一种复合材料襟翼的制作方法

1.本实用新型涉及复合材料技术领域，具体而言，涉及一种复合材料襟翼。


背景技术：

2.襟翼作为机翼结构的一部分，在飞机的飞行过程中发挥着十分重要的作用，当飞机在起飞时，襟翼向后下方偏移角度较小，主要起到增加升力的作用，可以加速飞机起飞；当飞机在降落时，襟翼向后下方偏移的角度较大，可以使飞机的升力和阻力同时加大，以利于降低着陆速度。
3.传统的襟翼大都为金属结构，重量重，导致燃油经济性较低。


技术实现要素：

4.本实用新型解决的问题是传统的襟翼因重量重而导致燃油经济性较低。
5.为解决上述问题，本实用新型提供一种复合材料襟翼，包括上壁板、下壁板、内端肋、外端肋以及支撑梁；其中，
6.所述上壁板、所述下壁板、所述内端肋以及所述外端肋共同围合构成襟翼内腔；
7.所述支撑梁设置于所述襟翼内腔内；
8.所述上壁板、所述下壁板、所述内端肋、所述外端肋以及所述支撑梁的材质均为复合材料。
9.可选地，所述上壁板以及所述下壁板均为泡沫夹芯结构。
10.可选地，所述支撑梁上设置有若干第一减轻孔；所述第一减轻孔设置有第一翻边结构。
11.可选地，所述襟翼内腔内还设置有内部加强肋结构，所述内部加强肋结构与所述支撑梁垂直连接。
12.可选地，所述支撑梁将所述襟翼内腔分割为前缘内腔与后缘内腔；所述内部加强肋结构包括若干前缘肋以及若干后缘肋，所述前缘肋设置于所述前缘内腔内；所述后缘肋设置于所述后缘内腔内。
13.可选地，所述前缘肋包括与所述内端肋相连的第一前缘肋、位于所述前缘内腔中部的第二前缘肋、以及两个对称分布于所述第二前缘肋两侧的第三前缘肋。
14.可选地，所述第二前缘肋上设置有第二减轻孔；所述第二减轻孔设置有第二翻边结构。
15.可选地，还包括两个支臂；所述支臂的上端与所述第三前缘肋相连，所述支臂的下端伸出所述下壁板的外侧，且所述支臂的下端安装有支臂衬套。
16.可选地，还包括配重结构，所述配重结构与所述下壁板相连；所述配重结构的材质为钢材。
17.可选地，还包括耐磨片，所述耐磨片可拆卸，连接于所述上壁板的上方；所述耐磨片的材质为复合材料。
18.与现有技术相比，本实用新型提供的复合材料襟翼具有如下优势：
19.本实用新型提供的复合材料襟翼，利用复合材料比重小、比强度高、比模量高以及各向异性、可设计性强的特性，通过选用复合材料作为襟翼的材质，使得该复合材料襟翼在满足刚度强度需求的同时，最大程度的实现襟翼的减重目标，从而提高燃油经济性。
附图说明
20.图1为本实用新型所述的复合材料襟翼的结构简图；
21.图2为本实用新型所述的复合材料襟翼的内部结构简图；
22.图3为本实用新型所述的支撑梁的结构简图；
23.图4为本实用新型所述的下壁板的剖视图；
24.图5为本实用新型所述的内端肋与第一前缘肋的装配简图；
25.图6为本实用新型所述的第二前缘肋的结构简图；
26.图7为本实用新型所述的第三前缘肋与支臂的装配简图；
27.图8为本实用新型所述的阳模成型结构的铺层示意图；
28.图9为图3中a处的局部放大图。
29.附图标记说明：
[0030]1‑
上壁板；2
‑
下壁板；21
‑
泡沫芯；22
‑
外蒙皮；23
‑
内蒙皮；3
‑
内端肋；31
‑
操纵螺栓；4
‑
外端肋；5
‑
支撑梁；51
‑
第一减轻孔；52
‑
第一翻边结构；6
‑
内部加强肋结构；61
‑
前缘肋；611
‑
第一前缘肋；612
‑ꢀ
第二前缘肋；6121
‑
第二减轻孔；6122
‑
第二翻边结构；613
‑
第三前缘肋；62
‑
后缘肋；7
‑
支臂；71
‑
支臂衬套；8
‑
耐磨片。
具体实施方式
[0031]
