[发明专利]复合材料井字梁及其成型工装、成型方法

说明书

本发明公开了一种复合材料井字梁及其成型工装、成型方法，属于运载火箭承力结构件的技术领域。一种复合材料井字梁，复合材料井字梁是采用碳纤维复合材料制作的，复合材料井字梁为一体成型的结构。解决了现有技术中，井字梁采用金属的材质焊接而成，导致整体的重量比较重，质量差的技术问题。本发明的复合材料井字梁是采用碳纤维复合材料制作的，并且为一体成型的结构，替代现有技术中的金属井字梁，产品具有强度高、刚度高、可设计性好、耐疲劳、耐腐蚀和阻尼抗震性好等特点，整体的重量轻，采用一体成型，整体质量好。

技术领域

本发明涉及运载火箭承力结构件的技术领域，具体的涉及一种复合材料井字梁及其成型工装、成型方法。

背景技术

在航天领域，井字梁结构作为一种承力结构件，通常作为运载火箭舱段的内部承力平台，用于安装运载火箭的有效载荷、发动机、控制平台等零部件。使用时，井字梁结构将圆柱形的舱段划分为九个部分，并且井字梁结构的八只支撑腿分别与舱体相连，可以最大尺寸包络舱段直径。

目前，大部分的运载火箭使用的井字梁是采用金属的材质焊接而成的，例如：钢、铝或钛合金等，优点是成型过程快速，其缺点是整体的重量比较重，并且制造时，焊接质量的控制难度大。

井字梁在制造的过程中，对于这种形状复杂的异形结构，通常采用对接或者插接工艺，交叉接头的位置均需要再次做结构连接及补强，成型工艺复杂，导致井字梁的零件较多，并且可靠性低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料井字梁，以解决现有技术中存在的，井字梁采用金属的材质焊接而成，导致整体的重量比较重，质量差的技术问题。

本发明还提供一种复合材料井字梁的成型工装，以解决现有技术中存在的，井字梁采用对接或者插接方式固定，导致产品的可靠性低的技术问题。

本发明还提供一种复合材料井字梁的成型方法，以解决现有技术中存在的，井字梁采用对接或者插接工艺，产品成型工艺复杂的技术问题。

本发明提供的一种复合材料井字梁，复合材料井字梁是采用碳纤维复合材料制作的，复合材料井字梁为一体成型的结构。

本发明还提供一种复合材料井字梁的成型工装，包括芯模组件、底板和盖板；

芯模组件用于限定待成型复合材料井字梁内腔的型模；底板连接芯模组件的底部，盖板连接芯模组件的顶部；

芯模组件包括第一插接套件、第二插接套件、第三插接套件和第四插接套件，第一插接套件的内侧端与第二插接套件的内侧端垂直连接，第二插接套件的内侧端与第三插接套件的内侧端垂直连接，第三插接套件的内侧端与第四插接套件的内侧端垂直连接，第四插接套件的内侧端与第一插接套件的内侧端垂直连接，第一插接套件、第二插接套件、第三插接套件、第四插接套件连接成复合材料井字梁的型模；

第一插接套件、第二插接套件、第三插接套件、第四插接套件的结构相同。

进一步的，第一插接套件包括第一插接块和第二插接块；

第一插接块的长度小于第二插接块的长度；

第一插接块沿其长度方向连接第一芯轴杆；

第二插接块沿其长度方向的一端连接第二芯轴杆，另一端设有第一连接孔，第一连接孔用于与第三插接套件连接；

第二插接块沿其宽度方向设有第二连接孔，第二连接孔用于与第二插接套件连接。

进一步的，第一插接块和第二插接块之间设有隔离挡块；

第一插接块的外侧端连接第一芯轴固定块，第二插接块的外侧端连接第二芯轴固定块；

井字梁型模的中心位置连接芯块。

进一步的，相邻插接套件之间连接角块。