复合材料“工”型长桁壁板结构、成型模具及成型方法技术

本发明专利技术涉及飞机复合材料技术领域，提供了一种复合材料“工”型长桁壁板结构、成型模具及成型方法，该壁板结构包括若干个“C”型铺层、中间插层、凸缘插层和蒙皮铺层；“C”型铺层并排铺放在蒙皮铺层上，“C”型铺层的封闭部与蒙皮铺层固化连接；相邻的“C”型铺层之间的间隙内设置中间插层，中间插层与蒙皮铺层固化连接；凸缘插层设置在“C”型铺层、中间插层的顶部，共同形成“工”型长桁的上凸缘。本发明专利技术可获得远大于传统工形长桁加筋壁板的胶接面积，增加长桁承载力的同时，减少长桁的加工量；采用可拆卸模具对“C”型铺层进行支撑，解决了复合材料“工”型长桁的脱模问题，能快速实现长桁结构的制备。

Structure, forming mould and forming method of composite \I\ type long truss panel

The invention relates to the technical field of aircraft composite materials, and provides a composite material \I\ type long truss panel structure, a molding mold and a molding method. The panel structure includes a number of \C\ type plies, an intermediate layer, a flange layer and a skin layer; \C\ type plies are laid on the skin layer side by side, \the closed part of the\ C \type plies is connected with the skin layer by curing; adjacent A middle intercalation layer is set in the gap between the \C\ type plies, which is connected with the skin plies by curing; the flange intercalation layer is set on the top of the \C\ type plies and the middle intercalation layer, which together forms the upper flange of the \I\ type long truss. The invention can obtain a bonding area far larger than that of the traditional I-shaped long truss reinforced panel, increase the bearing capacity of the long truss and reduce the processing amount of the long truss; the detachable mold is used to support the \C\ type paving layer, solves the demoulding problem of the composite material \I\ type long truss, and can quickly realize the preparation of the long truss structure.

