CN101380998A - 具有高强度和高刚度的翼 - Google Patents
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Abstract
具有高强度和高刚度的翼，它涉及一种翼。本发明解决了现有的翼片上下蒙皮由于纤维的不连续，翼片整体刚度和强度差，翼片局部易产生失稳和翘曲，以及翼柄承载强度低，翼柄与翼片之间变形不协调，翼柄的机械加工效率低的问题。本发明的方案一：蒙皮包覆在第一芯管和第二芯管形成的加强筋体的外壁上，两个芯体分别插装在第一芯管和第二芯管内；方案二：蒙皮包覆在第一芯管、第二芯管和第三芯管形成的加强筋体的外壁上，三个芯体分别插装在第一芯管、第二芯管和第三芯管内；方案三：蒙皮包覆在第一芯管、第二芯管和两个第四芯管形成加强筋体的外壁上，四个芯体分别插装在第一芯管、第二芯管和两个第四芯管内。本发明整体刚度和强度好，承载强度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种翼。
背景技术
复合材料是高性能产品的物质基础，是先进设计得以实现的重要保证，与其它材料相比，复合材料具有很高的比强度和比刚度，在国内外翼片全复合材料化的趋势下，根据国内不同规格型号翼片的发展规划，对大展弦比薄型翼的翼片，其翼展大、翼型薄、弦长小，为防止翼片大变形产生破坏，故要求翼片的结构要具有相当高的强度和刚度。现有纤维增强树脂基复合材料翼片第一种结构采用上蒙皮、下蒙皮和内部纵横筋的结构形式，上蒙皮、下蒙皮和加强筋均为单体结构，经分别成型后再经胶铆连接形成整体翼片；第二种结构采用上蒙皮带加强筋和下蒙皮带加强筋的结构形式，上下蒙皮分别与其加强筋一体成形，然后再两半扣合成整体翼片；第三种结构采用迎风面单面蒙皮与加强筋一体成形，再与已成型好的背风面蒙皮连结成整体翼片。以上所有结构形式的翼片的刚度主要由内部加强筋提供，上下复合材料蒙皮由于纤维的不连续，翼片整体刚度和强度差，翼片局部易产生失稳和翘曲。
翼片作为***结构的一部分，它与飞行器主体是通过金属翼柄连接的，金属翼柄的设计要求是以最轻的结构重量和最低的机械加工成本，达到其承载荷要求。一方面，金属翼柄考虑承载要求的理想的结构形式是渐变截面结构，但这样机械加工成本太高；而另一方面，金属翼柄考虑机械加工低成本要求的理想结构形式是等截面结构，但势必造成结构不必要的呆重，不符合飞行器结构效率要求。以上所有结构形式的翼柄承载强度低，翼柄与翼片之间由于翼柄刚度的突变易造成变形不协调，且无法满足翼柄的机械加工效率的要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的翼片上下蒙皮由于纤维的不连续，翼片整体刚度和强度差，翼片局部易产生失稳和翘曲，以及翼柄承载强度低，翼柄与翼片之间变形不协调，翼柄的机械加工效率低的问题，进而提供一种具有高强度和高刚度的翼。
本发明的技术方案一是：具有高强度和高刚度的翼由翼片和金属翼柄组成，所述翼片由复合材料蒙皮、第一芯管和第二芯管组成，所述第一芯管的竖直面与第二芯管的竖直面固接形成加强筋体，所述复合材料蒙皮包覆在第一芯管和第二芯管形成的加强筋体的外壁上，所述金属翼柄由第一级台阶和第二级台阶组成，所述第一级台阶和第二级台阶由下到上制成一体形成两台阶变截面结构，所述第一级台阶上开有一个槽口形成两个芯体，所述第一级台阶的两个芯体分别插装在第一芯管和第二芯管内。
本发明的技术方案二是：具有高强度和高刚度的翼由翼片和金属翼柄组成，所述翼片由复合材料蒙皮、第一芯管、第二芯管和第三芯管组成，所述第三芯管的两个竖直面分别与第一芯管的竖直面和第二芯管的竖直面固接形成加强筋体，所述复合材料蒙皮包覆在第一芯管、第二芯管和第三芯管形成的加强筋体的外壁上，所述金属翼柄由第一级台阶和第二级台阶组成，所述第一级台阶和第二级台阶由下到上制成一体形成两台阶变截面结构，所述第一级台阶上开有两个竖向平行的槽口形成三个芯体，所述第一级台阶的三个芯体分别插装在第一芯管、第二芯管和第三芯管内。
