复合材料长桁圆角过渡区结构及复合材料加筋壁板制造技术

本实用新型专利技术公开一种复合材料长桁圆角过渡区结构及复合材料加筋壁板，属于航空制造领域。该长桁圆角过渡区结构包括蒙皮外侧铺层，位于长桁圆角过渡区结构一侧；蒙皮中间铺层，位于蒙皮外侧铺层上部；多层长桁铺层，位于蒙皮中间铺层上部，呈U型或T型布置；长桁插层，插入多层长桁铺层之间，包括多层不同长度插层；捻子条填充区，由两侧的多层长桁铺层在圆角过渡区构成。本申请涉及结构可以有效解决一般长桁圆角过渡区域存在的插层质量不高等问题，所提出的结构适用于多种U型/T型长桁插层数量，提高了复合材料U型/T型长桁结构铺层质量。提高了复合材料U型/T型长桁结构铺层质量。提高了复合材料U型/T型长桁结构铺层质量。

【技术实现步骤摘要】
复合材料长桁圆角过渡区结构及复合材料加筋壁板


[0001]本技术属于航空制造领域，具体涉及一种复合材料长桁圆角过渡区结构及复合材料加筋壁板。

技术介绍

[0002]国内目前对于复合材料加筋壁板结构还主要以T型长桁加筋壁板和Ω形长桁加筋壁板这两种构型为主，对于U型加筋壁板构型还没有太多的应用实例，目前航空领域中某些大型客机方向舵等部件上采用U型加筋壁板构型。U型长桁加筋壁板结构构型主要包括蒙皮壁板、U型长桁两部分，U型长桁的底部铺层与蒙皮基本层固化后形成加筋壁板的蒙皮结构，两个U型长桁的缘条区域固化后形成加筋壁板上的壁板筋条，长桁对接的局部区域增加捻子条填充间隙，结构包括蒙皮铺层、长桁铺层、长桁缘条插层、捻子条填充区、圆角过渡区。
[0003]为了提高U型长桁的刚度，不可避免的要在长桁腹板中间增加一系列插层，如所示(U 型壁板示意图)。插层数量通常为4～8层。与T型长桁的插层区结构和成型方案类似，现有的U型长桁圆角插层过渡区结构主要包括以下3种，如图1～图3所示。图中结构包括 1
‑
蒙皮铺层、2
‑
长桁铺层、3
‑
蒙皮中间插层、4
‑
捻子条填充区、5
‑
长桁腹板插层、6
‑
长桁铺成圆角处圆心。
[0004]现有技术中主要采用的方式包括：
[0005]方式一：“U”型长桁插层延伸到圆角区内部直至蒙皮铺层，插层始终与蒙皮铺层保持垂直。此插层区结构方式将长桁圆角区分为独立的2部分，需要2根捻子条。优点是减小了圆角区捻子条的大小，并分为了2个独立的捻子条，有利于提高圆角区的力学性能；缺点是插层与蒙皮铺层之间的距离不容易控制(例如蒙皮丢层区)，且圆角区插层容易褶皱(特别是插层数量少、刚度差的情况下)，每个圆角2根捻子条也一定程度上增加了工艺复杂度。
[0006]方式一插层方式，成型过程中R区插层容易变形，造成R区质量较差。
[0007]方式二：“U”型长桁插层不延伸到圆角区内部，在长桁圆角区开始处截止，圆角区内填充1根捻子条。此插层过渡区结构方式在长桁R区留有较大的空间，优点是长桁插层不容易褶皱，缺点是在圆角区留有较大的空间，需要在圆角区添加较大的捻子条影响U型长桁结构的力学性能。
[0008]方式二插层方式，本方案插层方式R区区域较大，在成型过程中，R区较容易变形，成型后R区质量较差。
[0009]方式三：“U”型长桁插层延伸到圆角区内部直至蒙皮铺层，插层进入圆角区后与左、右长桁圆角贴合(不再垂直于蒙皮铺层)，沿圆角弧度向蒙皮铺层延伸。圆角区填充1根捻子条。此插层区结构方案的优点是控制了圆角区捻子条的大小，且插层与圆角区贴合不易发生褶皱，有利于提高圆角区的力学性能，且每个圆角区只需要1根捻子条，减少工艺难度；缺点是较难控制插层的长度(例如蒙皮丢层区)，插层长度设计不当或工艺精度达不到设计要求会对圆角区质量产生影响。
[0010]方式三插层方式，成型过程中R区插层容易变形，造成R区质量较差。

