本发明专利技术公开了一种外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构包括：内缘条、腹板，外缘条；腹板位于外缘条和内缘条之间；内缘条与腹板垂直连接；外缘条通过螺栓与飞行器蒙皮连接，外缘条表面形状与飞行器的气动外形贴合；内缘条、腹板，外缘条分别按照一定的材料布局结构铺设，每一层材料铺设顺序和方向按照一定的顺序进行铺设，最后经固化将内缘条、腹板和外缘条一体化成型。本发明专利技术通过优化结构几何外形和不同区域铺层参数设置，解决了贯穿机身的大尺寸、高承载、高刚度、小变形复合材料梁结构设计问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构，属于结构设计领域。
技术介绍
复合化是当代材料技术发展的重要趋势之一，而大量采用高性能复合材料是航空 航天飞行器向轻质化、功能化发展的重要方向。在国外，代表21世纪当前飞行器研制最高 水平的波音787和空客A350客机复合材料使用率均超过了 50%，取得了令人瞩目的成就。 国内有人驾驶航空飞行器领域复合材料应用普遍在20 %以内。 虽然近30年来，国内外复合材料结构设计水平有了长足的进步。但是目前在大尺 寸（长度超过7m)，双曲率外形主承力梁由于固化变形设计预报难度极大，设计可靠性要求 高，关键技术尚未取得有效突破。许多复合材料飞行器梁结构主要应用在机翼部位，但对于 对贯穿机身的大尺寸、高承载、高刚度、小变形梁多数产品仍然选择金属结构，存在重量大、 疲劳性差、易腐蚀等缺点。目前急需一种新型的轻质外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结 构。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供了外形贯穿飞行器机身的 复合材料梁结构，通过优化结构几何外形和不同区域铺层参数设置，解决了贯穿机身的大 尺寸、高承载、高刚度、小变形复合材料梁结构设计问题。 本专利技术的技术解决方案是： -种外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构，其特征在于包括：内缘条、腹板，外 缘条； 腹板位于外缘条和内缘条之间；内缘条与腹板垂直连接；外缘条通过螺栓与飞 行器蒙皮连接，外缘条表面形状与飞行器的气动外形贴合； 内缘条、腹板，外缘条分别按照表1的材料布局结构铺设，每一层材料铺设顺序和 方向按照表2进行铺设，最后经固化将内缘条、腹板和外缘条一体化成型； 表1材料布局结构 表2每一层材料铺设顺序和方向 CN 105151271 A 说明书 2/4 页 其中，F表示织物预浸料，T表示单向带预浸料，0° F表示织物预浸料以0角度铺 设。 织物预浸料为碳纤维T800-6K/环氧树脂603A ;单向带预浸料为碳纤维T800-12K/ 环氧树脂603A。 腹板面在前后段为平行于飞行器水平面的平面，前后段高度差70-90mm，后段高于 前段，用于避开后机身外形面闭角区，可防止后机身蒙皮难脱模。 本专利技术与现有技术相比的有益效果是： (1)本专利技术外缘条、内缘条和腹板采用不同的结构和材料铺层设计，实现了材料地 优化利用，解决了贯穿机身的大尺寸、高承载、高刚度、小变形复合材料梁结构设计问题。 (2)本专利技术外缘条、内缘条和腹板的每一层材料铺设顺序和方向都是经过大量的 分析计算和实验得到的，每一层的角度都不尽相同，针对不同的层数进行设计，保证了整个 复合材料梁结构的高承载、高刚度、小变形特性，使得最终一体化成型结构，大大满足了实 际工程需求，填补了国内外本领域的空白。 (3)本专利技术通过合理的剖面外形设计，结构的形状可充分适应飞行器外形，并由于 装配定位方便，可作为制造基准等优点。【附图说明】 图1为本专利技术的几何外形图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的工作原理作进一步解释和说明。 如图1所示，一种外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构包括：内缘条1、腹板2， 外缘条3 ; 腹板2位于外缘条3和内缘条1之间；内缘条1与腹板2垂直连接；外缘条3通过 螺栓与飞行器蒙皮连接，外缘条3表面形状与飞行器的气动外形贴合（外缘条3随飞行器 外形，为复杂双曲形状，该结构的形状可充分适应飞行器外形，并具有装配定位方便，可作 为制造基准等优点）； 内缘条1、腹板2,外缘条3分别按照表1的材料布局结构铺设，每一层材料铺设顺 序和方向按照表2进行铺设，最后经固化将内缘条1、腹板2和外缘条3 -体化成型； 表1材料布局结构 CN 105151271 A 说明书 3/4 页 表2每一层材料铺设顺序和方向 其中，F表示织物预浸料，T表示单向带预浸料，0° F表示织物预浸料以0角度铺 设。 