[实用新型]一种复合纤维飞机窗框

说明书

本实用新型公开了一种复合纤维飞机窗框，包括编织成型的预制体，和将预制体固化的增强树脂；所述预制体由多层经编织形成的3D纤维层组成，纤维层由单层编织组成，层内纤维成正负编织角度，纤维上下交替编织形成整体环状结构；正负编织角度的纤维由两个方向的纤维组成，且从编织开始到结束为完整纤维。本实用新型通过多层编织不同的纤维方向优化受力，减少常规需要人工铺层和铺层叠合效果不良的问题。

技术领域

本实用新型属于复合材料成型领域，特别涉及一种复合纤维飞机窗框。

背景技术

复合材料具有优异的力学性能和轻量化的明显优势，在飞机航空航天上具有明显的优势，在飞机制造乃至火箭、导弹等被大量使用。如波音787、空客350用量超过50%，以及中国大飞机项目929也将大量采用，用来制造飞机的机身、尾翼、翼樑、升降翼、机门、窗框等。

一般市场采用纤维布层，按不同的角度方向类叠成铺设，如0度，-45度，45度，90度等；或采用碳纤维束缝纫的方法，按不同的要求，环状单层缝纫，一定功能形状缝纫缝制出不同单层，然后多层叠合。然而这些方法对平面件或小曲率件或局部曲面来说不存在问题，但对于一定立体形状，有帽沿的的立体结构，就存在难点。就算采用铺丝机在一定特征上也是存在困难的，为此提出一个方法解决这类问题。

为了更好理解飞机窗框结构特点，以图1为例进行说明。

如图1所示，飞机窗框具有外凸缘1、内凸缘2、和垂直于上述两个凸缘之间的垂直凸缘3，其截面成L型拐角，其中至少一个凸缘能够与飞机结构相连，所示窗框材料由复合纤维成型，通过纤维增加树脂进行固化，所述窗框由多层纤维层组成，所述纤维层有单独或复合的纤维方向组成，所述的纤维层纤维方向沿载荷方向排列，通过上述方法来飞机窗框力比强度、比刚度和疲劳性能。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种复合纤维飞机窗框，使窗框具有高强度，单层纤维在整体方向上连续且实现各个方向力学的增强、满足窗框复杂环境的受力。

本实用新型的技术方案是：一种复合纤维飞机窗框，其特征在于：该窗框包括编织成型的预制体，和将预制体固化的增强树脂；所述预制体由多层经编织形成的纤维层组成，纤维层由单层编织组成，层内纤维成正负编织角度，纤维上下交替编织形成整体环状结构；正负编织角度的纤维由两个方向的纤维组成，且从编织开始到结束为完整纤维。

优选地，不同纤维层之间可按不同的编织角度进行编织，满足纤维按载荷方向的要求。

优选地，所述预制体的多层纤维层之间通过胶黏和层间缝纫中的一种或两种方式来定型。

优选地，所述编织成型的预制体包括内凸缘和外凸缘，以及垂直于上述两个凸缘的垂直凸缘，且其中一个凸缘与飞机结构相连。

编织时，将碳纤维丝通过编织机缠绕到窗框3D支撑模型上，逐层编织出多个纤维层，每个纤维层可以预定编织角度，即按不同受力方向编织不同的角度，实现窗框的预制体成型；经多层编织到达厚度尺寸，通过不同层纤维的走向控制来应对受力方向，然后将预制件定型，满足后续树脂固化所需的尺寸要求和所有单纤维的连续性分布使产品受力强度达到最大要求。预制体为环形或环带状多层编织结构，各单层环形或环带通过编织一体成型，整体无断开、连接或叠合状态。单层编织过程中碳纤维丝走向、分布一致，编织物中碳纤维丝按一定角度相互交叠，且每一根丝均为完整的纤维条。所述碳纤维丝编织大角度为±30度~±90度，实现轴向受力要求编织；碳纤维丝编织小角度为±0度~±30度，实现周向受力要求编织；大角度编织层和小角度编织层进行交替编织。

由于是采用多层编织，纤维在整个工件头部到尾部纤维连续不断裂，窗框整个环状结构也是成整体，保证了整体环状受力情况，这些状况是铺层、干丝缝纫所不具备的特性，提高了整体稳定，以及编织过程可以按不同层不同角度改善了整体的各向异性的状况。