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0032]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0033]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于简化描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定为“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0034]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第一特征之“上”或之“下”，可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和
“
上面”包括第一特征在第二特征的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
[0035]
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
[0036]
传统的襟翼大多为金属结构，不仅重量重，而且零部件多，加工装配复杂，生产成本较高。
[0037]
为解决目前襟翼因重量重而导致燃油经济性较低的问题，本实用新型提供一种复合材料襟翼，参见图1、图2所示，该复合材料包括上壁板1、下壁板2、内端肋3、外端肋4以及支撑梁5；其中，上壁板1、下壁板2、内端肋3以及外端肋4共同围合构成襟翼内腔；支撑梁5设置于襟翼内腔内，起支撑加强作用；上壁板1、下壁板2、内端肋3、外端肋4以及支撑梁5的材质均为复合材料。
[0038]
其中上壁板1、下壁板2的具体形状根据襟翼的需求而定，上壁板1、下壁板2相连，围合成一两端开口的空心结构；进一步在上壁板1、下壁板2的两端分别设置内端肋3以及外端肋4，使得上壁板 1、下壁板2、内端肋3以及外端肋4相互连接，共同围合构成一密封腔，该密封腔即为襟翼内腔。
[0039]
上壁板1与下壁板2之间的连接方式、内端肋3与上壁板1以及下壁板2之间的连接方式、外端肋4与上壁板1以及下壁板2之间的连接方式，均可以为紧固件连接或胶接，本技术优选上述连接方式均为胶接，以便于在较少紧固件和工装数量，降低复合材料襟翼重量，降低装配成本的同时，利用胶接应力分布均匀的特性，提高复合材料襟翼的机械性能。
[0040]
为进一步提高复合材料襟翼的力学性能，在襟翼内腔中设置支撑梁5，参见图3所示，本技术优选该支撑梁5位板状结构，该支撑梁 5的两个侧边分别与上壁板1以及下壁板2固定连接，支撑梁5的两端分别与内端肋3以及外端肋4固定连接，并优选支撑梁5与上壁板 1、下壁板2、内端肋3以及外端肋4之间的连接方式均为胶接，以便于通过该支撑梁5的支撑加强作用来提高复合材料襟翼的力学性能。
[0041]
本实用新型提供的复合材料襟翼，利用复合材料比重小、比强度高、比模量高以及各向异性、可设计性强的特性，通过选用复合材料作为襟翼的材质，使得该复合材料襟翼在满足刚度强度需求的同时，最大程度的实现襟翼的减重目标，从而提高燃油经济性。
[0042]
进一步的，本技术优选复合材料为碳纤维复合材料。
[0043]
本技术优选上壁板1以及下壁板2均为泡沫夹芯结构，以便于使上壁板1以及下壁板2满足刚度的同时，避免上壁板1以及下壁板2 发生屈曲，同时，利用泡沫密度低的特性，通过泡沫夹芯结构，具有明显的减重效果。
[0044]