技术实现思路

[0011]为了克服以上问题，本申请提供一种复合材料长桁圆角过渡区结构及复合材料加筋壁板，该结构可以有效解决一般长桁圆角过渡区域存在的插层质量不高等问题，所提出的结构适用于多种U型/T型长桁插层数量，提高了复合材料U型/T型长桁结构铺层质量。
[0012]根据本技术的第一方面，提供一种复合材料长桁圆角过渡区结构，其中，包括：
[0013]蒙皮外侧铺层，位于长桁圆角过渡区结构一侧；
[0014]蒙皮中间铺层，位于蒙皮外侧铺层上部；
[0015]多层长桁铺层，位于蒙皮中间铺层上部，呈U型或T型布置；
[0016]长桁插层，插入多层长桁铺层之间，包括多层不同长度插层，通过设置插层在不同长度终止，使得多层长桁铺层在圆角过渡区始终按光滑的函数曲线过渡；
[0017]捻子条填充区，由两侧的多层长桁铺层在圆角过渡区构成。
[0018]进一步的，所述多层长桁铺层包括：
[0019]插层内侧长桁铺层，位于蒙皮中间铺层上部，呈U型或T型布置，且在圆角过渡区按一定函数曲线分布；
[0020]插层外侧长桁铺层，位于插层内侧长桁铺层上部，呈U型或T型布置，且在圆角过渡区构成1/4圆弧。
[0021]进一步的，所述长桁插层包括集合在一起的多层不同长度统一厚度的插层。
[0022]进一步的，从插层外侧长桁铺层至插层内层长桁铺层方向上，所述集合在一起的多层不同长度统一厚度的插层包括N层不同长度统一厚度的插层，分别为第一长桁插层、第二长桁插层
……
第i长桁插层
……
第N长桁插层，所述第i长桁插层长度终止点处，插层外侧长桁铺层和插层内层长桁铺层的距离h(θ)取值范围为：h(θ)＝0.70
×
(N+1
‑
i)t～0.95
×ꢀ
(N+1
‑
i)t，其中，t为插层厚度，N为正整数且取值范围为1≤N≤10。
[0023]进一步的，所述长桁插层包括多个插层组，每个插层组包括多层不同长度统一厚度的插层，从多层长桁铺层外侧至内侧方向上，多个插层组与多层长桁铺层间隔分布。
[0024]进一步的，从多层长桁铺层外侧至内侧方向上，每个插层组包括N层不同长度统一厚度的插层，分别为第一长桁插层、第二长桁插层
……
第i长桁插层
……
第N长桁插层，所述第i长桁插层长度终止点处，插层外侧长桁铺层和插层内层长桁铺层的距离h(θ)取值范围为： h(θ)＝0.70
×
(N+1
‑
i)t～0.95
×
(N+1
‑
i)t，其中，t为插层厚度，N为正整数且取值范围为1≤N≤10。
[0025]进一步的，所述长桁插层包括多个不同长度统一厚度的插层，从多层长桁铺层外侧至内侧方向上，多个插层与多层长桁铺层间隔分布。
[0026]进一步的，从多层长桁铺层外侧至内侧方向上，所述多个不同长度统一厚度的插层包括 N层不同长度统一厚度的插层，分别为第一长桁插层、第二长桁插层
……
第i长桁插层
……
第N长桁插层，所述第i长桁插层长度终止点处，插层外侧长桁铺层和插层内层长桁铺层的距离h(θ)取值范围为：h(θ)＝0.70
×
(N+1
‑
i)t～0.95
×
(N+1
‑
i)t，其中，t为插层厚度， N为正整数且取值范围为1≤N≤10。
[0027]这里，“多层长桁铺层内侧”意指多层长桁铺层靠近捻子条填充区的一侧，“多层长桁铺层外侧”意指多层长桁铺层远离捻子条填充区的一侧。
[0028]进一步的，所述插层外侧长桁铺层厚度为1～10层。
[0029]进一步的，所述插层内层长桁铺层厚度为1～10层。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料长桁圆角过渡区结构，其特征在于，包括：蒙皮外侧铺层，位于长桁圆角过渡区结构一侧；蒙皮中间铺层，位于蒙皮外侧铺层上部；多层长桁铺层，位于蒙皮中间铺层上部，呈U型或T型布置；长桁插层，插入多层长桁铺层之间，包括多层不同长度的长桁插层；捻子条填充区，由两侧的多层长桁铺层在圆角过渡区构成。2.根据权利要求1所述的复合材料长桁圆角过渡区结构，其特征在于，所述多层长桁铺层包括：插层内侧长桁铺层，位于蒙皮中间铺层上部，呈U型或T型布置，且在圆角过渡区按一定函数曲线分布；插层外侧长桁铺层，位于插层内侧长桁铺层上部，呈U型或T型布置，且在圆角过渡区构成1/4圆弧。3.根据权利要求1所述的复合材料长桁圆角过渡区结构，其特征在于，所述长桁插层包括集合在一起的多层不同长度统一厚度的长桁插层。4.根据权利要求3所述的复合材料长桁圆角过渡区结构，其特征在于，从插层外侧长桁铺层至插层内层长桁铺层方向上，所述集合在一起的多层不同长度统一厚度的长桁插层包括N层不同长度统一厚度的长桁插层，分别为第一长桁插层、第二长桁插层
……
第i长桁插层
……
第N长桁插层，所述第i长桁插层长度终止点处，插层外侧长桁铺层和插层内层长桁铺层的距离h(θ)取值范围为：h(θ)＝0.70
×
(N+1
‑
i)t～0.95
×
(N+1
‑
i)t，其中，t为长桁插层厚度，N为正整数且取值范围为1≤N≤10。5.根据权利要求1所述的复合材料长桁圆角过渡区结构，其特征在于，所述长桁插层包括多个长桁插层组，每个长桁插层组包括多层不同长度统一厚度的长桁插层，从多层长桁铺层外侧至内侧方向上，多个长桁插层组与多层长桁铺层间隔分布。6.根据权利要求5所述的复合材料长桁圆角过渡区结构，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李程辉，李星，温顺达，丛晶洁，苏怀忠，高丽敏，刘兴宇，孟庆功，
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，
类型：新型
国别省市：