本发明的技术方案三是：具有高强度和高刚度的翼由翼片和金属翼柄组成，所述翼片由复合材料蒙皮、第一芯管、第二芯管和两个第四芯管组成，所述两个第四芯管的竖直长面固接，两个第四芯管的竖直短面分别与第一芯管的竖直面和第二芯管的竖直面固接，所述第一芯管、第二芯管和两个第四芯管形成加强筋体，所述复合材料蒙皮包覆在第一芯管、第二芯管和两个第四芯管形成加强筋体的外壁上，所述金属翼柄由第一级台阶和第二级台阶组成，所述第一级台阶和第二级台阶由下到上制成一体形成两台阶变截面结构，所述第一级台阶上开有三个竖向平行的槽口形成四个芯体，所述第一级台阶的四个芯体分别插装在第一芯管、第二芯管和两个第四芯管内。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明的翼片采用芯管形式以及金属翼柄埋入翼片部分采用两台阶变截面结构，翼片上下蒙皮纤维连续，变台阶面金属翼柄与芯管在蒙皮内部连接，取代了传统的上下单蒙皮加强筋的翼片结构形式，大大提高了翼片的整体刚度和强度，金属翼柄达到了承载强度要求，机械加工效率高，金属翼柄与翼片之间变形协调，有效的避免了翼片局部失稳和翘曲，同时本发明批量生产成本低，制造技术要求低，可广泛应用于航空航天及兵器等领域。
附图说明
图1是本发明的第一种方案的整体结构示意图，图2是本发明的第二种方案的整体结构示意图，图3是本发明的第三种方案的整体结构示意图，图4是本发明的第一种方案的翼片的横截面结构示意图，图5是本发明的第二种方案的翼片的横截面结构示意图，图6是本发明的第三种方案的翼片的横截面结构示意图，图7是本发明的第一种方案的金属翼柄的结构示意图，图8是本发明的第二种方案的金属翼柄的结构示意图，图9是本发明的第三种方案的金属翼柄的结构示意图，
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图4和图7说明本实施方式，本实施方式由翼片和金属翼柄组成，所述翼片由复合材料蒙皮1、第一芯管2和第二芯管3组成，所述第一芯管2的竖直面与第二芯管3的竖直面固接形成加强筋体，所述复合材料蒙皮1包覆在第一芯管2和第二芯管3形成的加强筋体的外壁上，所述金属翼柄由第一级台阶7和第二级台阶8组成，所述第一级台阶7和第二级台阶8由下到上制成一体形成两台阶变截面结构，所述第一级台阶7上开有一个槽口7-1形成两个芯体7-2，所述第一级台阶7的两个芯体7-2分别插装在第一芯管2和第二芯管3内。
具体实施方式二：结合图4说明本实施方式，本实施方式的翼片的横截面的宽度W为150mm～250mm，厚度H为20mm～30mm。如此设置，更有效的避免了翼片局部失稳和翘曲。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，本实施方式的复合材料蒙皮1为纤维增强树脂基复合材料蒙皮。如此设置，翼片的整体刚度和强度更好。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图2、图5和图8说明本实施方式，本实施方式由翼片和金属翼柄组成，所述翼片由复合材料蒙皮1、第一芯管2、第二芯管3和第三芯管4组成，所述第三芯管4的两个竖直面分别与第一芯管2的竖直面和第二芯管3的竖直面固接形成加强筋体，所述复合材料蒙皮1包覆在第一芯管2、第二芯管3和第三芯管4形成的加强筋体的外壁上，所述金属翼柄由第一级台阶7和第二级台阶8组成，所述第一级台阶7和第二级台阶8由下到上制成一体形成两台阶变截面结构，所述第一级台阶7上开有两个竖向平行的槽口7-1形成三个芯体7-2，所述第一级台阶7的三个芯体7-2分别插装在第一芯管2、第二芯管3和第三芯管4内。
具体实施方式五：结合图5说明本实施方式，本实施方式的翼片的横截面的宽度W为250mm～400mm，厚度H为30mm～40mm。如此设置，更有效的避免了翼片局部失稳和翘曲。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图5说明本实施方式，本实施方式的复合材料蒙皮1为纤维增强树脂基复合材料蒙皮。如此设置，翼片的整体刚度和强度更好。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式七：结合图3、图6和图9说明本实施方式，本实施方式由翼片和金属翼柄组成，所述翼片由复合材料蒙皮1、第一芯管2、第二芯管3和两个第四芯管5组成，所述两个第四芯管5的竖直长面固接，两个第四芯管5的竖直短面分别与第一芯管2的竖直面和第二芯管3的竖直面固接，所述第一芯管2、第二芯管3和两个第四芯管5形成加强筋体，所述复合材料蒙皮1包覆在第一芯管2、第二芯管3和两个第四芯管5形成加强筋体的外壁上，所述翼柄由第一级台阶7和第二级台阶8组成，所述第一级台阶7和第二级台阶8由下到上制成一体形成两台阶变截面结构，所述第一级台阶7上开有三个竖向平行的槽口7-1形成四个芯体7-2，所述第一级台阶7的四个芯体7-2分别插装在第一芯管2、第二芯管3和两个第四芯管4内。
