[发明专利]一种机翼复合材料缩比模型的制造方法

摘要

本发明一种机翼复合材料缩比模型的制造方法，属于复合材料结构和飞机风洞气动弹性试验模型的制造技术领域，涉及一种机翼复合材料缩比模型的制造方法。该方法根据实际飞机设计尺寸、缩比系数及复合材料性能参数，制造满足模型几何外形相似的模具，选择适当的材料参数和加工工艺参数；制造飞机机翼的复合材料缩比模型中，先制造翼梁和翼肋，再将翼梁和翼肋组合连接成为骨架，骨架与金属根肋连接，再在骨架上填充泡沫后，进行修形；使用模具将修形后含填充泡沫的骨架成型，形成上、下蒙皮。本发明以较小的重量获取较大的刚度和强度，并且能够根据不同的需要，调节机翼复合材料缩比模型的抗弯和抗扭刚度。

主权项

一种飞机机翼的复合材料缩比模型的制造方法，其特征在于，根据实际飞机设计尺寸、缩比系数及复合材料性能参数，制造满足模型几何外形相似的模具，选择适当的材料参数和加工工艺参数；制造飞机机翼的复合材料缩比模型中，按照先制造翼梁（1）和翼肋（2），再将翼梁（1）和翼肋（2）组合连接成为骨架，骨架与金属根肋（3）连接，然后再在骨架上填充泡沫（5）后，进行修形；最后，使用模具将修形后含填充泡沫的骨架成型，形成上、下蒙皮（4、6），并将上、下蒙皮（4、6）与含填充泡沫的骨架连接成为一体；模型制造方法的具体步骤如下：一、蒙皮模具制造方法（1）蒙皮模具的制造方法：蒙皮有上、下蒙皮（4、6），对应有上下蒙皮模具的制造，材料选用金属合金，加工方法为数控加工，要求是模具内表面形面满足树脂传递模塑工艺的要求；在模具上加工出定位骨架的装置，开槽或者用定位块，上下蒙皮模具闭模之后在模具上加工出出入浇口，出入浇口位置的选择是经RTM‑Worx软件优化流道后得到的，优化的原则是尽可能保证树脂能够很好的浸渍纤维增强材料；（2）翼梁模具的制造方法：翼梁的模具采用数控加工的金属合金模具或在阳模基础上翻制的玻璃钢模具，翼梁和翼肋端部多加工出一段定位块，与蒙皮模具加工出的槽相互配合用于定位，确保骨架和蒙皮模具保持准确的位置关系；二、翼梁和翼肋制造方法翼梁（1）的结构形式为自由曲面的变截面梁，梁截面为矩形、工字形或C字形；翼梁的制造工艺采用树脂传递模塑工艺，首先将增强纤维排列成一定形状，然后放入已加工好的翼梁模具中，在翼梁模具闭合锁紧后，通过压力将树脂注入密闭的模腔，树脂在浸渍增强纤维的同时将空气赶出，在模具充满树脂后，通 过室温或加温固化，固化反应进行完全后，打开模具取出构件；翼肋为等厚度板结构，其制造成型工艺由金属材料数控加工或由木质材料加工制成，或由树脂基纤维增强复合材料材料制成，制造成型后，使用线锯切割出符合设计要求的轮廓外形； 三、金属根肋（4）制造方法金属根肋（4）制造方法采用数控加工，根肋定位方法采用销定位，能与其他支撑结构相连接；四、骨架定位装配方法骨架的装配采用手工湿法成型工艺，并配合真空袋，加温或常温固化；翼梁、翼肋形成骨架部分的装配在蒙皮阴模上进行，装配前，将金属根肋定位固定于蒙皮成形模具上，按照骨架外形对泡沫进行修形，采用填料封闭泡沫表面的微小气孔；先在蒙皮阴模上刻线用于辅助梁的定位，制作位于梁肋与蒙皮阴模之间的辅助定位蒙皮为翼梁、翼肋提供定位，采用环氧树脂将梁、肋粘接并在梁肋结合处采用联结角片加固，骨架根肋粘接金属镶嵌件后加温固化。 五、填充泡沫和粘接方法填充泡沫装配采用复合材料湿法连接，涂抹不饱和聚酯树脂腻子使得泡沫外孔封闭，在骨架上安装填充泡沫，然后对填充泡沫进行修形；六、增加界面增韧提高连接强度方法翼梁、翼肋以及填充泡沫之间采用粘接方式连接在一起，在各个部件粘接界面上涂覆不饱和聚酯树脂，然后在其上面均匀铺洒3~8mm的短切纤维，以此增加界面增韧层以提高连接强度；七、上、下蒙皮（4、6）的成型工艺上、下蒙皮的制造工艺采用树脂传递模塑成型工艺，上、下蒙皮包含至少一层 具有第一纤维方向的全面积铺层和至少一层具有第二纤维方向的全面积铺层，形成增强纤维结构；首先在下蒙皮模具中将形成增强纤维结构中，放置已经装配好的骨架和填充泡沫，压实压紧，然后用相同的方法在上蒙皮模具中铺设增强纤维，最后把模具闭合锁紧，通过压力将树脂注入闭合模，待模具充满树脂后，通过室温或加温固化，固化反应进行完全后，打开模具，对成型好的蒙皮进行修形；完成蒙皮与骨架和填充泡沫之间的装配，连接成为一体。