[實用新型]一種飛機舵面復合材料壁板結構及其成型系統

有效

• 申請號: 202022188894.5
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN214524367U
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 張發;張廣鑫;李星;劉磊
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司北京民用飛機技術研究中心;中國商用飛機有限責任公司
• 主分類號: B64C1/00
• 分類號: B64C1/00;B64C1/12;B64F5/10;B29C70/74;B29L31/30
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本實用新型提供了一種飛機舵面復合材料壁板結構及其成型系統，涉及航空制造技術領域，既可以實現快速低成本制造，又可基于舵面受力特點，增加壁板剛度，同時設計傳力路徑；該結構為設有若干幾何形凹槽結構的板狀結構；成型系統包括：上表面設有若干凹形格柵單元塊的陰模、下表面設有若干凸形格柵單元塊的陽模、加熱裝置、冷水循環裝置、真空袋和壓力機；將筋條置于凹形格柵模板的凹槽內，并在其上鋪設一層蒙皮；預熱后，在真空條件下，將凸形格柵模板下壓進行合模，加壓保壓并冷卻定形后脫模，得到該壁板結構。本實用新型提供的技術方案適用于飛機舵面壁板設計和制造的過程中。

【技術領域】

本實用新型涉及航空制造技術領域，尤其涉及一種飛機舵面復合材料壁板結構及其成型系統。

【背景技術】

新型飛行器機體構件的設計要求在所允許的有限重量下實現結構超輕型化。纖維增強復合材料以其優異的比剛度、比強度在現代航空飛行器主、次承力結構中獲得大量應用。舵面結構作為飛機機翼的次承力結構，為了減輕重量提高振動特性，相對較早已由金屬替換為復合材料。

現有飛機舵面壁板結構形式主要有2種，一種是由“T”、“工”或“π”等長桁與復合材料蒙皮共膠接或共固化形成的加筋壁板結構；另一種是由泡沫芯材與復合材料蒙皮共固化形成的夾層壁板結構。其中加筋壁板結構應用較為廣泛。相較于傳統金屬結構，以上兩種壁板結構都能有效地提高舵面剛度，減少緊固件連接數量，降低油耗，增加經濟性。但主要缺點是蒙皮較厚，重量較大，只能制備規則結構，結構效率有限，同時工藝成本較高。而且基于舵面結構受力特點，壁板結構的傳力路徑較難設計。

現有技術方案中，與本申請提案最為接近的技術方案有如下4種：

第一種如圖1所示，來自專利“Composite stringer and method ofmanufacturing a composite stringer”，申請號WO2011121340。該方案涉及復合材料加筋壁板的成型方式和制造工藝。長桁為T型，腹板包括插層和捻子條設計。加筋板長桁端頭使用兩列釘作為止裂設計。該方案屬于典型T型長桁壁板共膠接加筋壁板結構。

第二種，來自專利“Process of manufacturing composite panels with U-shaped stiffening members”，申請號US7959753B2。該方案主要涉及U型長桁加筋壁板構型共固化整體成型方法，適用于中間插層及無插層兩種典型結構，沒有涉及長桁與蒙皮間定位裝置。該方案屬于典型U型非連續長桁壁板共固化加筋壁板結構。

第三種如圖2所示，來自專利“復合材料加筋板液體成型裝置及方法”，申請號CN102990940A。此專利主要設計一種復合材料加筋板液體成型裝置及方法，包括將筋條結構增強纖維材料放置于成型模具的溝槽中成型，然后與蒙皮結構增強纖維材料鋪設成型，再注入液體樹脂整體成型。該專利沒有使用模壓工藝成型，纖維體積含量控制難度較高。

第四種如圖3所示，來自專利“一種復合材料升降舵”，申請號 CN103754353B。此專利主要涉及一種復合材料升降舵結構，該結構布置配重梁，創新性地設計了升降舵與調整片的對接，采用過渡接頭連接等。舵面結構采用了先進的蜂窩壁板疏肋式結構，采用簡單可靠的接頭連接形式。

以上四種結構均有其弊端，也無法滿足新時代下對飛行器結構設計的要求。

因此，有必要研究一種快速易成型、低成本、高適應性的舵面壁板結構及其成型系統來應對現有技術的不足，以解決或減輕上述一個或多個問題。

【發明內容】

有鑒于此，本實用新型提供了一種飛機舵面復合材料壁板結構及其成型系統，既可以實現快速低成本制造，又可基于舵面受力特點，增加壁板剛度，同時設計傳力路徑。

一方面，本實用新型提供一種飛機舵面復合材料壁板結構，其特征在于，所述壁板結構為設有若干幾何形凹槽結構的板狀結構。