【技术实现步骤摘要】
复合材料“工”型长桁壁板结构、成型模具及成型方法
本专利技术涉及飞机复合材料
，特别涉及一种复合材料“工”型长桁壁板结构、成型模具及成型方法。
技术介绍
复合材料“工”型长桁加筋壁板广泛应用于机身主承力结构，特别是翼面壁板结构中。常见的“工”型长桁结构形式如图1所示。传统结构形式的主要问题分析如下：1、相比T型长桁壁板，“工”型长桁壁板具有更高的结构效率，其抗弯能力及长桁边缘抗冲击能力均有提高；2、现有“工”型长桁壁板结构设计方案，上下凸缘均需预留足够的余量满足制造边界的加工要求；3、传统“工”型长桁加筋壁板的胶接面积余量小，脱胶时影响整体壁板结构。
技术实现思路
本专利技术的目的之一就是克服现有技术的不足，提供了一种复合材料“工”型长桁壁板结构、成型模具及成型方法，减少原材料的浪费，提高铺叠效率，降低工装制备成本，改进长桁底部铺层与蒙皮胶接质量，保证产品的质量和精度。本专利技术采用如下技术方案：一种复合材料“工”型长桁壁板结构，用于飞机翼面壁板，所述复合材料“工”型长桁壁板结构包括“C”型铺层、中间插层、凸缘插层和蒙皮铺层；若干个所述“C”型铺层并排平行铺放在所述蒙皮铺层上，所述“C”型铺层的封闭部呈平面，所述封闭部与所述蒙皮铺层固化连接；相邻的2个所述“C”型铺层之间留有间隙，所述间隙中设置所述中间插层，所述中间插层与“C”型铺层及所述蒙皮铺层均固化连接；所述凸缘插层设置在所述“C”型铺层及中间插层的顶部，形成“工”型长桁的上凸缘；所述凸缘插层与所述“C”型铺层、中间插层的顶部均固化连接。进一步的，所述“C”型铺层、中间插层、凸缘插层和蒙皮铺层之间采用共固化或共胶结工艺实现整体固化成型。进一步的，所述长桁壁板结构两端的“C”型铺层均为半C型。一种上述复合材料“工”型长桁壁板结构的成型模具，包括：“C”型铺层成型工装，用于铺叠成型“C”型铺层；凸缘工装，用于铺叠成型“工”型长桁的上凸缘；蒙皮工装，用于铺叠蒙皮铺层，及实现“C”型铺层与蒙皮铺层的固化连接。进一步的，所述“C”型铺层成型工装，包括可拆卸的左挡块、右挡块、上挡块和下挡块；所述下挡块为倒T型块；所述左挡块、右挡块均包括本体和突出部，所述左挡块、右挡块均通过突出部对称支撑在所述下挡块的翼缘表面上；所述上挡块设置在所述下挡块上部；所述左挡块、右挡块、上挡块和下挡块能紧密贴合为一整体；所述“C”型铺层通过所述左挡块本体、上挡块、右挡块本体的外周缘预成型。进一步的，所述凸缘工装、蒙皮工装均为平板结构。进一步的，所述上挡块、下挡块对应设置定位机构；所述定位机构为凹槽及与所述凹槽对应的凸头；当所述上挡块设置所述凹槽时，所述下挡块设置对应的所述凸头；当所述下挡块设置所述凹槽时，所述上挡块设置对应的所述凸头。一种复合材料“工”型长桁壁板结构的成型方法，使用上述的成型模具，包括如下步骤：S1、左挡块、右挡块、上挡块和下挡块共同组成“C”型铺层成型工装，用于单个“C”型铺层的铺叠成型；保持“C”型铺层与“C”型铺层成型工装的相对位置不变，“C”型铺层与“C”型铺层工装形成第一组合体；S2、若干个所述第一组合体并排平行放置，相邻的所述“C”型铺层之间设置中间插层，利用捻子条完成R区填充，形成第二组合体；所述R区为所述“C”型铺层和中间插层之间形成的空隙；然后将所述第二组合体进行整体翻转180°；S3、将下挡块抽离，保持左挡块、右挡块、上挡块及“C”型铺层相对位置不变；根据设计放置凸缘插层及凸缘工装，形成第三组合体；S4、将所述第三组合体与蒙皮工装间定位，随后与蒙皮铺层进行组合，真空封装后完成整体共固化成型。进一步的，所述成型方法还包括：S5、拆除所述“C”型铺层成型工装时，先拆除所述上挡块，然后拆除所述左挡块、右挡块。进一步的，步骤S2中，首先对若干个所述第一组合体进行翻转180°，然后相邻的所述“C”型铺层之间设置中间插层，得到所述第二组合体。本专利技术还提供了一种飞机，该飞机使用上述的复合材料“工”型长桁壁板结构。本专利技术的有益效果为：“C”型铺层与蒙皮铺层完全贴合，获得远远大于传统工形长桁加筋壁板的胶接面积，增加了长桁承载力的同时，减少了长桁的加工量，同时有效地避免了由于长桁脱胶而影响到整个壁板结构的问题；可采用共固化或共胶接的工艺完成壁板结构的整体固化成型，大大提高制造效率，降低复合材料损耗率；采用可拆卸模具对“C”型铺层进行支撑，解决了复合材料“工”型长桁的脱模问题，能够快速实现长桁结构的制备；本专利技术工艺简单易行，具有重大推广价值。附图说明图1所示为传统的“工”型长桁壁板结构示意图。图2所示为本专利技术实施例一种复合材料“工”型长桁壁板结构示意图。图3所示为“C”型铺层成型工装的结构示意图。图4所示为第二组合体的结构示意图。图5所示为第三组合体的结构示意图。图6所示为复合材料“工”型长桁壁板结构芯模脱模示意图。图7所示为左挡块(右挡块)结构示意图。图中：1-左挡块；2-上挡块；3-右挡块；4-下挡块；5-“C”型铺层；6-中间插层；7-R角填充物；8-凸缘插层；9-凸缘工装；10-蒙皮铺层；11-蒙皮工装；101-本体；102-突出部。具体实施方式下文将结合具体附图详细描述本专利技术具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。如图2所示，本专利技术实施例一种复合材料“工”型长桁壁板结构，包括若干个“C”型铺层5、中间插层6、凸缘插层8和蒙皮铺层10；若干个所述“C”型铺层5并排平行铺放在所述蒙皮铺层10上，所述“C”型铺层5的封闭部呈平面，所述封闭部与所述蒙皮铺层10固化连接；相邻的2个所述“C”型铺层5之间留有间隙，所述间隙中设置所述中间插层6，所述中间插层6的底部与所述蒙皮铺层10固化连接；所述凸缘插层8设置在所述“C”型铺层5、中间插层6的顶部，共同形成“工”型长桁的上凸缘；所述凸缘插层8与所述“C”型铺层5、中间插层6的顶部均固化连接。优选的，所述“C”型铺层5、中间插层6、凸缘插层8和蒙皮铺层10之间采用共固化或共胶结工艺实现整体固化成型。所述长桁壁板结构两端的“C”型铺层5均为半C型(完整“C”型铺层的一半或部分)，所述凸缘插层8端部(与蒙皮铺层10、“C”型铺层5共同形成)的R角空隙内填充R角填充物7。本专利技术实施例可通过自动铺带或者手工铺贴，相比于原有“工”型长桁壁板结构设计方案增加了长桁与蒙皮结构的有效胶接区域，增加了长桁的承载力的同时，减少了长桁的加工量。如图3所示，本专利技术实施例一种上述复合材料“工”型长桁壁板结构的成型模具，包括：“C”型铺层成型工装，用于铺叠成型“C”型铺层5；优选的，所述“C”型铺层成型工装，包括可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料“工”型长桁壁板结构，其特征在于，包括“C”型铺层、中间插层、凸缘插层和蒙皮铺层；/n若干个所述“C”型铺层并排平行铺放在所述蒙皮铺层上，所述“C”型铺层的封闭部呈平面，所述封闭部与所述蒙皮铺层固化连接；相邻的2个所述“C”型铺层之间留有间隙，所述间隙中设置所述中间插层，所述中间插层与“C”型铺层及所述蒙皮铺层均固化连接；所述凸缘插层设置在所述“C”型铺层及中间插层的顶部，形成“工”型长桁的上凸缘；所述凸缘插层与所述“C”型铺层、中间插层的顶部均固化连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合材料“工”型长桁壁板结构，其特征在于，包括“C”型铺层、中间插层、凸缘插层和蒙皮铺层；
若干个所述“C”型铺层并排平行铺放在所述蒙皮铺层上，所述“C”型铺层的封闭部呈平面，所述封闭部与所述蒙皮铺层固化连接；相邻的2个所述“C”型铺层之间留有间隙，所述间隙中设置所述中间插层，所述中间插层与“C”型铺层及所述蒙皮铺层均固化连接；所述凸缘插层设置在所述“C”型铺层及中间插层的顶部，形成“工”型长桁的上凸缘；所述凸缘插层与所述“C”型铺层、中间插层的顶部均固化连接。


