RU168933U1 - ACCESSORIES FOR MAKING Aircraft Wing - Google Patents

Abstract

Полезная модель предназначена к использованию при изготовлении крыла летательного аппарата из полимерного композиционного материала (ПКМ) на основе волокнистого армирующего наполнителя из химических органических и неорганических волокон. При использовании полезной модели обеспечивается одновременное изготовление симметричных левой и правой консолей (полуплоскостей) крыла летательного аппарата из ПКМ с использованием технологии RTM. Применяемая для изготовления крыла летательного аппарата оснастка включает форму, в которой выполнены две герметичные формообразующие полости с размещаемыми в них формообразующими дорнами. Имеется система подачи связующего для пропитки армирующего наполнителя, охватывающего формообразующие дорны. Эта система разветвлена на обе формообразующие полости и включает расположенные в один ряд литниковые каналы инжекции связующего и сообщающиеся с ними и с полостями распределительные каналы. В формообразующих полостях производится формование соответственно левой и правой консолей крыла летательного аппарата. Формообразующие полости расположены симметрично относительно ряда литниковых каналов в продольном направлении таким образом, что участки полостей, предназначенные для размещения участка дорна, соответствующего хвостовой части консоли крыла, обращены навстречу друг другу. При таком выполнении обеспечиваются одинаковые технологические режимы пропитки волокнистого армирующего наполнителя и отверждения полимерного связующего для левой и правой консолей крыла. В результате получают одинаковые геометрические характеристики и физико-механические свойстваThe utility model is intended for use in the manufacture of an aircraft wing from a polymer composite material (PCM) based on a fibrous reinforcing filler from chemical organic and inorganic fibers. Using the utility model, simultaneous production of symmetrical left and right consoles (half-planes) of the aircraft wing from PCM using RTM technology is provided. The equipment used for the manufacture of an aircraft wing includes a mold in which two sealed forming cavities are made with the forming mandrels placed in them. There is a binder supply system for impregnating a reinforcing filler, covering the forming mandrels. This system is branched into both forming cavities and includes sprue injection channels of the binder located in one row and distribution channels communicating with them and with the cavities. In the forming cavities, the left and right consoles of the wing of the aircraft are molded, respectively. The forming cavities are located symmetrically with respect to a number of gating channels in the longitudinal direction so that the sections of the cavities intended to accommodate the section of the mandrel corresponding to the tail of the wing console are facing each other. In this embodiment, the same technological conditions are provided for impregnating the fibrous reinforcing filler and curing the polymer binder for the left and right wing consoles. The result is the same geometric characteristics and physico-mechanical properties

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к авиационной и космической технике, к области производства конструкций с аэро- и гидродинамической поверхностью и касается конструкции оснастки для изготовления крыла летательного аппарата. Полезная модель предназначена к использованию при выполнении крыла летательного аппарата из полимерного композиционного материала (ПКМ) на основе волокнистого армирующего наполнителя из химических органических и неорганических волокон (например, стекловолокна, углеродные волокна, базальтовые волокна).The utility model relates to aviation and space technology, to the field of production of structures with an aerodynamic and hydrodynamic surface, and relates to the design of equipment for the manufacture of an aircraft wing. The utility model is intended for use in the performance of an aircraft wing made of a polymer composite material (PCM) based on a fibrous reinforcing filler made of chemical organic and inorganic fibers (for example, glass fibers, carbon fibers, basalt fibers).

