[发明专利]一种外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构，属于结构设计领域。

背景技术

复合化是当代材料技术发展的重要趋势之一，而大量采用高性能复合材料是航空航天飞行器向轻质化、功能化发展的重要方向。在国外，代表21世纪当前飞行器研制最高水平的波音787和空客A350客机复合材料使用率均超过了50％，取得了令人瞩目的成就。国内有人驾驶航空飞行器领域复合材料应用普遍在20％以内。

虽然近30年来，国内外复合材料结构设计水平有了长足的进步。但是目前在大尺寸(长度超过7m)，双曲率外形主承力梁由于固化变形设计预报难度极大，设计可靠性要求高，关键技术尚未取得有效突破。许多复合材料飞行器梁结构主要应用在机翼部位，但对于对贯穿机身的大尺寸、高承载、高刚度、小变形梁多数产品仍然选择金属结构，存在重量大、疲劳性差、易腐蚀等缺点。目前急需一种新型的轻质外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构。

发明内容

本发明解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供了外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构，通过优化结构几何外形和不同区域铺层参数设置，解决了贯穿机身的大尺寸、高承载、高刚度、小变形复合材料梁结构设计问题。

本发明的技术解决方案是：

一种外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构，其特征在于包括：内缘条、腹板，外缘条；

腹板位于外缘条和内缘条之间；内缘条与腹板垂直连接；外缘条通过螺栓与 飞行器蒙皮连接，外缘条表面形状与飞行器的气动外形贴合；

内缘条、腹板，外缘条分别按照表1的材料布局结构铺设，每一层材料铺设顺序和方向按照表2进行铺设，最后经固化将内缘条、腹板和外缘条一体化成型；

表1材料布局结构

组分名称 铺层 内缘条 10层织物预浸料+8层单向带预浸料 腹板 12层织物预浸料+4层单向带预浸料 外缘条 18层织物预浸料+8层单向带预浸料

表2每一层材料铺设顺序和方向

其中，F表示织物预浸料，T表示单向带预浸料，0°F表示织物预浸料以0角度铺设。

织物预浸料为碳纤维T800-6K/环氧树脂603A；单向带预浸料为碳纤维T800-12K/环氧树脂603A。

腹板面在前后段为平行于飞行器水平面的平面，前后段高度差70-90mm，后段高于前段，用于避开后机身外形面闭角区，可防止后机身蒙皮难脱模。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明外缘条、内缘条和腹板采用不同的结构和材料铺层设计，实现了材料地优化利用，解决了贯穿机身的大尺寸、高承载、高刚度、小变形复合材料梁结构设计问题。

(2)本发明外缘条、内缘条和腹板的每一层材料铺设顺序和方向都是经过大量的分析计算和实验得到的，每一层的角度都不尽相同，针对不同的层数进行设计，保证了整个复合材料梁结构的高承载、高刚度、小变形特性，使得最 终一体化成型结构，大大满足了实际工程需求，填补了国内外本领域的空白。

(3)本发明通过合理的剖面外形设计，结构的形状可充分适应飞行器外形，并由于装配定位方便，可作为制造基准等优点。

附图说明

图1为本发明的几何外形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的工作原理作进一步解释和说明。

如图1所示，一种外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构包括：内缘条1、腹板2，外缘条3；