一种复合材料整体壁板结构及制造方法与流程

本发明涉及飞机设计领域，是一种飞机翼面复合材料壁板结构及制造方法。

背景技术：

目前复合材料壁板多采用蒙皮、长桁分别铺贴，然后通过共胶接、共固化或二次胶接的方式成型为加筋壁板结构。这种结构不可避免的会在长桁端头产生截面的突变，进而引起应力集中，而长桁边缘又是复材长桁的薄弱部位，在应力集中作用下容易产生脱粘、分层等问题。若采用在长桁端头增加金属紧固件的方式来消除脱粘及分层问题，则会带来结构的增重，也不适用于结构不开敞及不能使用金属结构的部位。因此，需要设计一种新的复合材料壁板结构，既能消除长桁端头脱粘、分层的弊端，又避免了金属紧固件带来的增重及适用性问题。

技术实现要素：

根据飞机设计的需求和现有技术存在的问题，本申请的目的在于提供一种飞机翼面复合材料壁板结构及制造方法。

一种复合材料整体壁板结构，其特征在于，所述的复合材料整体壁板含有外蒙皮、夹芯长桁和内蒙皮，所述的外蒙皮为固化的复合材料蒙皮，所述的夹芯长桁由泡沫芯制成，夹芯长桁的下表面与外蒙皮的曲率匹配，所述的内蒙皮同样为固化的复合材料蒙皮，在内蒙皮上设有至少一个与夹芯长桁匹配的凹槽，外蒙皮与内蒙皮贴合固化，夹芯长桁镶嵌在内蒙皮的凹槽内。

所述的复合材料整体壁板结构的制造方法，其特征在于包含以下内容：1)首先根据整体壁板外形铺贴外蒙皮，并将外蒙皮单独固化；2)按整体壁板设计的长桁数量、长桁长度和长桁截面分别加工夹芯长桁；3)再将加工完成的夹芯长桁按整体壁板设计的长桁轴线固定在外蒙皮的内形面上，最后在外蒙皮和夹芯长桁的内形面上铺贴内蒙皮，使内蒙皮上形成镶嵌夹芯长桁的凹槽，再将外蒙皮、夹芯长桁和内蒙皮采用共胶接工艺成型整体壁板。

本发明的优点在于工艺简单，内、外蒙皮和夹芯长桁共固化一体成型，夹芯长桁固化在内、外蒙皮之间，有效克服了现有技术中复合材料壁板中，长桁边缘的脱粘和分层问题，可以在不使用紧固件的情况下实现长桁与蒙皮的可靠胶接，有较好的适用性。

以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述。

附图说明

图1是复合材料整体壁板结构示意图。

图2是复合材料整体壁板横向截面结构示意图。

图3是夹芯长桁横截面结构示意图。

图4是复合材料整体壁板纵向截面结构示意图。

图中编号说明：1蒙皮、2长桁、3外蒙皮、4内蒙皮、5夹芯长桁、6凹槽。

具体实施方式

参见附图，本申请的复合材料整体壁板结构，由蒙皮1和长桁2组成，如图1所示，在复合材料整体壁板的蒙皮1中部均布有多根长桁2，所述的蒙皮含有外蒙皮3和内蒙皮4、所述的长桁2是一种镶嵌在外蒙皮3和内蒙皮4之间的夹芯长桁5。外蒙皮3为固化的复合材料蒙皮，所述的夹芯长桁5由泡沫芯制成，夹芯长桁5的下表面与外蒙皮3的曲率匹配，所述的内蒙皮4同样为固化的复合材料蒙皮，在内蒙皮上设有至少一个与夹芯长桁匹配的凹槽6，外蒙皮3与内蒙皮4贴合固化，夹芯长桁5镶嵌在内蒙皮的凹槽6内。该整体壁板结构无连接紧固件，当翼面结构有透波功能要求时，可以避免安装金属紧固件对结构透波性能的影响，提升翼面结构的整体透波率。同时，无紧固件连接还可以避免整体成型时，封闭腔体内无施工通路，难以进行紧固件安装的问题。

实施中，夹芯长桁5的主要作用是为蒙皮1提供刚度支持，其截面需要一定的高度和宽度，而为了防止成型过程中夹芯边缘产生架桥、富脂等制造缺陷，通常需要在边缘设计不大于30°的收边角。在夹芯长桁具有一定高度的情况下，过小的收边角会扩大长桁的收边过渡区，使翼肋上的长桁缺口增大，削弱翼肋强度且不利于翼肋与壁板的连接。因此，设计夹芯长桁5的截面为变倾斜角的梯形，以减小收边过渡区，其底倾角α取10°～15°，顶倾角β取30°～60°。实施中，壁板两端需与端肋进行连接，连接区为纯层压板结构以保证连接强度，因此夹芯长桁5的长度小于外蒙皮3和内蒙皮4的长度，夹芯长桁5的两端以斜削角的方式消失于外蒙皮3和内蒙皮4之间。由于长桁轴线方向为壁板的主受力方向，为了避免壁板在成型过程中长桁端头产生制造缺陷，以及壁板在使用过程中长桁端头处内蒙皮4受力产生脱粘现象，端头需要采用较小的收边角，因此夹芯长桁5两端的斜削角γ取10°～20°。

本申请还提出上述复合材料整体壁板结构的制造方法，包含以下内容：首先根据整体壁板外形及相应的铺层要求铺贴外蒙皮3，并将外蒙皮3单独固化成型；然后按整体壁板设计的长桁数量、长桁长度和长桁截面分别加工夹芯长桁5，如图3、图4所示；再将加工完成的夹芯长桁5按整体壁板设计的长桁轴线固定粘贴在外蒙皮3的内形面上；随后在基于外蒙皮3和夹芯长桁5的内形面上铺贴内蒙皮4，使内蒙皮4上形成镶嵌夹芯长桁5的凹槽6，最后再将外蒙皮3、夹芯长桁5和内蒙皮4采用共胶接工艺成型整体壁板。