CN108216570A - 一种大展弦比机翼主翼面结构 - Google Patents

一种大展弦比机翼主翼面结构 Download PDF

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Abstract

本发明为一种大展弦比机翼主翼面结构，属于航空领域。由蜂窝夹层上壁板1、帽型加筋下壁板2、盒式主梁3、后墙4、前缘蒙皮5、翼肋6和胶黏剂7组成，所述蜂窝夹层上壁板1为碳纤维复合材料内外面板、轻质纸蜂窝共固化成形夹层结构。所述帽型加筋下壁板2为碳纤维复合材料蒙皮、泡沫芯整体固化成形帽型加筋结构。所述盒式主梁3为碳纤维复合材料胶接共固化成形整体化结构。所述后墙4、前缘蒙皮5、翼肋6为碳纤维复合材料压板结构。所述胶黏剂7为常温固化糊状胶黏剂。各部件根据各自的承载特点，采用相应的结构形式，充分发挥了复合材料减重优势，有效解决了大展弦比机翼主翼面结构高承载和轻重量的矛盾。

Description

一种大展弦比机翼主翼面结构
技术领域
本发明属于航空领域，具体涉及到一种大展弦比机翼主翼面结构。
背景技术
长航时无人机由于在航程、航时和经济性上的苛刻要求，一般采用大展弦比机翼，以获得较大的升阻比。主翼面结构是大展弦比机翼的主承载结构，除了承受局部气动载荷，还要传递全机总体弯矩和扭矩。为了进一步增大航程和延长续航时间，结构重量要求尽量轻。高承载和轻重量是一对矛盾，给结构设计带来了难度。对于中低速大展弦比无人机，机翼一般为梁式薄蒙皮结构形式，其上下蒙皮较薄，主要用于气动维形；主梁多为“工”字形梁，用于传递总体弯矩和剪力；上下蒙皮和内部骨架之间一般采用机械连接的形式装配成整体，见图1。该形式较为成熟，但存在以下缺点：
(1)大展弦比机翼具有上表面受压严重，下表面主要受拉的受力特点，上蒙皮的稳定性问题突出，薄蒙皮维形效果差，需要较多的翼肋用于收集气动载荷及辅助维形，付出较大的重量代价；
(2)“工”字形主梁和薄蒙皮形成的翼盒抗扭性能差，不利于扭矩的传递；
(3)机械连接的装配形式整体化水平低，装配工作量大，周期长，成本高，大量的连接件所占重量不容忽视。
发明内容
技术方案：
一种大展弦比机翼主翼面结构，由蜂窝夹层上壁板(1)、帽型加筋下壁板(2)、盒式主梁(3)、后墙(4)、前缘蒙皮(5)、翼肋(6)和胶黏剂(7)组成，所述蜂窝夹层上壁板(1)为碳纤维复合材料内外面板、轻质纸蜂窝共固化成形夹层结构；所述帽型加筋下壁板(2)为碳纤维复合材料蒙皮、泡沫芯整体固化成形帽型加筋结构。
蜂窝夹层上壁板(1)、帽型加筋下壁板(2)与内部骨架之间采用胶黏剂(7)进行整体化胶接装配。
所述盒式主梁(3)为碳纤维复合材料胶接共固化成形整体化结构；所述后墙(4)、前缘蒙皮(5)、翼肋(6)为碳纤维复合材料压板结构。
所述胶黏剂(7)为常温固化糊状胶黏剂。
技术效果及优点
(1)蜂窝夹层上壁板具有自身弯曲刚度高、重量轻的特点，有利于提高上翼面受压的稳定性和维形效果；
(2)下壁板因主要承受拉伸载荷，采用帽型加筋结构可增加维形效果，充分发挥复合材料薄蒙皮减重优势；
(3)上下壁板较好的维形能力可以使得翼肋的数量可以大幅减少，减轻结构重量；
(4)盒式主梁采用共固化整体成形，用于承受绝大部分总体弯矩、扭矩和剪力，具有较好的抗弯扭性能；
(5)全胶接装配方式提高了结构整体化水平，降低了装配工作量，有利于缩短研制周期，降低成本，进一步减重；
(6)各部件根据各自的承载特点，采用相应的结构形式，充分发挥了复合材料减重优势，有效解决了大展弦比机翼主翼面结构高承载和轻重量的矛盾。
附图说明
图1为传统中低速大展弦比无人机机翼主翼面结构示意图；
图2为本发明一种大展弦比机翼主翼面结构剖面图；
图3为本发明一种大展弦比机翼主翼面结构示意图；
图4为本发明一种大展弦比机翼主翼面结构装配示意图；
图5为本发明一种大展弦比机翼主翼面结构装配完成最终示意图。
图中1-蜂窝夹层上壁板、2-帽型加筋下壁板、3-盒式主梁、4-后墙、5-前缘蒙皮、6-翼肋、7-胶黏剂；
具体实施方式
本发明所述的一种大展弦比机翼主翼面结构推荐按如下步骤进行零部件制造和装配，见图4、图5：
(1)所述的各组成零部件各自固化成形；
(2)所述的盒式主梁3、后墙4、前缘蒙皮5、翼肋6通过工装装配成内部整体骨架；
(3)在内部整体骨架上表面均匀涂覆胶黏剂7，在胶黏剂7施工周期内完成与蜂窝夹层上壁板1的胶接；
(4)在内部整体骨架下表面均匀涂覆胶黏剂7，在胶黏剂7施工周期内完成与帽型加筋下壁板2的胶接；
(5)通过工装卡板或合模施加胶黏剂固化所需的接触压力，等待胶黏剂完成固化。

Claims (4)

1.一种大展弦比机翼主翼面结构，由蜂窝夹层上壁板(1)、帽型加筋下壁板(2)、盒式主梁(3)、后墙(4)、前缘蒙皮(5)、翼肋(6)和胶黏剂(7)组成，其特征在于：所述蜂窝夹层上壁板(1)为碳纤维复合材料内外面板、轻质纸蜂窝共固化成形夹层结构；所述帽型加筋下壁板(2)为碳纤维复合材料蒙皮、泡沫芯整体固化成形帽型加筋结构。
2.根据权利要求1所述的一种大展弦比机翼主翼面结构，其特征在于：蜂窝夹层上壁板(1)、帽型加筋下壁板(2)与内部骨架之间采用胶黏剂(7)进行整体化胶接装配。
3.根据权利要求1所述的一种大展弦比机翼主翼面结构，其特征在于：所述盒式主梁(3)为碳纤维复合材料胶接共固化成形整体化结构；所述后墙(4)、前缘蒙皮(5)、翼肋(6)为碳纤维复合材料压板结构。
4.根据权利要求1或2所述的一种大展弦比机翼主翼面结构，其特征在于：所述胶黏剂(7)为常温固化糊状胶黏剂。
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