[发明专利]一种整体式复合材料中央翼盒

说明书

技术领域

本发明涉及航空复合材料结构设计，尤其是一种整体式复合材料中央翼盒。

背景技术

当今的民用飞机复合材料结构设计的发展日新月异，复合材料结构重量占全机结构重量的百分含量已经成为衡量飞机先进性的重要标志之一。民机中央翼盒分金属中央翼盒结构和复合材料中央翼盒结构两种：金属中央翼盒一般由前梁、上壁板、下壁板和后梁通过机械连接组合而成。其中梁一般由上缘条、腹板和下缘条组成，壁板蒙皮因为金属材料的尺寸限制问题多为多块组合而成。

现有的复合材料中央翼盒一般是由前梁21、上壁板11、下壁板31和后梁41组合而成，其中前梁21、后梁41和上壁板11、下壁板31蒙皮各自是整体结构，然后各部分再组装成中央翼盒，安装周围加强件51，从而得到中央翼盒结构，如图2所示。

现有组合结构的复合材料中央翼盒有以下缺点：因为是组合结构，环向纤维已经断开在前梁受面外载荷时主要通过紧固件的剪切来传递到上下壁板；需要使用装配型架保证中央翼盒装配精确；装配过程会引入连接孔，机械连接孔会对复合材料结构带来损伤，降低复合材料结构的承载能力；对于装配连接处需要进行密封。以上缺点会增加中央翼盒总重量，会增加中央翼盒装配成本，增加工艺难度。

此外，中央翼盒属于大尺寸复合材料构件，在成型过程中产生的残余应力，在没有外界约束的情况下无法控制脱模后构件的较大变形。因此，对于中央翼盒这类大尺寸飞机复合材料构件，必须采取相应措施，控制脱模后的变形，否则无法满足装配和使用要求。

发明内容

为了避免以上缺点的产生，本发明采用一种整体式复合材料中央翼盒及其制造方法，解决了现有类型中央翼盒所存在的典型问题。提高了中央翼盒结构的先进性、油箱密封的安全性、降低了工艺制造和装配难度，从而降低了成本。

根据本发明的一方面，提供了一种整体式复合材料中央翼盒，包括：前梁、上壁板、下壁板和后梁，其中上壁板和下壁板相对设置，前梁和后梁在中央翼盒两侧相对设置并且各自的两侧部分别与上壁板和下壁板相接，形成整体中央翼盒。

有利地，在中央翼盒的上壁板和下壁板、前梁和后梁的四周设置有加强件。有利地，整体式复合材料中央翼盒采用的材料为碳纤维预浸料，例如T800级的碳纤维预浸料。这里的预浸料(Prepreg)是预浸渍材料Preimpregnated Materials的缩写，是把基体(Matrix)浸渍在纤维(Reinforced Fiber)上制成的预浸材料，是复合材料结构件的中间材料。

经过本发明的方法制造成型的整体式中央翼盒结构完整尺寸精度高，存在以下优点：

(1)环向是连续纤维传递环向载荷直接，提高了中央翼盒航向承载能力；

(2)因为没有单独分开的前梁、后梁、上壁板和下壁板，不需要机械连接形成中央翼盒，减轻了机械连接紧固件的重量和成本，避免了因为机械连接孔带来的损伤，提高了中央翼盒自身的承载能力。

(3)不必要进行连接区的面内和面外密封，减少了密封的工作量，减轻了密封剂的重量和成本。

(4)整体成型保证了和周边结构连接时的尺寸精度，不需要装配型架来保证中央翼盒和周边结构连接时装配精度，减低了装配成本提高了中央翼的尺寸精度。

附图说明

图1为本发明的一种实施方式的整体式复合材料中央翼盒结构示意图；

图2为现有的复合材料中央翼盒结构示意图。

具体实施方式

下面本文将参照附图详细地提供本发明的优选实施方案的描述。

图1为本发明的一种实施方式的整体式复合材料中央翼盒结构示意图。根据本发明的整体式复合材料中央翼盒，包括：前梁2、上壁板1、下壁板3和后梁4，其中上壁板1和下壁板3相对设置，前梁2和后梁4在中央翼盒两侧相对设置并且各自的两端部分别与上壁板1和下壁板3相接，其中，中央翼盒由上壁板1和下壁板3、前梁2和后梁4一体成形。

进一步地，整体中央翼盒结构件还胶接连接有多个加强件5，加强件5设置在上壁板1和下壁板3、前梁2和后梁4的四周并与它们通过胶膜胶接或机械连接固定在一起。加强件5可以提高整体中央翼盒的刚度，让整体中央翼盒成型后的稳定性更好，提高抵抗变形的能力，防止中央翼盒在成型过程中和成型后的变形。中央翼盒各个部分(前梁2、上壁板1、下壁板3和后梁4)都采用碳纤维预浸料，在本实施例中为T800级的碳纤维预浸料。加强件5的材料可以是复合材料，也可以是金属。