[发明专利]一种飞机碳纤维复合材料隔框

说明书

本发明提供一种飞机碳纤维复合材料隔框，涉及飞机结构设计技术领域，所述隔框为整体结构；所述隔框包括设置于其两端的Z型结构；所述隔框包括若干碳纤维铺层，且相邻所述碳纤维铺层的铺层角度不同。本发明提供的飞机碳纤维复合材料隔框，通过以碳纤维复合材料为材质，利用碳纤维复合材料优异的力学性能，并结合碳纤维复合材料各向异性的特点，合理安排碳纤维铺层的铺层角度，将隔框设计为整体结构，在保证力学性能的基础上，减少紧固件的使用数量，减少装配工作量，降低装配难度，同时提高装配的精度以及装配效率，提高产品质量。

技术领域

本发明涉及飞机结构设计技术领域，具体而言，涉及一种飞机碳纤维复合材料隔框。

背景技术

飞机机身隔框是用以维持机身外形，支持纵向构件并可承受隔框平面内载荷的横向构件，是飞机机舱的核心组成部分；飞机机身隔框的强度与刚度是防止机舱失效的重要保障；机身壁板在压缩载荷下，为防止其发生低载失稳，通常布置隔框来对壁板提供支撑；按一定间隔布置的隔框将机身壁板分成很多段，对长桁提供侧向支撑，有效避免总体失稳的发生，提高了长桁和壁板的承载能力。隔框还作为壁板的环向止裂带，壁板受拉裂纹扩展至隔框即停止向前扩展。此外，隔框还起到承受、分散集中载荷的作用。

目前民用飞机常用的形式有三种金属材料隔框：钣金框、型材框和机加框，其中钣金框加工成本低，承载能力较弱，一般通过角片与壁板连接；机加框加工成本高，承载能力高，常用于加强框；但是相对于复合材料框，金属框都有重量重的缺点。

而民用飞机传统复合材料隔框通常采用“多个L型剪切带板+Z型浮框”两部分组成，如图1所示，装配的精度不容易保证，增加了装配难度。

发明内容

本发明解决的技术问题是目前的飞机复合材料隔框装配难度较大的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种飞机碳纤维复合材料隔框，所述隔框为整体结构；所述隔框包括设置于其两端的Z型结构；其中，

所述隔框包括若干碳纤维铺层，且相邻所述碳纤维铺层的铺层角度不同。

利用碳纤维复合材料优异的力学性能，并结合碳纤维复合材料各向异性的特点，根据隔框上各位置处的受力特点，合理安排碳纤维铺层的铺层角度，将隔框设计为整体结构，在保证力学性能的基础上，减少紧固件的使用数量，减少装配工作量，降低装配难度，同时提高装配的精度以及装配效率，提高产品质量。

可选地，所述碳纤维铺层的铺层角度选自0°、±45°、90°中的一种。

可选地，所述Z型结构包括设置于外端的端部Z型连接结构，以及与所述端部Z型连接结构相邻设置的Z型加筋结构。

通过根据隔框的受力情况，将处于不同位置的Z型结构分别设计为端部Z型连接结构和Z型加筋结构，再根据具体受力情况对端部Z型连接结构以及Z型加筋结构进行优化，使得隔框在满足力学性能的基础上，最大限度的达到减重的目的。

可选地，所述端部Z型连接结构包括第一腹板，以及分别设置于所述第一腹板两端的第一外橼条和第一内橼条，所述第一外橼条、所述第一内橼条均与所述第一腹板相垂直，且所述第一外橼条与所述第一内橼条的延伸方向相反；所述第一外橼条用于与蒙皮相连，所述第一外橼条的厚度小于所述第一内橼条的厚度。

根据受力情况，对受力较大位置处的厚度增加，通过局部加厚的方式，一方面使得端部Z型连接结构满足力学需求，另一方面又可避免整体加厚的方式造成隔框重量的增加。

可选地，所述第一腹板与所述第一外橼条之间设置有第一过渡部。

由于第一腹板与第一外橼条的厚度不同，通过在第一腹板与第一外橼条之间设置第一过渡部，使得第一腹板与第一外橼条平滑过渡，在该第一过渡部处进行合理的丢层设计，在保证结构强度的同时，还能够避免因厚度增加而引起分层。