[实用新型]一次性固化成型的机身框架与蒙皮

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及飞机制造技术，具体涉及一种机身框架与蒙皮固化成型技术。

(二)背景技术

传统机身成型工艺主要是先组装金属框架，即隔框、纵梁、纵桁，而后在金属框架上铆装金属蒙皮，这样机身将有上千甚至上万个零件组成，生产工序复杂，生产周期长且重量大，耐腐蚀能力差。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于提供一种零件数量减少90％以上，重量减少50％，生产周期缩短70％，成本降低30％，抗腐蚀、抗疲劳能力提高两倍以上，安全系数高的一次性固化成型的机身框架与蒙皮。

本实用新型的目的是这样实现的：它全部采用内置可拆卸分组模具，模具在纵向由隔框分隔开，两个隔框之间为一组，各模具组通过支架与中心轨道相连并可沿滑轨移动；在所有纵梁/长桁纤维、隔框处设置有与框架外形相一致的凹槽，成形时在凹槽内铺设纤维，先铺设纵梁/长桁纤维；隔框内外设置有利用缠绕法铺设的翼板纤维，框架外设置有采用真空膜压法注脂一次性固化成形的蒙皮。

本实用新型还有这样一些技术特征：

1、所述的机身隔框为“I”形金属板与纤维复合材料组合体腹板的“工”字形结构；

2、所述的长桁或纵桁为“T”字形截面纯复合材料结构。

本实用新型与空客A350、波音B787的机身成型工艺也有较大区别。A350是先在分段机身的内成型模具上铺设内蒙皮纤维，成形之后在内蒙皮外侧胶接组装金属框架，最后在框架外侧胶接或铆接外蒙皮。B787是先在分段机身的内成模具上铺设内蒙皮纤维，之后在内蒙皮纤维上铺设纵向、横向的框架纤维，以上固化成型后，再在框架外侧二次胶接外蒙皮，A350缺点是零件数量还是相对较多，重量较大；B787虽然数量大大减少，但为提高框架抗剪能力，纤维用量必然加大，因而重量相对较高，成本也相对提高。

本实用新型的机身成型工艺有以下特点：首先在框架用料上，受力隔框为“I”形金属板(主要是钛合金、铝合金)与纤维复合材料(碳纤维复合材料、E——玻璃纤维或芳纶纤维复合材料)的组合体；长桁或纵梁为纯纤维复合材料。受力隔框中的金属板为“工”字形隔框的腹板材料之一，提高了隔框的抗剪能力，这对于类似地效飞机的中单翼飞机、翼身相融飞机尤为重要，这样机翼梁可以和机身隔框相对接，取消中央翼盒，保证了机身使用空间。这对于其他飞机也有极高的抗坠毁能力。其次，在形成方法上也有很大不同，我们采用可拆卸分组内成形模具，隔框和隔框之间为一组模具，形成便于向内可拆卸的几块，每一组模具可在中心滑轨上滑动；在机身内成形模具上于纵梁、长桁、隔框位置设置了这些框架成形所需的凹槽，先把各组模具分开，在凹槽内铺设纵梁、长桁框架纤维，凹槽铺平后再铺设隔框腹板纤维，最后合并模具铺设隔框的内外翼板纤维；框架纤维铺设完成后统一铺设蒙皮纤维；外置真空膜即阳膜，采用真空袋压模法注脂成形，采用人们常用的电子束加热固化或高温炉中加热固化，进而实现框架与蒙皮一次性固化成形。成形后各组模具可以分别拆下取出。

本实用新型同A350工艺相比，改金属纵梁、纵桁为全复合材料，而隔框为金属与复合材料组合体，各发挥其长。因此重量轻、运营成本低。本实用新型同B787相比，隔框腹板采用了抗剪力强的“I”形金属板，因此不但纤维用量减少，也增加其抗坠毁、抗雷击能力，因此运营成本降低、更安全。通过采用上述工艺制造的飞机与采用传统工艺制造的飞机相比，零件数量减少90％以上，重量减少50％，生产周期缩短70％，成本降低30％，抗腐蚀、抗疲劳能力提高两倍以上，因而提高了安全系数，降低了运营成本。

(四)附图说明

图1为具体实施方式部分机身成形所需的内成形组合模具与“I”金属板示意图；

图2是各组模具安装和拆卸过程示意图；

图3是框架纤维铺设顺序示意图；

图4是模具合并后铺设隔框内外翼板纤维示意图；

图5是铺设蒙皮纤维示意图；

图6为成形机身侧视图；

图7为A-A剖面；

图8为B-B剖面旋转示意图。

图9为取出模具后的部分机身示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明：