2.如权利要求1所述的复合材料“工”型长桁壁板结构，其特征在于，所述“C”型铺层、中间插层、凸缘插层和蒙皮铺层之间采用共固化或共胶结工艺实现整体固化成型。


3.如权利要求1所述的复合材料“工”型长桁壁板结构，其特征在于，所述长桁壁板结构两端的“C”型铺层均为半C型。


4.一种如权利要求1-3任一项所述的复合材料“工”型长桁壁板结构的成型模具，其特征在于，包括：
“C”型铺层成型工装，用于铺叠成型“C”型铺层；
凸缘工装，用于铺叠成型“工”型长桁的上凸缘；
蒙皮工装，用于铺叠蒙皮铺层，及实现“C”型铺层与蒙皮铺层的固化连接。


5.如权利要求4所述的成型模具，其特征在于，所述“C”型铺层成型工装，包括可拆卸的左挡块、右挡块、上挡块和下挡块；
所述下挡块为倒T型块；所述左挡块、右挡块均包括本体和突出部，所述左挡块、右挡块均通过突出部对称支撑在所述下挡块的翼缘表面上；所述上挡块设置在所述下挡块上部；所述左挡块、右挡块、上挡块和下挡块能紧密贴合为一整体；
所述“C”型铺层通过所述左挡块本体、上挡块、右挡块本体的外周缘预成型。

【专利技术属性】
技术研发人员：丛晶洁，李星，温顺达，李梦琳，黄豪杰，王杰，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心，中国商用飞机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11