[发明专利]一种复合材料机翼及成型装配一体化成型方法

说明书

本发明提出一种复合材料机翼及成型装配一体化成型方法，通过设计制造成型装配一体化模具、制备翼肋、前缘预制件和主翼梁、装配主翼梁、前缘预制件、铺设后缘、装配翼肋、共固化等步骤整体成型得到复合材料机翼。本发明实现所有部件装配和固化一体化，还可以实现前后缘的制造，一套模具完成装配、前后缘制备和共固化，从而实现了复合材料机翼的成型装配一体化成型。

技术领域

本发明涉及一种复合材料机翼及成型装配一体化成型方法，属于复合材料机翼成型技术领域。

背景技术

复合材料结构由于具有比金属材料更高的比强度、比模量，因此在航空航天领域得到最来越多的应用。从军用飞机到民用飞机都已经成功的采用复合材料，尤其是作为主要承载部件的机翼，需要更高的强度和刚度才能保证飞行过程的性能要求和安全性要求，因此碳纤维复合材料成为机翼结构的主要材料。

复合材料作为结构材料应用，必须要尽量避免材料的内部缺陷，包括缺胶、空隙、分层等，因此为了保证产品质量目前常用的制造工艺是热压罐、模压。机翼往往尺寸很大，难以用模压工艺制造整体的部件，如果用热压罐技术就需要比机翼尺寸更大的热压罐，而热压罐设备价格很高，因此往往采用小部件制造，然后组装的方法，例如需要大量的桁架、蒙皮结构。这样会造成大量部件需要分别制造，然后组装，装配过程多采用胶结和铆接，工序繁杂、制造时间长，需要耗费巨大的工作量，直接造成了很高的生产成本。对于无人机需要实现低成本的制造，上述制造工艺无法满足低成本制造的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种实现高质量、低成本、高精度的制造和装配，降低制造成本，实现前后缘成型的复合材料机翼及成型装配一体化成型方法。

本发明的技术解决方案：一种复合材料机翼成型装配一体化成型方法，通过以下步骤实现：

第一步，设计制造成型装配一体化模具，

成型装配一体化模具包括翼型面模、根部卡板、端部卡板、前缘压板、后缘成型压板、肋定位压板、主翼梁限位块和翼肋固定杆，所述的翼型面模的成型面与复合材料机翼外型面一致，包括前缘型面、主翼梁型面和后缘型面，翼型面模在机翼展长方向上设置若干主翼梁限位块；

第二步，制备翼肋、前缘预制件和主翼梁；

第三步，将第二步制备的主翼梁放置在第一步制造的成型装配一体化模具的翼型面模上，通过主翼梁限位块、根部卡板和端部卡板将其定位在翼型面模的主翼梁型面上；

第四步，将第二步制备的前缘预制体放置在第一步制造的成型装配一体化模具的翼型面模上，通过在前缘压板和主翼梁将其定位在翼型面模的前缘型面上；

第五步，将第二步制备的翼肋预制体按照翼肋沿机翼长度方向分布尺寸要求，通过第一步制造的成型装配一体化模具的翼肋固定杆穿过翼肋预制体后一起放置在主翼梁上，使翼肋预制体与主翼梁完全贴合，翼肋固定杆两端通过根部卡板和端部卡板固定在翼型面模上；

第六步，将制备后缘的原料铺覆在第一步制造的成型装配一体化模具的翼型面模的后缘型面处，通过后缘成型压板压住，通过后缘成型压板、翼型面模与主翼梁定位；

第七步，将第一步制造的成型装配一体化模具的肋定位压板安装在翼肋位置处上，压住翼肋预制件、前缘预制件、主翼梁和后缘成型压板，并固定在成型装配一体化模具的翼型面模上；

第八步，共固化，整体成型得到复合材料机翼。

一种采用上述成型装配一体化成型方法得到的复合材料机翼。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明实现所有部件装配和固化一体化，还可以实现前后缘的制造，一套模具完成装配、前后缘制备和共固化，从而实现了复合材料机翼的成型装配一体化成型；