За последние десятилетия значительно возросло использование полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе высокопрочного искусственно волокна для изготовления конструкций летательных аппаратов. Снижение массы, получаемое благодаря использованию ПКМ вместо металлических материалов, стало одним из основных факторов, обусловивших их использование. Полимерные композиционные материалы обладают высокими удельными статическими и динамическими характеристиками, сочетающимися с высокой коррозионной стойкостью. Низкая скорость распространения трещин (в том числе усталостных), высокая вязкость разрушения, ударо- и вибропрочность позволяют применить ПКМ, в том числе при изготовлении крыла летательных аппаратов.Over the past decades, the use of polymer composite materials (PCM) based on high-strength artificial fiber for the manufacture of aircraft structures has increased significantly. The weight reduction achieved through the use of PCMs instead of metallic materials has become one of the main factors determining their use. Polymer composite materials have high specific static and dynamic characteristics, combined with high corrosion resistance. The low propagation speed of cracks (including fatigue), high fracture toughness, impact and vibration resistance allow the use of PCMs, including in the manufacture of aircraft wing.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время наиболее перспективными техническими решениями при изготовлении конструкций из ПКМ, в том числе интегральных, являются решения, предусматривающие использование RTM-технологии (ResinTransferMoulding). Для реализации таких технических решений разрабатываются специализированные оснастки, в которых происходит формование конструкций из ПКМ, предусматривающее пропитку под избыточным давлением предварительно подготовленной заготовки волокнистого армирующего наполнителя (преформы) полимерным связующим.Currently, the most promising technical solutions in the manufacture of PCM structures, including integrated ones, are solutions involving the use of RTM technology (ResinTransferMoulding). To implement such technical solutions, specialized tooling is being developed in which PCM structures are molded, which impregnates under pressure the previously prepared preform of the fibrous reinforcing filler (preform) with a polymer binder.

Известно изготовление, с использованием RTM-технологии, высокоответственной конструкции сложной формы - лопасть винта вертолета. Изделие имеет аэродинамическую поверхность, оформляемую жесткой герметичной оснасткой. На пенопластовый сердечник укладывают слои армирующего материала и помещают в герметичную формообразующую оснастку. Затем производят пропитку армирующего материала полимерным связующим под избыточным давлением по технологии RTM. Полимеризация связующего производится при повышенных температурах. Пенопластовый сердечник не удаляют, он остается внутри готового изделия (см. FR 2740380).It is known to manufacture, using RTM technology, a highly responsible structure of complex shape - a helicopter rotor blade. The product has an aerodynamic surface, made out by rigid tight equipment. Layers of reinforcing material are laid on the foam core and placed in a sealed forming tooling. Then, the reinforcing material is impregnated with a polymer binder under excess pressure using RTM technology. The binder is polymerized at elevated temperatures. The foam core is not removed; it remains inside the finished product (see FR 2740380).

Поскольку вертолетные винты имеют 6…12 лопастей, проблемы асимметрии лопастей не столь критичны, как в самолетостроении, но следует отметить, что применение одноместной формообразующей оснастки снижает производительность и увеличивает цикл производства по сравнению с использованием многоместной формообразующей оснастки.Since helicopter rotors have 6 ... 12 blades, the problems of asymmetry of the blades are not as critical as in aircraft manufacturing, but it should be noted that the use of single-seat forming equipment reduces productivity and increases the production cycle compared to using multi-seat equipment.

Наиболее наглядно показано формование по технологии RTM в публикации US 2011192531 (А1). Формование осуществляется в закрытой формообразующей оснастке, повторяющей внешний контур будущего изделия. Формообразующая оснастка состоит из двух полуформ. По окончании процесса пропитки заготовки волокнистого армирующего наполнителя (преформы) производят полимеризацию связующего при повышенных температурах.The most graphically shown molding by RTM technology in the publication US 2011192531 (A1). Molding is carried out in a closed forming tool, repeating the external contour of the future product. Forming equipment consists of two half-forms. At the end of the process of impregnation of the fiber reinforcing filler preform (preform), the binder is polymerized at elevated temperatures.

Такое техническое решение имеет ограниченное применение и используется для малоответственных деталей простой формы.Such a technical solution is of limited use and is used for unimportant parts of a simple form.

