[發明專利]一種外形貫穿飛行器機身的復合材料梁結構

有效

• 申請號: 201510604410.1
• 申請日: 2015-09-21
• 公開（公告）號: CN105151271B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 鄧云飛;王悅;張濤;熊艷麗;顧春輝;唐青春;陳飛;李永俊;馬野;張曉帆;曾亮;韓威;姚納新
• 申請（專利權）人: 中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: B64C1/06
• 分類號: B64C1/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 王瓊

技術領域

本發明涉及一種外形貫穿飛行器機身的復合材料梁結構，屬于結構設計領域。

背景技術

復合化是當代材料技術發展的重要趨勢之一，而大量采用高性能復合材料是航空航天飛行器向輕質化、功能化發展的重要方向。在國外，代表21世紀當前飛行器研制最高水平的波音787和空客A350客機復合材料使用率均超過了50％，取得了令人矚目的成就。國內有人駕駛航空飛行器領域復合材料應用普遍在20％以內。

雖然近30年來，國內外復合材料結構設計水平有了長足的進步。但是目前在大尺寸(長度超過7m)，雙曲率外形主承力梁由于固化變形設計預報難度極大，設計可靠性要求高，關鍵技術尚未取得有效突破。許多復合材料飛行器梁結構主要應用在機翼部位，但對于對貫穿機身的大尺寸、高承載、高剛度、小變形梁多數產品仍然選擇金屬結構，存在重量大、疲勞性差、易腐蝕等缺點。目前急需一種新型的輕質外形貫穿飛行器機身的復合材料梁結構。

發明內容

本發明解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供了外形貫穿飛行器機身的復合材料梁結構，通過優化結構幾何外形和不同區域鋪層參數設置，解決了貫穿機身的大尺寸、高承載、高剛度、小變形復合材料梁結構設計問題。

本發明的技術解決方案是：

一種外形貫穿飛行器機身的復合材料梁結構，其特征在于包括：內緣條、腹板，外緣條；

腹板位于外緣條和內緣條之間；內緣條與腹板垂直連接；外緣條通過螺栓與 飛行器蒙皮連接，外緣條表面形狀與飛行器的氣動外形貼合；

內緣條、腹板，外緣條分別按照表1的材料布局結構鋪設，每一層材料鋪設順序和方向按照表2進行鋪設，最后經固化將內緣條、腹板和外緣條一體化成型；

表1材料布局結構

組分名稱 鋪層 內緣條 10層織物預浸料+8層單向帶預浸料 腹板 12層織物預浸料+4層單向帶預浸料 外緣條 18層織物預浸料+8層單向帶預浸料

表2每一層材料鋪設順序和方向

其中，F表示織物預浸料，T表示單向帶預浸料，0°F表示織物預浸料以0角度鋪設。

織物預浸料為碳纖維T800-6K/環氧樹脂603A；單向帶預浸料為碳纖維T800-12K/環氧樹脂603A。

腹板面在前后段為平行于飛行器水平面的平面，前后段高度差70-90mm，后段高于前段，用于避開后機身外形面閉角區，可防止后機身蒙皮難脫模。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

(1)本發明外緣條、內緣條和腹板采用不同的結構和材料鋪層設計，實現了材料地優化利用，解決了貫穿機身的大尺寸、高承載、高剛度、小變形復合材料梁結構設計問題。

(2)本發明外緣條、內緣條和腹板的每一層材料鋪設順序和方向都是經過大量的分析計算和實驗得到的，每一層的角度都不盡相同，針對不同的層數進行設計，保證了整個復合材料梁結構的高承載、高剛度、小變形特性，使得最 終一體化成型結構，大大滿足了實際工程需求，填補了國內外本領域的空白。

(3)本發明通過合理的剖面外形設計，結構的形狀可充分適應飛行器外形，并由于裝配定位方便，可作為制造基準等優點。

附圖說明

圖1為本發明的幾何外形圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的工作原理作進一步解釋和說明。

如圖1所示，一種外形貫穿飛行器機身的復合材料梁結構包括：內緣條1、腹板2，外緣條3；