本技术优选上壁板1、下壁板2均由设置于中间的泡沫芯，以及设置于泡沫芯两侧的内蒙皮、外蒙皮组成；具体的，以下壁板2的结构为例，参见图4所示，该下壁板2包括泡沫芯21，以及位于泡沫芯21两侧的外蒙皮22、内蒙皮23；上壁板1的组成与下壁板2的组成相同，仅外形有所区别。
[0045]
本技术进一步优选上壁板1、下壁板2均采用阴模整体成型，并在成型过程中利用激光投影保证泡沫芯的具体位置，以保证襟翼的气动外形。
[0046]
参见图3、图9所示，本技术中支撑梁5上设置有若干第一减轻孔51，以在保证力学
性能的基础上，进一步减重。
[0047]
并且，第一减轻孔51设置有第一翻边结构52，即第一减轻孔51 的孔壁处设置有第一翻边结构52，以便于通过该第一翻边结构52来减轻支撑梁5开孔产生的应力集中，保证支撑梁5的力学性能。
[0048]
为进一步提高复合材料襟翼的力学性能，本技术优选襟翼内腔内还设置有内部加强肋结构6，该内部加强肋结构6与支撑梁5垂直连接，且该内部加强肋结构6与上壁板1以及下壁板2相连，以便于通过内部加强肋结构6与支撑梁5相结合，分别从不同的方向来对上壁板1以及下壁板2进行支撑。
[0049]
本技术优选该内部加强肋结构6与上壁板1以及下壁板2之间的连接方式均为胶接。
[0050]
具体的，本技术中的支撑梁5将襟翼内腔分割为前缘内腔与后缘内腔；内部加强肋结构6包括若干前缘肋61以及若干后缘肋62，前缘肋61设置于前缘内腔内；后缘肋62设置于后缘内腔内，通过若干前缘肋61以及若干后缘肋62分别对不同位置处的上壁板1以及下壁板2来进行支撑。
[0051]
其中前缘肋61以及后缘肋62均通过胶接与上壁板1、下壁板2 以及支撑梁5相连；前缘肋61的形状与前缘内腔的形状相适配，后缘肋62与后缘内腔的形状相适配；并且，前缘肋61以及后缘肋62 的具体结构可分别根据前缘内腔以及后缘内腔的受力特点进行确定，因此，本技术通过将内部加强肋结构6分为不同的前缘肋61与后缘肋62，根据前缘内腔以及后缘内腔的具体形状与受力特点来对前缘肋61以及后缘肋62进行设计，从而更有利于在保证复合材料襟翼力学性能的基础上来达到减重的目的。
[0052]
本技术中若干前缘肋61可以为相同的结构，也可以为不同的结构，具体根据每一前缘肋61设置的位置而定；具体的，本技术优选前缘肋61包括与内端肋3相连的第一前缘肋611、位于前缘内腔中部的第二前缘肋612、以及两个对称分布于第二前缘肋612两侧的第三前缘肋613。
[0053]
其中第一前缘肋611位于内端肋3的内侧，参见图5所示，本技术优选该第一前缘肋611与内端肋3通过胶接的方式相连，并进一步通过铆钉连接的方式进行加强。
[0054]
进行铆钉连接时，由于第一前缘肋611与金属接触，为避免发生电位腐蚀，本技术优选第一前缘肋611的外侧铺设一层玻璃纤维织物预浸料。
[0055]
为进一步减重，参见图6所示，本技术第二前缘肋612上设置有第二减轻孔6121；第二减轻孔6121设置有第二翻边结构6122，即第二减轻孔6121的孔壁处设置有第二翻边结构6122，以便于通过该第二翻边结构6122来减轻第二前缘肋612开孔产生的应力集中，保证第二前缘肋612的力学性能。
[0056]
本技术提供的复合材料襟翼还包括两个支臂7；支臂7为整个襟翼的旋转中心；参见图5所示，内端肋3上设置有操纵螺栓31，通过舵机控制操纵螺栓31，完成襟翼的偏转，使得襟翼以支臂7为中心进行旋转；两个支臂7对称设置于下壁板2的下方；为提高连接强度，参见图7所示，本技术优选支臂7的上端与第三前缘肋613相连；具体的，本技术优选该第三前缘肋613包括两个背向连接的前缘肋本体，并将支臂7的上端设置于两个前缘肋本体之间，使得支臂7上端的两侧分别与两个前缘肋本体相连，从而增加连接面积，提高连接强度；支臂7的下端伸出下壁板2的外侧，且支臂7的下端安装有支臂衬套71。