В качестве ближайшего аналога может быть принята оснастка для изготовления крыла летательного аппарата из полимерного композиционного материала по технологии RTM (трансферное формование), включающей подачу термореактивной смолы в закрытую полость формы под давлением. Оснастка представляет собой форму, состоящую из верхней и нижней полуформ, скрепляемых одна с другой с образованием замкнутой герметичной формообразующей полости. Внутри формообразующей полости размещается формообразующий вкладыш, выполненный в соответствии с конфигурацией консоли крыла. Для пропитки волокнистого наполнителя (преформы), охватывающего формообразующий вкладыш, предусмотрена система подачи связующего в формообразующую полость (RU 152623 U1).As the closest analogue, equipment for manufacturing an aircraft wing from a polymer composite material using the RTM technology (transfer molding), including the supply of a thermosetting resin into a closed mold cavity under pressure, can be taken. Equipment is a mold consisting of upper and lower half-molds, fastened to one another with the formation of a closed sealed forming cavity. Inside the forming cavity is placed forming the liner, made in accordance with the configuration of the wing console. For impregnation of the fibrous filler (preform) covering the forming insert, a binder feed system is provided in the forming cavity (RU 152623 U1).

Следует отметить, что применение, как это показано в аналогах, одноместной формообразующей оснастки с одной формообразующей полостью снижает производительность и увеличивает цикл производства по сравнению с использованием многоместных формообразующих оснасток.It should be noted that the use, as shown in analogues, of a single forming tooling with one forming cavity reduces productivity and increases the production cycle compared to the use of multi-seat forming tools.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Прежде чем перейти к объяснению существа заявленной полезной модели, необходимо отметить, что технологические процессы изготовления авиационных конструкций из ПКМ и из металлических материалов совершенно различаются между собой.Before proceeding with an explanation of the essence of the claimed utility model, it should be noted that the technological processes for manufacturing aircraft structures from PCM and from metallic materials are completely different from each other.

Для авиационной техники чрезвычайно важным является соблюдение симметричности аэродинамических обводов элементов конструкции летательного аппарата, таких как крылья. При асимметричности левой и правой консолей крыла летательного аппарата возникают аэродинамические силы, приводящие к затруднению управления летательным аппаратом и необходимости применения специальных устройств для устранения асимметричности. В наибольшей степени влияние асимметричности проявляется на высоких скоростях полета.It is extremely important for aviation technology to maintain the symmetry of the aerodynamic contours of structural elements of the aircraft, such as wings. With the asymmetry of the left and right wing consoles of the aircraft, aerodynamic forces arise that make it difficult to control the aircraft and the need to use special devices to eliminate asymmetry. To the greatest extent, the effect of asymmetry is manifested at high flight speeds.

Кроме того, использование двух автономных формообразующих оснасток для изготовления левой и правой консолей крыла летательного аппарата приводит к дополнительным явлениям асимметрии летательного аппарата.In addition, the use of two autonomous forming tools for the manufacture of the left and right wing consoles of the aircraft leads to additional asymmetry phenomena in the aircraft.

Задачей полезной модели является разработка конструкции оснастки, в которой обеспечивается одновременное изготовление симметричных левой и правой консолей (полуплоскостей) крыла летательного аппарата из ПКМ с использованием технологии RTM.The objective of the utility model is to develop a tooling design in which simultaneous production of symmetrical left and right consoles (half-planes) of the aircraft wing from PCM using RTM technology is provided.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемой полезной модели, заключается в обеспечении одинаковых технологических режимов пропитки волокнистого армирующего наполнителя (преформы) и отверждения полимерного связующего для левой и правой консолей крыла, и в обеспечении, как следствие, одинаковых геометрических характеристик и физико-механических свойств материала консолей.The technical result achieved by the implementation of the claimed utility model is to provide the same technological conditions for the impregnation of the fibrous reinforcing filler (preform) and curing of the polymer binder for the left and right wing consoles, and to ensure, as a result, the same geometric characteristics and physico-mechanical properties of the material consoles.

