一种结构功能一体化复合材料机翼及其整体成型方法技术

本发明专利技术涉及一种结构功能一体化复合材料机翼及其整体成型方法。所述方法：制备复合材料承载梁；干燥具有机翼前后缘形状的泡沫芯层，然后将其拼接在复合材料承载梁的前后侧；将吸波层板粘贴在泡沫芯层上，得到拼接组件；将拼接组件通过真空袋法预压实；将干态玻璃布和/或石英布粘贴在复合材料承载梁和吸波层板的表面，得到预成型体；将预成型体置于机翼成型模具中，采用RTM工艺进行制备，得到结构功能一体化复合材料机翼。本发明专利技术实现了承载梁、泡沫芯层、吸波材料、蒙皮的一次整体成型机翼；同时，将吸波材料成型在材料内部，避免了吸波层放置在最外层时易老化失效的问题，制备出了既具备承载功能又具备吸波隐身功能的结构功能一体机翼。

A structure function integrated composite wing and its integral forming method

【技术实现步骤摘要】
一种结构功能一体化复合材料机翼及其整体成型方法
本专利技术属于复合材料成型
，尤其涉及一种结构功能一体化复合材料机翼及其整体成型方法。
技术介绍
机翼的复合材料化，可以大幅减重，增加飞机的装油量，有效提高航程和燃油经济性等性能，已成为航空航天先进结构材料的发展方向。而不但可以实现结构承载减重的目的，还可以满足特定的功能的结构功能一体化更是复合材料产品发展的方向。目前，结构/功能一体化机翼一般做法为，首先成型上半翼和下半翼复合材料结构，胶接组合，然后在复合材料结构机翼外表面喷涂或粘接吸波材料的分步式成型方法。这样就没有发挥出复合材料可设计的特性，没有一次整体成型，并且吸波材料暴露在空气中，容易老化和磕碰损伤，导致功能下降，同时放置在最外层还需要经常性的维护。在整体成型时，功能材料粘贴的技术存在空白，并且粘贴后的功能材料缝隙过大，会产生脱粘的现象。针对上述问题，非常有必要提供一种新的结构功能一体化复合材料机翼整体成型方法以及由此成型得到的结构功能一体化复合材料机翼。
技术实现思路
为了解决现有结构功能一体化复合材料机翼成型时存在的吸波材料暴露在空气中及分步式成型存在的技术问题，本专利技术提供了一种结构功能一体化复合材料机翼及其整体成型方法。为了实现上述目的，本专利技术在第一方面提供了一种结构功能一体化复合材料机翼的整体成型方法，所述方法包括如下步骤：(1)制备复合材料承载梁；(2)将分别具有机翼前缘形状和机翼后缘形状的两块泡沫芯层置于烘箱中干燥，然后将干燥后的两块所述泡沫芯层分别通过胶膜拼接设置在所述复合材料承载梁的前后两侧，修整所述泡沫芯层的边缘与机翼成型模具中的泡沫刻线位置相符，得到第一拼接组件；(3)将吸波层板通过胶膜粘贴在所述第一拼接组件包括的两块所述泡沫芯层上，得到第二拼接组件；(4)将所述第二拼接组件依次用脱模布和透气毡进行包裹，然后置于真空袋中，在真空袋内的真空压力小于-0.095MPa并且温度为25～35℃的条件下通过真空袋法对所述第二拼接组件进行预压实定型；(5)将干态玻璃布和/或干态石英布对步骤(4)中预压实定型好的第二拼接组件进行整体缠绕，缠绕方式为在蒙皮前缘整体缠绕，在蒙皮后缘进行对接铺层，得到预成型体；(6)将所述预成型体置于机翼成型模具中，采用RTM工艺进行制备，得到结构功能一体化复合材料机翼。优选地，所述结构功能一体化复合材料机翼包括复合材料承载梁、设置在复合材料承载梁的前后两侧的泡沫芯层、粘贴在所述泡沫芯层的表面的吸波层板以及包覆在所述复合材料承载梁和所述吸波层板的表面的蒙皮。优选地，在步骤(6)中，所述RTM工艺为：采用注胶用RTM树脂对所述预成型体进行RTM注胶和固化；进行所述RTM注胶直至从机翼成型模具的出胶孔流出的RTM树脂没有气泡为止。优选地，在步骤(6)中，所述固化的温度为125～135℃，所述固化的时间为1.5～3h。优选地，所述泡沫芯层采用硬质聚氨酯泡沫材料、酚醛树脂泡沫材料或聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料制成。优选地，所述吸波层板采用树脂基吸波材料制成，所述树脂基吸波材料的固化的温度为125～135℃，固化的时间为1.5～3h。优选地，所述干态玻璃布为干态玻璃纤维织物。优选地，所述干态石英布为干态石英纤维织物。优选地，所述RTM树脂采用中温固化RTM环氧树脂，所述中温固化RTM环氧树脂的固化的温度为125～135℃，固化的时间为1.5～3h。