[0057]
本技术优选支臂7的材质为金属；该支臂7上设置有连接孔，连接孔中安装有支臂衬套71，并优选支臂衬套71为初孔，利用钻模进行钻孔，从而保证两个支臂衬套71的同轴度，进而保证襟翼的有效偏转。
[0058]
本技术提供的复合材料襟翼还包括配重结构(图中未示出)，该配重结构与下壁板2相连；配重结构的材质为钢材。
[0059]
利用钢材密度大的特性，通过钢制的配重结构来调整襟翼的重心至旋转轴或前缘上，便于襟翼转动；本技术优选该配重结构的形状根据下壁板2的形状而定，选用随形等厚钢板，使得该配重结构与下壁板2通过胶接的方式相连，增加二者之间的连接面积，保证胶接质量；进一步的，在配重结构的两端通过铆钉与下壁板2相连，以增加配重结构与下壁板2之间连接强度的可靠性，避免配重结构掉落。
[0060]
本技术提供的复合材料襟翼还包括耐磨片8，该耐磨片8可拆卸连接于上壁板1的上方；耐磨片8的材质为复合材料。
[0061]
本技术优选该耐磨片8设置于上壁板1长度方向上的中部，且优选该耐磨片8与上壁板1的连接处位于支撑梁5的外侧；该耐磨片8 与上壁板1的可拆卸连接方式可以为螺钉连接，以便于后续对耐磨片8进行更换；本技术优选耐磨片8采用玻纤复合材料成型，单层厚度 0.25mm，共6层，铺层角度为[(
±
45
°
)/(0/90
°
)/(
±
45
°
)]s，总厚 1.5mm，充分利用玻纤复合材料的耐磨特性，在无人机飞行过程中发生振动时，可减轻襟翼上壁板1的磨损。
[0062]
本技术中的内端肋3、外端肋4、第一前缘肋611、第二前缘肋 612、第三前缘肋613、后缘肋62以及支撑梁5的材质均为复合材料，且上述结构均采用阳模成型，模具简单，加工方便，同时，优选模具材质为铝合金，利用铝合金与的膨胀系数与复合材料的膨胀系数相差较大的特点，使得上述结构固化完成后，脱模方便，从而可最大程度节省模具费用。
[0063]
上述内端肋3、外端肋4、第一前缘肋611、第二前缘肋612、第三前缘肋613、后缘肋62以及支撑梁5等阳模成型结构的典型铺层参见图8所示，铺层共六层，p1～p6均为碳纤维织物预浸料，单层厚度0.25mm，其铺层角度为[(
±
45
°
)/(0/90
°
)/(
±
45
°
)]s，总厚1.5mm；其中第三前缘肋613与金属材质的支臂7相接触，为避免发生电位腐蚀，其最外层铺设一层玻璃纤维织物预浸料，即总共7 层，p1～p6均为碳纤维织物预浸料，p7为玻璃纤维织物预浸料，单层厚度都为0.25mm，其铺层角度为[((
±
45
°
)/(0/90
°
)/(
±
45
°
) s)(
±
45
°
)]，总厚1.75mm。
[0064]
本技术提供的复合材料襟翼，上壁板1、下壁板2、内端肋3、外端肋4、支撑梁5、内部加强肋结构6、配重结构以及耐磨片8等结构之间的连接处，主要采用糊状胶进行胶接，而在主要承力位置，如第三前缘肋613与支臂7之间、第一前缘肋611与内端肋3内侧的轴套处等，均采用铆钉加强，可最大程度的减少紧固件和工装数量，同时胶接连接应力分布均匀，能够明显降低复合材料襟翼的重量，降低装配成本，提高装配效率。
[0065]
本技术提供的复合材料襟翼，通过采用碳纤维复合材料，并通过合理的结构优化，根据各部件的承力特性以及功能性，选用了不同的成型方式，在保证襟翼力学性能的基础上，可大大降低生产成本，并实现襟翼结构的明显减重。
[0066]
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。