим волокнистого материала увеличивает прочность соединения обводов со стоечными элементами и жесткость детали в целом без использования косынок, повышая ее массовую эффективность.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена типовая нервюра с указанием основных элементов профилированной ферменной конструкции.
На фиг.2 показана схема разбивки профилированной ферменной конструкции на маршрутные точки.
На фиг.3 представлены маршруты выкладки пропитанного связующим волокнистого материала в канавки технологической оснастки.
На фиг.4 показана оснастка для выкладки пропитанного связующим волокнистого материала профилированной ферменной конструкции.
На фиг.5 представлена готовая профилированная ферменная конструкция.
Способ изготовления профилированной ферменной конструкции из волокнистого композиционного материала, включающей верхний 1 и нижний 2 обводами и соединяющие их стоечные элементы 3 с усилениями 4 в зоне соединения, заключается в том, что пропитанный связующим волокнистый материал выкладывают в канавки технологической оснастки, формирующие профилированную ферменную конструкцию, пропитанный связующим волокнистый материал пропускают расчетное количество раз через каждый конструкционный элемент ферменной конструкции, отверждают пропитанный волокнистый связующим материал и извлекают из оснастки готовую профилированную ферменную конструкцию, при этом пропитанный связующим волокнистый материал выкладывают в канавки технологической оснастки по маршрутам, исключающим образование острых углов (менее 90°) при переходах волокнистого материала из обводов 1, 2 к стоечным элементам 3 и наоборот. Кроме того, выкладку производят таким образом, что начало и конец маршрута волокнистого материала находится в зоне минимальных нагрузок и/или максимальных усилений 4. Усиления 4 выкладывают из рубленного пропитанного связующим волокнистого материала.
Способ изготовления профилированной ферменной структуры был реализован при изготовлении нервюры сверхлегкого летательного аппарата с обводами сечением 3×3 мм и стоечными элементами сечением 3×2 мм из волокнистого композиционного материала на основе пропитанных эпоксидным связующим углеродных волокон (эквивалентное сечение волокнистого композиционного материала - 3×1 мм) следующим образом. Профилированную структуру разбили на маршрутные точки т.1, т.2, т.3, т.4, т.5, т.6, т.6a, т.7, т.8, т.9, т.10, т.11, т.12 в зонах контакта стоечных элементов 3 с верхним 1 и нижним 2 обводом и обводов друг с другом 5, 6. С учетом размеров сечений обводов, стоечных элементов и эквивалентного сечения волокнистого композиционного материала определили, что маршруты укладки волокнистого композиционного материала должны обеспечить его двукратное прохождение в зонах стоечных элементов 3 и трехкратное в зоне обводов 1, 2. Были разработаны четыре специальных маршрута укладки волокнистого материала по точкам разбивки: маршрут I: 1-2-10-9-4-5-6-7-6a-6-8-9-3-2-11-12; маршрут II: 1-2-10-9-8-5-6-7-8-4-3-10-11-12; маршрут III: 1-2-3-9-8-6-6а-7-8-4-3-2-11; маршрут IV: 12-11-10-9-4-5-8-7-6а-6-5-4-3-10-11. Рассчитали длину каждого маршрута путем измерения участков элементов ферменной конструкции, по которым он проходит. Пропитали эпоксидным связующим волокнистый материал, состоящий из углеродных волокон. Порезали его согласно расчетам длины маршрута (для каждого маршрута был добавлен припуск - 100-150 мм), уложили в канавки технологической оснастки. Остатки волокнистого материала (400…600 мм) порезали на отрезки длиной 3-8 мм и уложили их в зонах усилений 4, 5, 6. Оснастку упаковали в гермомешок и произвели формование изделия. Готовую профилированную ферменную конструкцию извлекли из оснастки. Данный способ также может быть реализован с использованием, например, стекловолокнистого наполнителя, пропитанного клеевой композицией, например на основе клея ВК-9.
Способ изготовления профилированной ферменной конструкции из волокнистого композиционного материала позволяет снизить трудоемкость изготовления изделия за счет разработки специальных маршрутов укладки материала, исключающих перегибы под острым углом, и повысить массовую эффективность изделия за счет исключения перегибов волокнистого композиционного материала под острыми углами, что повышает реализацию его свойств, и за счет усиления зон соединения элементов ферменной структуры рубленным волокном, которое позволяет также исключить использование косынок.
Claims (3)
1. Способ изготовления профилированной ферменной конструкции из волокнистого композиционного материала, включающей верхний и нижний обводы и соединяющие их стоечные элементы с усилениями в зоне соединения, заключающийся в том, что пропитанный связующим волокнистый материал выкладывают в канавки технологической оснастки, формирующие профилированную ферменную конструкцию, пропуская пропитанный связующим волокнистый материал расчетное количество раз через каждый конструкционный элемент ферменной конструкции, отверждают пропитанный связующим волокнистый материал и извлекают из оснастки готовую профилированную ферменную конструкцию, отличающийся тем, что пропитанный связующим волокнистый материал выкладывают в канавки технологической оснастки по маршрутам, исключающим образование острых углов при переходах волокнистого материала из обвода к стоечному элементу и наоборот.
2. Способ изготовления профилированной ферменной конструкции по п.1, отличающийся тем, что начало и конец маршрута волокнистого материала находятся в зоне минимальных нагрузок и/или максимальных усилений.
