[发明专利]共固化成型的碳纤维复合材料翼面及其制备方法

说明书

本发明属于碳纤维复合材料的运用领域，特别涉及利用碳纤维复合材料共固化成型翼面以及该翼面的制备方法。共固化成型的碳纤维复合材料翼面，其特征在于：包括头部预制体以及翼面预制体，头部预制体与翼面预制体胶结成一体，且在头部预制体和翼面预制体的表面包覆固化成型有碳纤维预浸料铺层。本发明对翼面的结构进行了分解，采用分体加工组合固化的工艺进行生产，先对头部预制体进行第一次成型，再将头部预制体与翼面主体结构进行第二次复合成型，分体加工能够降低各个组件加工的难度，提高生产效率，也有利于提高产品的精度，进一步的，加工难度的降低也使得更加复杂型面结构的加工成为可能，满足更高要求的生产需求。

技术领域

本发明属于碳纤维复合材料的运用领域，特别涉及利用碳纤维复合材共固化成型翼面以及该翼面的制备方法。

背景技术

弹翼是导弹的主承力结构件。碳纤维复合材料弹翼可减轻挂机一导弹的质量,增大射程和有效载荷。经过多年研究试验,我们解决了大尺寸复杂构件的模具设计制造和带有主接头的骨架整体铺层、固化、脱模等工艺难题,攻克了胶接、组装等工艺关键,研制成功符合要求的碳纤维复合材料弹翼。

传统的弹翼多由金属材料(如：钢、铝合金、钛合金等)制成，可以很好的满足承力和耐高温要求，但是，此种金属弹翼结构重量较大，会影响导弹的有效射程等技术指标。相比而言，复合材料具有比强度高、比刚度大、可设计性强等优点，因而，近年来被广泛地应用到航空航天结构，目前，复合材料在弹翼中得到一定应用，但是，对于具有复杂内部加筋增强的弹翼结构，其复合材料结构的加工制造技术难度很大， 生产成本大幅提高甚至无法实现加工，因此，发展一种耐高温复合材料弹翼结构刻不容缓。

发明内容

针对现有技术的不足，

本发明的技术方案如下：

共固化成型的碳纤维复合材料翼面，其特征在于：包括头部预制体以及翼面预制体，头部预制体与翼面预制体胶结成一体，且在头部预制体和翼面预制体的表面包覆固化成型有碳纤维预浸料铺层。

所述的头部预制体包括金属衬套，金属衬套的四周固化成型有碳纤维预成型体，碳纤维预成型体与金属衬套连接成一体。

所述金属衬套的外表面至少设有一个与碳纤维预成型体配合的限位部。

所述的翼面预制体包括中间预制体以及位于中间预制体上下两侧的缘部预制体，中间预制体与头部预制体胶接。

所述的中间预制体包括芯体，芯体的表面铺设有随形的碳纤维预浸料。

共固化成型的碳纤维复合材料翼面的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：制作头部预制体模具和整体模具，并完成金属衬套的加工；并用轻质材料制成翼面芯体，缘部芯体；

步骤2：将金属衬套在定位在头部预制体模具中，并且在金属衬套的周围用碳纤维预浸料进行填充，并固化成型得到头部预制体；

步骤3：将步骤2得到的头部预制体与翼面芯体在整体模具中进行定位，并通过胶接的方式使头部预制体与翼面芯体连接成一个整体，并用碳纤维预浸料进行整体包覆铺层，制备出翼面主体结构；

步骤4：在翼面主体结构的翼面芯体的上下两侧放置缘部芯体，并用经编织物进行蒙皮铺层，合模、注胶并固化，等到完整的翼面。

所述的整体包覆铺层包括以下铺层步骤：a、在头部预制体和翼面芯体上铺设整体包覆的碳纤维预浸料，形成整体包覆层，b、在翼面芯体的上下表面铺设形状与翼面芯体的上下表面形状相同的翼面铺层，c、重复a-b至铺设的碳纤维预浸料达到设计的厚度。

所述的整体包覆层以及翼面铺层一共铺设33层，且每11层进行一次预压实。

所述的a中所述的碳纤维预浸料与b中所用的碳纤维预浸料的碳纤维的角度差为±45°。