一种小翼柄大载荷复合材料飞行翼及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种小翼柄大载荷复合材料飞行翼及其制备方法，包括如下步骤：制备金属翼柄；制备加强泡沫板；在下半模内壁铺设浸渍有树脂的碳纤维，获得第一预浸料层；在第一预浸料层的阶梯面随形铺设浸渍有树脂的碳纤维，获得第二预浸料层；将金属翼柄放入模具

【技术实现步骤摘要】
一种小翼柄大载荷复合材料飞行翼及其制备方法


[0001]本专利技术涉及航天领域，尤其是涉及一种小翼柄大载荷复合材料飞行翼及其制备方法
。

技术介绍

[0002]现有的同级别导弹飞行翼多为全金属结构，一般约为
40
‑
50
公斤，能耗高；而复合材料拥有强度高
、
刚度大
、
质量轻
、
抗疲劳
、
耐高温
、
减振
、
可设计等特点，被广泛的应用在航空航天领域；对于金属翼柄和复合材料的连接位置，可采用一字型金属翼柄和
C
字型复合材料插接的设计方案，该方案的优点是承载能力强，抗变形能力强
。
[0003]但该结构在金属翼柄和复合材料连接位置容易发生复合材料分层或脱粘失效，当载荷过大且金属翼柄较小时，这种缺陷尤为明显；对于高超音速结构，载荷过大且金属翼柄较小时，产品升级成为必然趋势，连接位置可靠的复合材料结构设计方法尤为重要
。
[0004]因此，针对上述问题本专利技术急需提供一种小翼柄大载荷复合材料飞行翼及其制备方法
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种小翼柄大载荷复合材料飞行翼及其制备方法，从而实现在金属翼柄较小的前提下，搭载较大载荷且不发生复合材料分层或脱粘失效
。
[0006]一种小翼柄大载荷复合材料飞行翼的制备方法，包括如下步骤：
[0007]制备金属翼柄r/>,
金属翼柄包括连接段和插入段，其中插入段的上端面和下端面设有上坡面和下坡面；
[0008]制备加强泡沫板，加强泡沫板一端呈锥形设置；
[0009]在下半模内壁铺设浸渍有树脂的碳纤维，获得第一预浸料层，第一预浸料层一侧设有阶梯面；在第一预浸料层的阶梯面随形铺设浸渍有树脂的碳纤维，获得第二预浸料层，第二预浸料层一侧设有与插入段下坡面匹配的下坡面槽；将金属翼柄放入模具
,
金属翼柄的插入段嵌入下坡面槽中
,
将加强泡沫板放入模具对应位置，在插入段的上端面继续铺设浸渍有树脂的碳纤维，形成第三预浸料层，第三预浸料层的纵向剖面与第二预浸料层纵向剖面呈镜像对称；
[0010]在上半模内壁铺设浸渍有树脂的碳纤维，获得第四预浸料层；
[0011]将上半模和下半模对合，加热固化，脱模，获得带有小翼柄大载荷复合材料飞行翼；
[0012]在飞行翼的金属翼柄的插入段位置沿垂直于飞行翼方向打若干通孔，用连接件固定
。
[0013]优选地，金属翼柄插入段的上端面和下端面设有上坡面和下坡面，其中，上坡面包括位于插入段弦长方向的上端面的第一上坡面
、
位于插入段翼展方向的上端面的连续的第二上坡面
、
第三上坡面和第四上坡面；下坡面包括的上端面和下端面设有上坡面和下坡面，
其中，上坡面包括位于插入段弦长方向的下端面的第一下坡面
、
位于插入段翼展方向的下端面的连续的第二下坡面
、
第三下坡面和第四下坡面；
[0014]其中，第一上坡面
、
第一下坡面与水平面夹角为
22
‑
28
°
，第二上坡面
、
第二下坡面与水平面的夹角为6‑
10
°
；第三上坡面
、
第三下坡面与水平面的夹角为2‑5°
，第四上坡面
、
第四下坡面与水平面夹角为9‑
13
°
。
[0015]优选地，第二预浸料层与第三预浸料层厚度相同，且厚度
y
满足如下公式：其中，
h
为金属翼柄的厚度，
l
为第一预浸料层沿弦长方向伸出金属翼柄的距离，
M
为弯矩，
Fs
为飞行翼垂直方向的受力
。
[0016]优选地，金属翼柄材质为合金
。
[0017]优选地，连接件为铆钉
。
[0018]优选地，第二预浸料层与第三预浸料层沿金属翼柄插入段的上端面和下端面随形铺设
。
[0019]本专利技术还提供了一种小翼柄大载荷复合材料飞行翼，包括包括金属翼柄，金属翼柄周向铺连接有复材翼片，其中，复材翼片包括分层铺设的第一预浸料层
、
第四预浸料层及随形铺设的第二预浸料层
、
第三预浸料层；复材翼片内部沿宽度布设有加强泡沫板，加强泡沫板一端向金属翼柄一端延伸且体积呈渐变缩小；还包括连接金属翼柄与复材翼片的连接件
。
