[發(fā)明專(zhuān)利]一種復(fù)合材料輕質(zhì)起落架機(jī)輪結(jié)構(gòu)及其成型方式

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111006857.0
• 申請(qǐng)日: 2021-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113733596B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬東立;余亞鋆;李新軍;張良;楊小鵬;姚遠(yuǎn);楊穆清
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B29C70/34
• 分類(lèi)號(hào): B29C70/34;B64C25/36;B29L31/30
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專(zhuān)利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長(zhǎng)琪

本發(fā)明公開(kāi)一種復(fù)合材料輕質(zhì)起落架機(jī)輪結(jié)構(gòu)及其成型方式，采用碳纖維編織布?樹(shù)脂復(fù)合材料包舵盤(pán)網(wǎng)狀PMI泡沫夾層與銅管形成輪轂；使用泡沫材質(zhì)輪胎并在輪胎內(nèi)側(cè)鋪設(shè)碳纖維復(fù)合材料做支撐環(huán)；輪轂外圍復(fù)合材料外延并與輪胎固化。輪轂使用雙陰模模壓固化，輪轂與輪胎固化時(shí)采用單陰模模壓固化。輪轂內(nèi)部泡沫夾層起支撐維形作用，可以極大提高薄壁碳纖維輪轂的失穩(wěn)系數(shù)。輪胎使用實(shí)心輕質(zhì)彈性泡沫，起緩沖減震作用。本發(fā)明能在保證機(jī)輪達(dá)到光伏飛機(jī)使用需求的前提下，大大減小結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提升飛機(jī)的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛行器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種超輕型光伏飛機(jī)起落架輪的結(jié)構(gòu)及其成型方式。

背景技術(shù)

光伏飛機(jī)完全依賴(lài)太陽(yáng)能及儲(chǔ)能電池飛行，然而現(xiàn)階段儲(chǔ)能電池比能量遠(yuǎn)小于化石燃料，且太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化功率有限，這要求光伏飛機(jī)達(dá)到極小的結(jié)構(gòu)質(zhì)量密度以降低飛行功率、提高機(jī)翼面積以增加太陽(yáng)能接受量。因此光伏飛機(jī)往往尺寸較大，但總質(zhì)量相對(duì)很小；進(jìn)而起落架輪雖需求尺寸較大，但承力需求相對(duì)很小，且要求重量盡可能小。常規(guī)飛機(jī)的機(jī)輪已無(wú)法應(yīng)用于光伏飛機(jī)。若能發(fā)揮碳纖維復(fù)合材料比強(qiáng)度、比剛度高、可設(shè)計(jì)性好的特點(diǎn)，將為光伏飛機(jī)起落架輪結(jié)構(gòu)提供重要解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種碳纖維復(fù)合材料起落架輪結(jié)構(gòu)，并針對(duì)此結(jié)構(gòu)提出了適應(yīng)的成型方法，能在保證機(jī)輪達(dá)到光伏飛機(jī)使用需求的前提下，大大減小結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提升飛機(jī)的性能。

本發(fā)明復(fù)合材料輕質(zhì)起落架機(jī)輪結(jié)構(gòu)成型方式，具體如下：

首先，成型左輪轂，并用相同方法成型右輪轂，成型方法為：

A、輪轂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

輪轂結(jié)構(gòu)為具有左、中、右三層結(jié)構(gòu)；左側(cè)與右側(cè)為碳纖維布，中層為泡沫夾層；泡沫夾層設(shè)計(jì)為舵盤(pán)型結(jié)構(gòu)；同時(shí)設(shè)計(jì)在輪轂中心位置具有同軸的金屬管。

B、輪轂成型方式設(shè)計(jì)

輪轂的成型方式以整個(gè)輪轂縱截面分割的左側(cè)半輪轂結(jié)構(gòu)與右側(cè)半輪轂結(jié)構(gòu)單獨(dú)成型后，進(jìn)一步成型整個(gè)輪轂結(jié)構(gòu)。其中，左側(cè)半輪轂結(jié)構(gòu)包括泡沫夾層左半部與左側(cè)碳纖維布；右側(cè)半輪轂結(jié)構(gòu)包括泡沫夾層右半部與右側(cè)碳纖維布。

C、輪轂成型所需模具設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)模具包括用于兩側(cè)輪轂成型的下模具與上模具；上模具與下模具上表面均具有與泡沫夾層結(jié)構(gòu)尺寸相同的陰模部分，且陰模部分的中心孔內(nèi)徑設(shè)計(jì)為與金屬管外徑尺寸匹配。

D、步驟B中設(shè)計(jì)的左側(cè)半輪轂與右側(cè)半輪轂成型方式設(shè)計(jì)，具體為：

左半側(cè)輪轂成型設(shè)計(jì)：

a、在下模具的上表面鋪設(shè)所多張涂覆樹(shù)脂的碳纖維布，使達(dá)到需求厚度。

b、將泡沫夾層左半部外側(cè)面嵌入安裝于下模具的陰模部分內(nèi)，壓緊碳纖維布。

c、將金屬管插入中心孔內(nèi)，與中心孔內(nèi)壁碳纖維布成緊配合。

右側(cè)半輪轂的成形設(shè)計(jì)與左半側(cè)輪轂成型近似，將泡沫夾層右半部將右側(cè)碳纖維布?jí)壕o于上模具內(nèi)即可；由于左右兩側(cè)半輪轂共使用一個(gè)金屬管，因此右側(cè)半輪轂的成形過(guò)程中不具備步驟c中金屬管的安裝過(guò)程。

E、合模、模壓固化過(guò)程實(shí)現(xiàn)整體輪轂成型。

首先，上模具與下模具上的中間夾層形狀對(duì)稱(chēng)，完成合模；隨后下模具與上模具加壓力與加熱，等待完成模壓固化。

F、輪胎支撐環(huán)與輪胎間的成型設(shè)計(jì)。

首先設(shè)計(jì)輪胎為泡沫輪胎，輪胎內(nèi)環(huán)表面鋪設(shè)碳纖維布，形成內(nèi)支撐環(huán)；

隨后，將內(nèi)支撐環(huán)兩側(cè)周向邊緣向外側(cè)翻邊至泡沫輪胎內(nèi)環(huán)側(cè)部；并在內(nèi)環(huán)側(cè)部沿周向增鋪適量碳纖維絲，使內(nèi)環(huán)側(cè)部沿徑向碳纖維布厚度均勻。