[发明专利]一种纤维增强复合材料飞行器舱段连接结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维增强复合材料飞行器舱段连接结构及其制备方法，属于飞行器复合材料结构设计领域。该连接结构包括两个相同的复合材料盒型结构与一支高强金属螺栓；每个复合材料盒型结构包括左侧盒型构件、中间盒型构件、右侧盒型构件和L型构件；三个盒型构件在L型构件上依次均匀分布；盒型结构垂直板上有方型开口，水平板上开螺栓孔，使用时通过扳手用金属螺栓将两个盒型结构连接。其制备方法采用树脂传递模塑成型工艺，折叠成型的四个构件涂上增韧增强树脂，在模具中合模，注胶后高温高压固化，制作完成后在底部打孔。本发明保证了飞行器连接结构强度，增加了连接结构的刚度，有效降低了应力集中，提高了连接结构装配可行性。

技术领域

本发明涉及飞行器复合材料结构设计领域，尤其涉及一种纤维增强复合材料飞行器舱段连接结构及其制备方法。

背景技术

随着纤维增强复合材料的不断发展，加之其独有的比刚度、强度高，耐腐蚀、抗疲劳性能好的优点，纤维增强复合材料已经被各个领域所接纳，尤其是在航空航天领域应用最为广泛。复合材料连接设计是复合材料飞行器结构设计中的关键部分，而连接结构的刚度与强度直接影响到飞行器结构的安全性。

现有的复合材料连接结构主要包括机械连接与胶接连接，对于飞行器结构而言，使用传统的机械连接结构不能保证气动外形；使用传统的胶接结构则在飞行器装配灵活性与胶接质量上难以保证。因此，复合材料复杂接头结构成为飞行器舱段连接应用中的主流连接结构。

现有的复合材料飞行器舱段结构中常用的复合材料复杂接头往往能够满足飞行器结构的强度要求，但在刚度上不能得到保证，或者装配的灵活性受到限制，或者气动外形无法保证，或者人工制作成本较高，材料浪费比较严重。

发明内容

本发明为了克服原有飞行器舱段连接结构的不足，以相对低廉的成本设计一种高刚度、高强度的复合材料接头，提供了一种纤维增强复合材料飞行器舱段连接结构及其制备方法。

所述的纤维增强复合材料飞行器舱段连接结构，包括两个相同的复合材料盒型结构与一支高强金属螺栓；两个复合材料盒型结构之间通过高强金属螺栓底对底上下对称连接；

每个复合材料盒型结构包括：左侧盒型构件、中间盒型构件、右侧盒型构件以及一个L型构件；L型构件包括水平板和垂直板；且水平板的厚度为垂直板厚度的2倍，水平板的纤维铺设方式为交叉铺设；

左侧盒型构件、中间盒型构件和右侧盒型构件三个盒型构件依次均匀分布在L型构件上；

左侧盒型构件和右侧盒型构件为左右对称结构，左侧盒型构件包括水平板，垂直板以及右侧挡板；右侧盒型构件包括水平板，垂直板以及左侧挡板；中间盒型构件包括水平板，垂直板以及左右两侧挡板；

左侧盒型构件、中间盒型构件和右侧盒型构件三个盒型构件的水平板宽度均与L型构件的水平板的宽度相同，并且三个盒型构件与L型构件连接处呈过渡连接。

三个盒型构件的垂直板高度上尺寸一致，均小于L型构件的垂直板高度，且与L型构件的垂直板过渡连接；

中间盒型构件左侧边挡板与左侧盒型构件的右侧挡板相邻固定，且中间盒型构件右侧边挡板与右侧盒型构件的左侧挡板相邻固定；且四个侧边挡板完全相同，每个侧边挡板均垂直于L型构件水平板，且长度与L型构件水平板的宽度相同；

中间盒型构件的垂直板面中心线上，留有一个同时穿透L型构件的垂直板的方型开口，方型开口的具体尺寸根据实际飞行器的尺寸进行选择，方型开口的四个角为倒角。

复合材料盒型结构成型后，在中间盒型构件的水平板中心线上开一个螺栓孔，螺栓孔位于复合材料盒型结构水平板中心线上。

一种纤维增强复合材料飞行器舱段连接结构的制备方法，主要为复合材料盒型结构的制备，其制作过程采用树脂传递模塑成型工艺，具体制作步骤如下：