3. Способ изготовления профилированной ферменной конструкции по п.1, отличающийся тем, что усиления в зоне соединения стоечных элементов с верхним и нижним обводами и обводов между собой выкладывают из рубленного пропитанного связующим волокнистого материала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014101530/11A RU2544067C1 (ru) | 2014-01-17 | 2014-01-17 | Способ изготовления профилированной ферменной конструкции из волокнистого композиционного материала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014101530/11A RU2544067C1 (ru) | 2014-01-17 | 2014-01-17 | Способ изготовления профилированной ферменной конструкции из волокнистого композиционного материала |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2544067C1 true RU2544067C1 (ru) | 2015-03-10 |
Family
ID=53290387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014101530/11A RU2544067C1 (ru) | 2014-01-17 | 2014-01-17 | Способ изготовления профилированной ферменной конструкции из волокнистого композиционного материала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2544067C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2678025C2 (ru) * | 2017-02-15 | 2019-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Оснастка для формирования профилированной ферменной конструкции из композиционного волокнистого материала |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3551237A (en) * | 1967-04-18 | 1970-12-29 | Aerojet General Co | Method of preparing filament-wound open beam structures |
| SU1448587A1 (ru) * | 1987-01-16 | 1988-12-30 | Предприятие П/Я В-2739 | Кессон несущей поверхности летательного аппарата |
| RU2266847C1 (ru) * | 2004-05-27 | 2005-12-27 | Открытое акционерное общество Таганрогский авиационный научно-технический комплекс им. Г.М. Бериева | Способ изготовления пустотелой аэродинамической конструкции из композиционных материалов |
| US8074929B1 (en) * | 2007-04-05 | 2011-12-13 | The Boeing Company | Methods and systems for composite structural truss |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1448547A1 (ru) * | 1987-01-16 | 1991-12-07 | V A Zakharov | Keccoh hecущeй пobepxhoctи лetateльhoгo aппapata |
-
2014
- 2014-01-17 RU RU2014101530/11A patent/RU2544067C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3551237A (en) * | 1967-04-18 | 1970-12-29 | Aerojet General Co | Method of preparing filament-wound open beam structures |
| SU1448587A1 (ru) * | 1987-01-16 | 1988-12-30 | Предприятие П/Я В-2739 | Кессон несущей поверхности летательного аппарата |
| RU2266847C1 (ru) * | 2004-05-27 | 2005-12-27 | Открытое акционерное общество Таганрогский авиационный научно-технический комплекс им. Г.М. Бериева | Способ изготовления пустотелой аэродинамической конструкции из композиционных материалов |
| US8074929B1 (en) * | 2007-04-05 | 2011-12-13 | The Boeing Company | Methods and systems for composite structural truss |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2678025C2 (ru) * | 2017-02-15 | 2019-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Оснастка для формирования профилированной ферменной конструкции из композиционного волокнистого материала |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101970215B (zh) | 用于制造一体成型的纤维复合部件的方法 | |
| EP2986504B1 (en) | Winglet | |
| CN102734288B (zh) | 纤维增强塑料组成的节点元件和制造方法及其应用 | |
| CN106043667A (zh) | 加固结构、机翼结构以及用于制造加固结构的方法 | |
| US20170129192A1 (en) | Composite Filler | |
| US8440045B2 (en) | Conformal deltoid noodle for a composite structure | |
| US20090297758A1 (en) | Sandwich Structure with a High Load-Bearing Capacity, as well as Methods for the Manufacture Thereof | |
| Arrabiyeh et al. | An overview on current manufacturing technologies: Processing continuous rovings impregnated with thermoset resin | |
| JP2014527491A5 (ru) | ||
| US20170173894A1 (en) | Fiber Composite Material Component, and Method for Producing a Fiber Composite Material Component | |
| JP6680465B2 (ja) | 航空機構造用の複合材料部品を製造する方法 | |
| US10040222B2 (en) | Collapsible, coiled mandrel | |
| BR102015003582B1 (pt) | método de fabricação de uma estrutura compósita, e, pré-forma compósita | |
| RU2013103823A (ru) | Фюзеляж летательного аппарата, изготовленный из композитного материала, и способы изготовления | |
| JP2017013772A (ja) | 翼及びローターブレード構造体で使用するための熱可塑性トラス構造体、並びにその製造方法 | |
| ES2619478T3 (es) | Larguerillo | |
| RU2544067C1 (ru) | Способ изготовления профилированной ферменной конструкции из волокнистого композиционного материала | |
| US11760041B2 (en) | Wind turbine blade manufacture | |
| EP2987631B1 (en) | Support mandrel, method and system for producing curved composite components | |
| RU2012144846A (ru) | Способ изготовления механического элемента из композитного материала, обладающего повышенной при растяжении-сжатии и при прогибе | |
| ITTO20130871A1 (it) | Metodo per la realizzazione di strutture cave di rinforzo intersecanti fra loro. | |
| DE102014100149A1 (de) | Verfahren zum integralen bilden von rippen in einer verbundwerkstoffplatte | |
| US20190184675A1 (en) | Fiber-reinforced foam material | |
| CN205326307U (zh) | 一种准三维增强的复合材料点阵夹层结构 | |
| RU2613912C1 (ru) | Способ изготовления усиленного элемента жесткости из композиционного материала |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |