《一种整体式复合材料中央翼盒.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种整体式复合材料中央翼盒.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102514708 A (43)申请公布日 2012.06.27 CN 102514708 A *CN102514708A* (21)申请号 201110330249.5 (22)申请日 2011.10.26 B64C 3/00(2006.01) (71)申请人 中国商用飞机有限责任公司 地址 200120 上海市浦东新区张杨路 25 号 申请人 中国商用飞机有限责任公司上海飞 机设计研究院 (72)发明人 李庆飞 崔卫军 张明星 刘婷 吴承思 汤平 袁新浩 葛建彪 刘朝妮 方芳 (74)专利代理机构 北京市金杜律师事务所 11256 代理人 楼仙英 徐年康 (54)。
2、 发明名称 一种整体式复合材料中央翼盒 (57) 摘要 本发明提供了一种整体式复合材料中央翼 盒， 包括 ： 前梁、 上壁板、 下壁板和后梁， 其中上壁 板和下壁板相对设置， 前梁和后梁在中央翼盒两 侧相对设置并且各自的两端部分别与上壁板和下 壁板相接， 其中， 中央翼盒由上壁板和下壁板、 前 梁和后梁一体成形。本发明的整体式中央翼盒提 高了结构的先进性、 油箱密封的安全性、 降低了工 艺制造和装配难度， 从而降低了成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附。
3、图 2 页 1/1 页 2 1.一种整体式复合材料中央翼盒， 包括 ： 前梁(2)、 上壁板(1)、 下壁板(3)和后梁(4)， 其中所述上壁板 (1) 和所述下壁板 (3) 相对设置， 所述前梁 (2) 和所述后梁 (4) 在所述中 央翼盒两侧相对设置并且各自的两侧部分别与所述上壁板 (1) 和所述下壁板 (3) 相接， 其 特征在于， 所述中央翼盒由所述前梁 (2)、 所述上壁板 (1)、 所述下壁板 (3) 和所述后梁 (4) 一体成形。 2. 根据权利要求 1 所述的整体式复合材料中央翼盒， 其特征在于， 所述中央翼盒的所 述上壁板 (1)、 所述下壁板 (3)、 所述前梁 (2) 和。
4、所述后梁 (4) 的四周设置有加强件 (5)。 3. 根据权利要求 2 所述的整体式复合材料中央翼盒， 其特征在于， 所述中央翼盒的所 述上壁板 (1)、 所述下壁板 (3)、 所述前梁 (2) 和所述后梁 (4) 与所述加强件 (5) 胶接固连。 4.根据权利要求1至3之一所述的整体式复合材料中央翼盒， 其特征在于， 所述中央翼 盒由碳纤维预浸料制成。 权 利 要 求 书 CN 102514708 A 2 1/3 页 3 一种整体式复合材料中央翼盒 技术领域 0001 本发明涉及航空复合材料结构设计， 尤其是一种整体式复合材料中央翼盒。 背景技术 0002 当今的民用飞机复合材料结构设计的发。
5、展日新月异， 复合材料结构重量占全机结 构重量的百分含量已经成为衡量飞机先进性的重要标志之一。 民机中央翼盒分金属中央翼 盒结构和复合材料中央翼盒结构两种 ： 金属中央翼盒一般由前梁、 上壁板、 下壁板和后梁通 过机械连接组合而成。 其中梁一般由上缘条、 腹板和下缘条组成， 壁板蒙皮因为金属材料的 尺寸限制问题多为多块组合而成。 0003 现有的复合材料中央翼盒一般是由前梁 21、 上壁板 11、 下壁板 31 和后梁 41 组合 而成， 其中前梁 21、 后梁 41 和上壁板 11、 下壁板 31 蒙皮各自是整体结构， 然后各部分再组 装成中央翼盒， 安装周围加强件 51， 从而得到中央翼盒。