具体实施方式八：结合图6说明本实施方式，本实施方式的翼片的横截面的宽度W大于400mm，厚度H大于40mm。如此设置，更有效的避免了翼片局部失稳和翘曲。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：结合图6说明本实施方式，本实施方式的复合材料蒙皮1为纤维增强树脂基复合材料蒙皮。如此设置，翼片的整体刚度和强度更好。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。
Claims (9)
1、一种具有高强度和高刚度的翼，它由翼片和金属翼柄组成，其特征在于：所述翼片由复合材料蒙皮(1)、第一芯管(2)和第二芯管(3)组成，所述第一芯管(2)的竖直面与第二芯管(3)的竖直面固接形成加强筋体，所述复合材料蒙皮(1)包覆在第一芯管(2)和第二芯管(3)形成的加强筋体的外壁上，所述金属翼柄由第一级台阶(7)和第二级台阶(8)组成，所述第一级台阶(7)和第二级台阶(8)由下到上制成一体形成两台阶变截面结构，所述第一级台阶(7)上开有一个槽口(7-1)形成两个芯体(7-)2，所述第一级台阶(7)的两个芯体(7-2)分别插装在第一芯管(2)和第二芯管(3)内。
2、根据权利要求1所述具有高强度和高刚度的翼，其特征在于：所述翼片的横截面的宽度W为150mm～250mm，厚度H为20mm～30mm。
3、根据权利要求1所述具有高强度和高刚度的翼，其特征在于：所述复合材料蒙皮(1)为纤维增强树脂基复合材料蒙皮。
4、一种具有高强度和高刚度的翼，它由翼片和金属翼柄组成，其特征在于：所述翼片由复合材料蒙皮(1)、第一芯管(2)、第二芯管(3)和第三芯管(4)组成，所述第三芯管(4)的两个竖直面分别与第一芯管(2)的竖直面和第二芯管(3)的竖直面固接形成加强筋体，所述复合材料蒙皮(1)包覆在第一芯管(2)、第二芯管(3)和第三芯管(4)形成的加强筋体的外壁上，所述金属翼柄由第一级台阶(7)和第二级台阶(8)组成，所述第一级台阶(7)和第二级台阶(8)由下到上制成一体形成两台阶变截面结构，所述第一级台阶(7)上开有两个竖向平行的槽口(7-1)形成三个芯体(7-2)，所述第一级台阶(7)的三个芯体(7-2)分别插装在第一芯管(2)、第二芯管(3)和第三芯管(4)内。
5、根据权利要求4所述具有高强度和高刚度的翼，其特征在于：所述翼片的横截面的宽度W为250mm～400mm，厚度H为30mm～40mm。
6、根据权利要求4所述具有高强度和高刚度的翼，其特征在于：所述复合材料蒙皮(1)为纤维增强树脂基复合材料蒙皮。
7、一种具有高强度和高刚度的翼，它由翼片和金属翼柄组成，其特征在于：所述翼片由复合材料蒙皮(1)、第一芯管(2)、第二芯管(3)和两个第四芯管(5)组成，所述两个第四芯管(5)的竖直长面固接，两个第四芯管(5)的竖直短面分别与第一芯管(2)的竖直面和第二芯管(3)的竖直面固接，所述第一芯管(2)、第二芯管(3)和两个第四芯管(5)形成加强筋体，所述复合材料蒙皮(1)包覆在第一芯管(2)、第二芯管(3)和两个第四芯管(5)形成加强筋体的外壁上，所述翼柄由第一级台阶(7)和第二级台阶(8)组成，所述第一级台阶(7)和第二级台阶(8)由下到上制成一体形成两台阶变截面结构，所述第一级台阶(7)上开有三个竖向平行的槽口(7-1)形成四个芯体(7-2)，所述第一级台阶(7)的四个芯体(7-2)分别插装在第一芯管(2)、第二芯管(3)和两个第四芯管(4)内。
8、根据权利要求7所述具有高强度和高刚度的翼，其特征在于：所述翼片的横截面的宽度W大于400mm，厚度H大于40mm。
9、根据权利要求7所述具有高强度和高刚度的翼，其特征在于：所述复合材料蒙皮(1)为纤维增强树脂基复合材料蒙皮。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102139759A (zh) * | 2011-02-17 | 2011-08-03 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种大尺寸复合材料整体壁板补强方法 |
| CN102427999A (zh) * | 2009-05-28 | 2012-04-25 | 洛林航空工程公司 | 用于飞行器元件尾缘的复合结构面板 |
| CN105644771A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-06-08 | 中恒天信（天津）航空科技有限公司 | 一种无人机机翼内部支撑结构 |
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2008
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