[發明專利]一種纖維增強復合材料飛行器艙段連接結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201711014578.2
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN108032988B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 程小全;張騫;王松偉;郭鑫
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64C1/06
• 分類號: B64C1/06;B29C70/34
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文利

本發明公開了一種纖維增強復合材料飛行器艙段連接結構及其制備方法，屬于飛行器復合材料結構設計領域。該連接結構包括兩個相同的復合材料盒型結構與一支高強金屬螺栓；每個復合材料盒型結構包括左側盒型構件、中間盒型構件、右側盒型構件和L型構件；三個盒型構件在L型構件上依次均勻分布；盒型結構垂直板上有方型開口，水平板上開螺栓孔，使用時通過扳手用金屬螺栓將兩個盒型結構連接。其制備方法采用樹脂傳遞模塑成型工藝，折疊成型的四個構件涂上增韌增強樹脂，在模具中合模，注膠后高溫高壓固化，制作完成后在底部打孔。本發明保證了飛行器連接結構強度，增加了連接結構的剛度，有效降低了應力集中，提高了連接結構裝配可行性。

技術領域

本發明涉及飛行器復合材料結構設計領域，尤其涉及一種纖維增強復合材料飛行器艙段連接結構及其制備方法。

背景技術

隨著纖維增強復合材料的不斷發展，加之其獨有的比剛度、強度高，耐腐蝕、抗疲勞性能好的優點，纖維增強復合材料已經被各個領域所接納，尤其是在航空航天領域應用最為廣泛。復合材料連接設計是復合材料飛行器結構設計中的關鍵部分，而連接結構的剛度與強度直接影響到飛行器結構的安全性。

現有的復合材料連接結構主要包括機械連接與膠接連接，對于飛行器結構而言，使用傳統的機械連接結構不能保證氣動外形；使用傳統的膠接結構則在飛行器裝配靈活性與膠接質量上難以保證。因此，復合材料復雜接頭結構成為飛行器艙段連接應用中的主流連接結構。

現有的復合材料飛行器艙段結構中常用的復合材料復雜接頭往往能夠滿足飛行器結構的強度要求，但在剛度上不能得到保證，或者裝配的靈活性受到限制，或者氣動外形無法保證，或者人工制作成本較高，材料浪費比較嚴重。

發明內容

本發明為了克服原有飛行器艙段連接結構的不足，以相對低廉的成本設計一種高剛度、高強度的復合材料接頭，提供了一種纖維增強復合材料飛行器艙段連接結構及其制備方法。

所述的纖維增強復合材料飛行器艙段連接結構，包括兩個相同的復合材料盒型結構與一支高強金屬螺栓；兩個復合材料盒型結構之間通過高強金屬螺栓底對底上下對稱連接；

每個復合材料盒型結構包括：左側盒型構件、中間盒型構件、右側盒型構件以及一個L型構件；L型構件包括水平板和垂直板；且水平板的厚度為垂直板厚度的2倍，水平板的纖維鋪設方式為交叉鋪設；

左側盒型構件、中間盒型構件和右側盒型構件三個盒型構件依次均勻分布在L型構件上；

左側盒型構件和右側盒型構件為左右對稱結構，左側盒型構件包括水平板，垂直板以及右側擋板；右側盒型構件包括水平板，垂直板以及左側擋板；中間盒型構件包括水平板，垂直板以及左右兩側擋板；

左側盒型構件、中間盒型構件和右側盒型構件三個盒型構件的水平板寬度均與L型構件的水平板的寬度相同，并且三個盒型構件與L型構件連接處呈過渡連接。

三個盒型構件的垂直板高度上尺寸一致，均小于L型構件的垂直板高度，且與L型構件的垂直板過渡連接；

中間盒型構件左側邊擋板與左側盒型構件的右側擋板相鄰固定，且中間盒型構件右側邊擋板與右側盒型構件的左側擋板相鄰固定；且四個側邊擋板完全相同，每個側邊擋板均垂直于L型構件水平板，且長度與L型構件水平板的寬度相同；

中間盒型構件的垂直板面中心線上，留有一個同時穿透L型構件的垂直板的方型開口，方型開口的具體尺寸根據實際飛行器的尺寸進行選擇，方型開口的四個角為倒角。

復合材料盒型結構成型后，在中間盒型構件的水平板中心線上開一個螺栓孔，螺栓孔位于復合材料盒型結構水平板中心線上。

一種纖維增強復合材料飛行器艙段連接結構的制備方法，主要為復合材料盒型結構的制備，其制作過程采用樹脂傳遞模塑成型工藝，具體制作步驟如下：