6、结构， 如图 2 所示。 0004 现有组合结构的复合材料中央翼盒有以下缺点 ： 因为是组合结构， 环向纤维已经 断开在前梁受面外载荷时主要通过紧固件的剪切来传递到上下壁板 ； 需要使用装配型架保 证中央翼盒装配精确 ； 装配过程会引入连接孔， 机械连接孔会对复合材料结构带来损伤， 降 低复合材料结构的承载能力 ； 对于装配连接处需要进行密封。以上缺点会增加中央翼盒总 重量， 会增加中央翼盒装配成本， 增加工艺难度。 0005 此外， 中央翼盒属于大尺寸复合材料构件， 在成型过程中产生的残余应力， 在没有 外界约束的情况下无法控制脱模后构件的较大变形。因此， 对于中央翼盒这类大尺寸飞机 复合材。
7、料构件， 必须采取相应措施， 控制脱模后的变形， 否则无法满足装配和使用要求。 发明内容 0006 为了避免以上缺点的产生， 本发明采用一种整体式复合材料中央翼盒及其制造方 法， 解决了现有类型中央翼盒所存在的典型问题。 提高了中央翼盒结构的先进性、 油箱密封 的安全性、 降低了工艺制造和装配难度， 从而降低了成本。 0007 根据本发明的一方面， 提供了一种整体式复合材料中央翼盒， 包括 ： 前梁、 上壁板、 下壁板和后梁， 其中上壁板和下壁板相对设置， 前梁和后梁在中央翼盒两侧相对设置并且 各自的两侧部分别与上壁板和下壁板相接， 形成整体中央翼盒。 0008 有利地， 在中央翼盒的上壁板和。
8、下壁板、 前梁和后梁的四周设置有加强件。有利 地， 整体式复合材料中央翼盒采用的材料为碳纤维预浸料， 例如 T800 级的碳纤维预浸料。 这里的预浸料 (Prepreg) 是预浸渍材料 Preimpregnated Materials 的缩写， 是把基体 (Matrix) 浸渍在纤维 (Reinforced Fiber) 上制成的预浸材料， 是复合材料结构件的中间 材料。 0009 经过本发明的方法制造成型的整体式中央翼盒结构完整尺寸精度高， 存在以下优 点 ： 0010 (1) 环向是连续纤维传递环向载荷直接， 提高了中央翼盒航向承载能力 ； 说 明 书 CN 102514708 A 3 2。
9、/3 页 4 0011 (2) 因为没有单独分开的前梁、 后梁、 上壁板和下壁板， 不需要机械连接形成中央 翼盒， 减轻了机械连接紧固件的重量和成本， 避免了因为机械连接孔带来的损伤， 提高了中 央翼盒自身的承载能力。 0012 (3) 不必要进行连接区的面内和面外密封， 减少了密封的工作量， 减轻了密封剂的 重量和成本。 0013 (4) 整体成型保证了和周边结构连接时的尺寸精度， 不需要装配型架来保证中央 翼盒和周边结构连接时装配精度， 减低了装配成本提高了中央翼的尺寸精度。 附图说明 0014 图 1 为本发明的一种实施方式的整体式复合材料中央翼盒结构示意图 ； 0015 图 2 为现有。
10、的复合材料中央翼盒结构示意图。 具体实施方式 0016 下面本文将参照附图详细地提供本发明的优选实施方案的描述。 0017 图 1 为本发明的一种实施方式的整体式复合材料中央翼盒结构示意图。根据本发 明的整体式复合材料中央翼盒， 包括 ： 前梁 2、 上壁板 1、 下壁板 3 和后梁 4， 其中上壁板 1 和 下壁板 3 相对设置， 前梁 2 和后梁 4 在中央翼盒两侧相对设置并且各自的两端部分别与上 壁板 1 和下壁板 3 相接， 其中， 中央翼盒由上壁板 1 和下壁板 3、 前梁 2 和后梁 4 一体成形。 0018 进一步地， 整体中央翼盒结构件还胶接连接有多个加强件 5， 加强件 5 。