[0020]优选地，复材翼片材质为高性能碳纤维复合材料
。
[0021]优选地，金属翼柄材质为合金
。
[0022]优选地，连接件为铆钉
。
[0023]本专利技术提供的一种小翼柄大载荷复合材料飞行翼及其制备方法与现有技术相比具有以下进步：现有的同级别导弹飞行翼材质为全金属，重量大
(
一般约为
40
‑
50
公斤
)
，能耗高，对于小翼柄大载荷导弹飞行翼，弹翼的复合材料翼片和金属翼柄连接区域的前缘和后缘都有明显的应力集中，翼柄后缘没有包裹会发生层间剪切失效，在金属翼柄和复合材料连接位置容易发生复合材料分层或脱粘失效；本专利技术所述小翼柄大载荷复合材料飞行翼复合材料与金属翼柄连接部位的纤维增强结构可以有效降低弯矩造成的纤维
、
金属连接部位剪切失效，在弹翼结构轻量化要求日益提高的要求下，该结构方案翼柄尺寸最小，复合材料占比最大，结构最轻；本专利技术所述小翼柄大载荷复合材料飞行翼制备方法不需较难的复合材料下料设计，不需要复杂的工艺过程
。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0025]图1为本专利技术中所述小翼柄大载荷复合材料飞行翼的结构示意图
(
立体图
)
；
[0026]图2为本专利技术中所述小翼柄大载荷复合材料飞行翼的金属翼柄的结构示意图
(
立体图
)
；
[0027]图3为本专利技术中所述小翼柄大载荷复合材料飞行翼的结构示意图
(
弦长方向的剖视图
)
；
[0028]图4为本专利技术中所述复材翼片与金属翼柄连接部位的金属翼柄的结构示意图
(
弦长方向的剖视图
)
；
[0029]图5为本专利技术中所述复材翼片与金属翼柄连接部位的金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种小翼柄大载荷复合材料飞行翼的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：制备金属翼柄
(1),
金属翼柄
(1)
包括连接段
(101)
和插入段
(102)
，其中插入段
(102)
的上端面和下端面设有上坡面和下坡面；制备加强泡沫板
(2)
，加强泡沫板
(2)
一端呈锥形设置；在下半模内壁铺设浸渍有树脂的碳纤维，获得第一预浸料层
(301)
，第一预浸料层
(301)
一侧设有阶梯面；在第一预浸料层
(301)
的阶梯面随形铺设浸渍有树脂的碳纤维，获得第二预浸料层
(302)
，第二预浸料层
(302)
一侧设有与插入段
(102)
下坡面匹配的下坡面槽；将金属翼柄
(1)
放入模具
,
金属翼柄
(1)
的插入段
(102)
嵌入下坡面槽中
,
将加强泡沫板
(2)
放入模具对应位置，在插入段
(102)
的上端面继续铺设浸渍有树脂的碳纤维，形成第三预浸料层
(303)
，第三预浸料层
(303)
的纵向剖面与第二预浸料层
(302)
纵向剖面呈镜像对称；在上半模内壁铺设浸渍有树脂的碳纤维，获得第四预浸料层
(304)
；将上半模和下半模对合，加热固化，脱模，获得带有小翼柄大载荷复合材料飞行翼；在飞行翼的金属翼柄
(1)
的插入段
(102)
位置沿垂直于飞行翼方向打若干通孔
(4)
，用连接件
(5)
固定
。2.
根据权利要求1所述的小翼柄大载荷复合材料飞行翼的制备方法，其特征在于：金属翼柄
(1)
插入段
(102)
的上端面和下端面设有上坡面和下坡面，其中，上坡面包括位于插入段
(102)
弦长方向的上端面的第一上坡面
(1021)、
位于插入段
(102)
翼展方向的上端面的连续的第二上坡面
(1022)、
第三上坡面
(1023)
和第四上坡面
(1024)
；下坡面包括
(102)
的上端面和下端面设有上坡面和下坡面，其中，上坡面包括位于插入段
(102)
弦长方向的下端面的第一下坡面
(1025)、
位于插入段
(102)
翼展方向的下端面的连续的第二下坡面
(1026)、
第三下坡面
(1027)
和第四下坡面
(1028)
；其中，第一上坡面
(1021)、
第一下坡面
(1025)
与水平面夹角为
22
‑
28
°
，第二上坡面

【专利技术属性】
技术研发人员：邹云翔，闫继峰，樊茂华，唐占文，季宝锋，刘可，张亮，祁腾飞，
申请(专利权)人：北京爱思达航天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：