本专利技术在第二方面提供了由本专利技术在第一方面所述的整体成型方法成型得到的结构功能一体化复合材料机翼。本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：(1)本专利技术一次整体成型出具有吸波隐身、承载复合材料机翼。即只需要一次受热固化即可成型，减少了各部分零件分别固化时所浪费的能耗和时间；在成型过程中不需要进行胶接，减少了各部分零件装配时所浪费的能耗和时间；采用外表面结构材料玻璃纤维或石英纤维连续铺层的方法保证了制件纤维连续性，确保了机翼迎风面的整体结构，提高了制件的可靠性。(2)本专利技术将吸波层制备在复合材料内部，避免了吸波层放置在最外层时，容易老化和磕碰损伤，导致功能下降，同时，由于有外层复合材料的保护，不需要维护，寿命能达到与机翼寿命相同。本专利技术解决了现有结构功能一体化机翼不采用这种共固化一体成型的方式，而是先将复合材料固化成型后，再将吸波功能材料用常温胶黏剂粘贴在已经成型的复合材料蒙皮表面，吸波功能材料易受到环境因素的影响，容易老化失效的技术问题。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术在第一方面提供了一种结构功能一体化复合材料机翼的整体成型方法，所述方法包括如下步骤：(1)制备复合材料承载梁；具体地，例如可以将复合材料承载梁上、下表面、前、后腹板以及翼尖表面用打磨(例如用60号砂纸片打磨)，去掉表层树脂层，以逆光检查无亮点为准，打磨时从翼根依次向翼尖移动，须保证不存在遗漏区域，在打磨过程中，可采用翼型打磨样板进行比对，防止打磨过量；在本专利技术中，所述复合材料承载梁例如可以采用现有工艺制成所述复合材料承载梁。(2)将分别具有机翼前缘形状和机翼后缘形状的两块泡沫芯层(泡沫芯块)置于烘箱中干燥，然后将干燥后的两块所述泡沫芯层分别通过胶膜拼接设置在所述复合材料承载梁的前后两侧，修整所述泡沫芯层的边缘与机翼成型模具中的泡沫刻线位置相符，得到第一拼接组件；在本专利技术中，所述泡沫芯层的干燥处理例如可以为将机加成机翼前后缘形状的泡沫芯层在130℃±5℃的烘箱中干燥2h，烘箱温度达到125℃时开始计时，保温2h；泡沫芯层在烘箱搁置时，保证泡沫芯层表面的空气能够循环；烘干后的泡沫芯层在烘箱冷却后需立即密封保存在塑料袋内，需要使用时再打开取出来，禁止裸露存放在空气中。(3)将吸波层板粘贴在所述第一拼接组件包括的两块所述泡沫芯层上，得到第二拼接组件；在本专利技术中，所述吸波层板的粘贴过程例如可以为：将吸波层板从上机翼向下机翼整体铺敷，铺贴过程中需用手压实包紧，防止吸波层板在前缘交界处和/或后缘交界处有架桥现象或存在较大缝隙，影响隐身效果；粘贴过程中可采用电熨斗辅助包覆，用电熨斗将吸波层板向另一边机翼赶，防止气泡裹在其中；在本专利技术中，将吸波层板通过胶膜粘贴在所述第一拼接组件包括的两块所述泡沫芯层上，最终将吸波层板成型在复合材料机翼结构内部。(4)将所述第二拼接组件依次用脱模布和透气毡进行包裹，然后置于真空袋中，在真空袋内的真空压力小于-0.095MPa并且温度为25～35℃的条件下通过真空袋法对所述第二拼接组件进行预压实定型；在本专利技术中，通过真空袋法进行真空预压实例如可以为：打开真空泵，保证真空袋内真空压力小于-0.095本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构功能一体化复合材料机翼的整体成型方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n(1)制备复合材料承载梁；/n(2)将分别具有机翼前缘形状和机翼后缘形状的两块泡沫芯层置于烘箱中干燥，然后将干燥后的两块所述泡沫芯层分别通过胶膜拼接设置在所述复合材料承载梁的前后两侧，修整所述泡沫芯层的边缘与机翼成型模具中的泡沫刻线位置相符，得到第一拼接组件；/n(3)将吸波层板通过胶膜粘贴在所述第一拼接组件包括的两块所述泡沫芯层上，得到第二拼接组件；/n(4)将所述第二拼接组件依次用脱模布和透气毡进行包裹，然后置于真空袋中，在真空袋内的真空压力小于-0.095MPa并且温度为25～35℃的条件下通过真空袋法对所述第二拼接组件进行预压实定型；/n(5)将干态玻璃布和/或干态石英布对步骤(4)中预压实定型好的第二拼接组件进行整体缠绕，缠绕方式为在蒙皮前缘整体缠绕，在蒙皮后缘进行对接铺层，得到预成型体；/n(6)将所述预成型体置于机翼成型模具中，采用RTM工艺进行制备，得到结构功能一体化复合材料机翼。/n