11、设置在上壁 板 1 和下壁板 3、 前梁 2 和后梁 4 的四周并与它们通过胶膜胶接或机械连接固定在一起。加 强件 5 可以提高整体中央翼盒的刚度， 让整体中央翼盒成型后的稳定性更好， 提高抵抗变 形的能力， 防止中央翼盒在成型过程中和成型后的变形。中央翼盒各个部分 ( 前梁 2、 上壁 板 1、 下壁板 3 和后梁 4) 都采用碳纤维预浸料， 在本实施例中为 T800 级的碳纤维预浸料。 加强件 5 的材料可以是复合材料， 也可以是金属。 0019 将复合材料 (T800 级的碳纤维预浸料 ) 铺设在组合模具中， 然后将铺设完成的中 央翼盒铺层和组合模具一起， 在真空条件下进入固化炉进行压实。
12、 ( 压实可以在常温或加热 下进行的 )， 从而形成一体化的中央翼盒结构件。在中央翼盒结构件成形以后， 把中央翼盒 下部的辅助件(成型的地板纵梁和前后梁加强件)通过胶膜连接定位到经过压实但没固化 的中央翼盒上， 在真空条件下进入固化炉固化成型。 0020 胶膜是一种复合材料结构常用的环氧体系的胶黏剂， 比如胶膜 FM300K， 或 PL7000， 常温胶 EA9394。 0021 本发明的中央翼盒整体成型方案对比常规中央翼盒结构方案有以下几个优点 ： 0022 1、 结构简单、 设计性强 0023 整体成型避免了组合安装。减少了零件设计状态的协调问题， 减少了在以后设计 中的协调更改问题的出现。
13、。 在全三维设计过程中， 减少了模块的数量， 大大的减少了建模的 工作量。因为减少了零件数量， 简化了铺层的设计， 使铺层的设计更加合理， 整体的铺层更 加协调， 不会出现梁与蒙皮连接的泊松比不匹配的问题。采用 FiberSIM 铺层建模时， 因为 是整体件， 减少了铺层建模的工作量。 0024 2、 强度高 说 明 书 CN 102514708 A 4 3/3 页 5 0025 整体成型实现了纤维的连续化， 整体提高了部件的力学性能和功能要求。减少环 向纤维的断裂， 增强航向承载能力 ； 减少梁缘条和壁板的机械连接， 减少了紧固件数量， 从 而避免了大量连接紧固件开孔， 增强展向承载能力 ；。
14、 采用整体化成型， 可以提高梁缘条的 0 度铺层百分比， 这样可以避开复合材料应用的薄弱环节机械连接， 增强展向承载能力。 0026 3、 工艺性好 0027 零件成型后只需要对端头部分进行一定的补加工， 减少了零件成形后的机加修型 工作量， 减少了零件边缘区的分层和损伤的产生 ； 减少了梁和壁板的装配工装的设计和装 配协调 ； 整体成型确保了中央翼主体部分结构尺寸的一致性。 0028 4、 功能性得到了提高。 0029 中央翼盒作为大型客机的油箱， 密封要求很高， 采用整体成型就大大减少了密封 的工作量。如果中央翼盒主体结构采用了整体设计， 综合整体成型的特点会使中央翼盒结 构设计的更合理。 0030 5、 应用前景广阔 0031 本发明的整体式中央翼盒方案具有众多的优点， 与常规方案相比减重可达 10左 右， 效果明显， 对确保飞机的安全性、 舒适性、 经济性和可靠性具有极强的现实意义。 0032 本发明不限于上述实施方案， 并且可以基于本发明的主旨以各种方式进行改变或 改进， 并且这些改变和改进不脱离如所附权利要求中要求的本发明的范围。 说 明 书 CN 102514708 A 5 1/2 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 102514708 A 6 2/2 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 102514708 A 7 。