针对表2的铺设角度和铺设顺序，经过大量实验论证得出，如表3所示。 表3铺层顺序试验对照表 从上表可以看出，最外层为45度，总层数为偶数承载能力强，制造变形小。内缘 条、腹板、外缘条45度的占用比例分别为44%、32%、35%最佳，根据上述比例进行角度和 顺序的设计。 表4材料比例试验对照表 CN 10blblz：71 A ^ ^ Ij 4/4 贝 从上表可以看出，按照表1的材料比例方案重量轻、承载能力强，制造变形小。 织物预浸料为碳纤维T800-6K/环氧树脂603A ;单向带预浸料为碳纤维T800-12K/ 环氧树脂603A。 腹板面（2)在前后段为平行于飞行器水平面的平面，前后段高度差70_90mm，后段 高于前段，用于避开后机身外形面闭角区，可防止后机身蒙皮难脱模。 本专利技术未公开的部分为本领域的公知尝试。【主权项】1. 一种外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构，其特征在于包括：内缘条（I)、腹板 (2) ，外缘条（3); 腹板（2)位于外缘条（3)和内缘条（1)之间；内缘条（1)与腹板（2)垂直连接；外缘条 (3) 通过螺栓与飞行器蒙皮连接，外缘条（3)表面形状与飞行器的气动外形贴合； 内缘条（1)、腹板（2)，外缘条（3)分别按照表1的材料布局结构铺设，每一层材料铺设 顺序和方向按照表2进行铺设，最后经固化将内缘条（1)、腹板（2)和外缘条（3) -体化成 型； 表1材料布局结构表2每一层材料铺设顺序和方向其中，F表示织物预浸料，T表示单向带预浸料，0° F表示织物预浸料以O角度铺设。2. 根据权利要求1所述的一种外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构，其特征在于： 所述织物预浸料为碳纤维T800-6K/环氧树脂603A ;单向带预浸料为碳纤维T800-12K/环 氧树脂603A。3. 根据权利要求1所述的一种外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构，其特征在于： 所述腹板面（2)在前后段为平行于飞行器水平面的平面，前后段高度差70-90_，后段高于 前段，用于避开后机身外形面闭角区，可防止后机身蒙皮难脱模。【专利摘要】本专利技术公开了一种外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构包括：内缘条、腹板，外缘条；腹板位于外缘条和内缘条之间；内缘条与腹板垂直连接；外缘条通过螺栓与飞行器蒙皮连接，外缘条表面形状与飞行器的气动外形贴合；内缘条、腹板，外缘条分别按照一定的材料布局结构铺设，每一层材料铺设顺序和方向按照一定的顺序进行铺设，最后经固化将内缘条、腹板和外缘条一体化成型。本专利技术通过优化结构几何外形和不同区域铺层参数设置，解决了贯穿机身的大尺寸、高承载、高刚度、小变形复合材料梁结构设计问题。【IPC分类】B64C1/06【公开号】CN105151271【申请号】CN201510604410【专利技术人】邓云飞, 王悦, 张涛, 熊艳丽, 顾春辉, 唐青春, 陈飞, 李永俊, 马野, 张晓帆, 曾亮, 韩威, 姚纳新 【申请人】中国运载火箭技术研究院【公开日】2015年12月16日【申请日】2015年9月21日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种外形贯穿飞行器机身的复合材料梁结构，其特征在于包括：内缘条(1)、腹板(2)，外缘条(3)；腹板(2)位于外缘条(3)和内缘条(1)之间；内缘条(1)与腹板(2)垂直连接；外缘条(3)通过螺栓与飞行器蒙皮连接，外缘条(3)表面形状与飞行器的气动外形贴合；内缘条(1)、腹板(2)，外缘条(3)分别按照表1的材料布局结构铺设，每一层材料铺设顺序和方向按照表2进行铺设，最后经固化将内缘条(1)、腹板(2)和外缘条(3)一体化成型；表1 材料布局结构组分名称铺层内缘条10层织物预浸料+8层单向带预浸料腹板12层织物预浸料+4层单向带预浸料外缘条18层织物预浸料+8层单向带预浸料表2 每一层材料铺设顺序和方向其中，F表示织物预浸料，T表示单向带预浸料，0°F表示织物预浸料以0角度铺设。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邓云飞，王悦，张涛，熊艳丽，顾春辉，唐青春，陈飞，李永俊，马野，张晓帆，曾亮，韩威，姚纳新，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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