[发明专利]一种复合材料机翼翼梁及其成型方法

说明书

本发明公开了一种复合材料机翼翼梁及其成型方法，翼梁为一体化成型的整体梁，沿整体梁的长度方向上设置有若干空腔，空腔的内壁面为整体梁的腹板面；整体梁的上表面除空腔以外的区域为上缘条面，上缘条面设置为斜面，用于装配上蒙皮；与上缘条面相对的一面设置有用于装配下蒙皮的下翻边；腹板面与上缘条面之间通过圆角过渡连接；相邻两个腹板面之间通过圆角过渡连接；整体梁的侧面与下翻边之间通过圆角过渡连接。本发明的复合材料机翼翼梁为一体化的整体翼梁结构，减少了翼梁零部件数量，提高翼梁结构的整体性与可靠性；本发明的整体梁相较于传统的翼梁结构其紧固件的数量降低，降低了翼梁的重量，降低成本，提高飞机的燃油经济性和机动性。

技术领域

本发明涉及航空设备技术领域，具体涉及一种复合材料机翼翼梁及其成型方法。

背景技术

机翼是飞机的重要部件之一，安装在飞机机身上。机翼最主要的作用是产生升力，并且与尾翼一起形成良好的稳定性与操纵性。如图1所示，传统飞机机翼的结构主要组成部分为：上蒙皮、下蒙皮、翼梁、翼肋以及长桁等；其中翼梁是机翼的主承力件，是传递机翼载荷的核心部件。

目前，传统的碳纤维复合材料机翼的翼梁结构，需要与各类翼肋、长桁、加强筋等结构件一起装配后进行承载，导致零部件数量较多，模具数量较多，这种结构的翼梁主要有以下缺点：(1)制造所需的模具数量多，导致模具成本较高；(2)零部件数量多，装配工装复杂，装配工装成本高；(3)产品需要多次进固化炉进行固化，设备及能耗费用高；(4)后续需要分别装配，装配工时较多，生产效率低，装配费用高。

发明内容

针对目前传统机翼翼梁结构存在的因模具需求量多、翼梁零部件多和生产能耗高而导致的成本高等问题以及针对其因装配复杂、耗时多而导致的生产效率低等问题，本发明提供了一种新型的复合材料机翼翼梁及其成型方法，本发明通过工艺方法进行整体复合材料机翼翼梁结构的成型，可以提高产品性能、提升生产效率和产品质量，同时还可以降低生产成本。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种复合材料机翼翼梁，其特征在于，所述的翼梁为一体化成型的整体梁，且沿所述整体梁的长度方向上设置有若干空腔，所述空腔的内壁面为所述整体梁的腹板面(腹板面有多个)；所述整体梁的上表面除所述空腔外的区域为上缘条面(即该为所述整体梁的上缘条面)，所述的上缘条面设置为斜面，并用于装配上蒙皮；在所述整体梁上与所述上缘条面相对的一面设置有用于装配下蒙皮的下翻边(即所述整体梁的下表面设置有用于装配下蒙皮的下翻边)；所述腹板面与所述上缘条面之间通过圆角过渡连接；相邻两个所述腹板面之间通过圆角过渡连接；整体梁的侧面与所述下翻边之间通过圆角过渡连接。具体的，所述的空腔设置为矩形，所述空腔的内壁面为腹板面，因此一个空腔中会有多个腹板面。

具体的，本发明所述的复合材料机翼翼梁，通过将传统机翼翼梁的承载结构包括翼肋、长桁、翼梁等设计为一体化的翼梁结构(整体梁)，减少了翼梁零部件数量，提高翼梁结构的整体性与可靠性；本发明提供的整体梁降低紧固件的数量，降低结构重量，降低制造成本，提高了飞机的燃油经济性和机动性。本发明的复合材料机翼翼梁(整体梁)对于成型模具的需求量较少，降低了模具成本。本发明的复合材料机翼翼梁(整体梁)其零部件数量少，装配简单，可以提升生产效率低，并且降低装配费用。本发明的整体梁不需要进行多次加热固化，生产能耗低，成本更低。

本发明所述的复合材料机翼翼梁(整体梁)主要由上缘条面、腹板面、下翻边以及整体梁的侧面几个典型的区域组成。本发明所述的整体梁其断面可以看作类似于帽型“Ω”结构，该结构的上部面板为与上蒙皮粘接的装配区域(即上缘条面，上缘条面设置为斜面，其作用是使气体流速加快，提供升力)，且该上部面板与上蒙皮装配区域具有相同的曲率；该结构的下部为与下蒙皮粘接装配区域(下翻边)，且该下翻边的曲率与下蒙皮装配区域的曲率相同。

进一步的，所述的复合材料机翼翼梁：与所述下蒙皮装配的所述下翻边的宽度不小于20mm。