【技术特征摘要】
1.一种结构功能一体化复合材料机翼的整体成型方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)制备复合材料承载梁；
(2)将分别具有机翼前缘形状和机翼后缘形状的两块泡沫芯层置于烘箱中干燥，然后将干燥后的两块所述泡沫芯层分别通过胶膜拼接设置在所述复合材料承载梁的前后两侧，修整所述泡沫芯层的边缘与机翼成型模具中的泡沫刻线位置相符，得到第一拼接组件；
(3)将吸波层板通过胶膜粘贴在所述第一拼接组件包括的两块所述泡沫芯层上，得到第二拼接组件；
(4)将所述第二拼接组件依次用脱模布和透气毡进行包裹，然后置于真空袋中，在真空袋内的真空压力小于-0.095MPa并且温度为25～35℃的条件下通过真空袋法对所述第二拼接组件进行预压实定型；
(5)将干态玻璃布和/或干态石英布对步骤(4)中预压实定型好的第二拼接组件进行整体缠绕，缠绕方式为在蒙皮前缘整体缠绕，在蒙皮后缘进行对接铺层，得到预成型体；
(6)将所述预成型体置于机翼成型模具中，采用RTM工艺进行制备，得到结构功能一体化复合材料机翼。


2.根据权利要求1所述的整体成型方法，其特征在于：
所述结构功能一体化复合材料机翼包括复合材料承载梁、设置在复合材料承载梁的前后两侧的泡沫芯层、粘贴在所述泡沫芯层的表面的吸波层板以及包覆在所述复合材料承载梁和所述吸波层板的表面的蒙皮。


3.根据权利要求1所述的整体成型方法，其特征在于：
在步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩蕾，袁一博，卢山，柳晓辉，李丽英，王国勇，龚文化，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11