Для достижения указанного технического результата предлагается оснастка для изготовления крыла летательного аппарата из полимерного композиционного материала, включающая форму с горизонтальной плоскостью разъема на нижнюю и верхнюю полуформы. Внутри формы имеется герметичная формообразующая полость, в которой производится формование крыла летательного аппарата. Внутри формообразующей полости размещается формообразующий дорн. Для пропитки волокнистого армирующего наполнителя - преформы, охватывающей формообразующий дорн, служит система подачи связующего в формообразующую полость.To achieve the specified technical result, equipment is proposed for the manufacture of an aircraft wing from a polymer composite material, including a mold with a horizontal plane of the connector on the lower and upper half-molds. Inside the mold there is a sealed forming cavity in which the wing of the aircraft is molded. Inside the shaping cavity is placed shaping mandrel. For impregnation of a fibrous reinforcing filler, a preform covering a forming mandrel, a binder feed system is used in the forming cavity.

В соответствии с заявленным техническим решением внутри формы предусмотрена вторая герметичная формообразующая полость с размещаемым в ней своим формообразующим дорном. Система подачи связующего разветвлена на обе формообразующие полости и включает расположенные в один ряд литниковые каналы инжекции связующего и сообщающиеся с ними и с формообразующими полостями распределительные каналы. Указанные формообразующие полости, с размещаемыми в них дорнами, предназначены для формования соответственно левой и правой консолей крыла летательного аппарата, имея соответствующую этому предназначению конфигурацию, и расположены симметрично относительно ряда литниковых каналов в продольном направлении таким образом, что участки полостей, предназначенные для размещения участка дорна, соответствующего хвостовой части консоли крыла, обращены навстречу друг другу.In accordance with the claimed technical solution, a second sealed forming cavity is provided inside the mold with its own forming mandrel placed therein. The binder supply system is branched into both forming cavities and includes binder injection channels located in one row and distribution channels communicating with them and with the forming cavities. These forming cavities, with mandrels placed in them, are intended for molding the left and right wing consoles of the aircraft, respectively, having a configuration corresponding to this purpose, and are located symmetrically with respect to a number of sprue channels in the longitudinal direction so that portions of cavities designed to accommodate the mandrel section , corresponding to the tail of the wing console, facing towards each other.

Важным фактором обеспечения симметричности изготавливаемых левой и правой консолей крыла летательного аппарата является указанное выше симметричное расположение формообразующих полостей и, как следствие, симметричное расположение формообразующих дорнов в оснастке.An important factor in ensuring the symmetry of the left and right wing consoles of the aircraft is the above-mentioned symmetrical arrangement of the forming cavities and, as a result, the symmetrical arrangement of the forming mandrels in the snap.

Асимметричное расположение полостей, а следовательно, и формообразующих дорнов в оснастке при изготовлении правой и левой консолей крыла (см. фиг. 4 прилагаемых чертежей) недопустимо по следующим причинам:The asymmetric arrangement of the cavities, and therefore, the forming mandrels in the snap during the manufacture of the right and left wing consoles (see Fig. 4 of the attached drawings) is unacceptable for the following reasons:

1. Давление инжекции связующего в зоне максимальной толщины профиля всегда будет выше давления в хвостовой части аэродинамического профиля, поэтому податливость формообразующей оснастки окажет плюсовое влияние на поле допуска аэродинамического контура.1. The injection pressure of the binder in the zone of maximum thickness of the profile will always be higher than the pressure in the rear of the aerodynamic profile, so the flexibility of the forming tool will have a positive effect on the tolerance field of the aerodynamic contour.

2. Температурное поле будет неравномерным в виду разности скоростей прогрева и охлаждения более массивных и менее массивных частей формообразующей оснастки и, соответственно, отдельных частей изготавливаемого изделия.2. The temperature field will be uneven in view of the difference in the heating and cooling rates of the more massive and less massive parts of the forming tooling and, accordingly, of the individual parts of the manufactured product.

3. Совокупность причин по 1 и 2 приведет к асимметрии геометрических размеров и различию физико-механических свойств материалов и конструкции левой и правой консолей крыла летательного аппарата.3. The set of reasons for 1 and 2 will lead to an asymmetry of geometric dimensions and a difference in the physicomechanical properties of materials and the design of the left and right wing consoles of the aircraft.

4. Дополнительной причиной необходимости симметричного расположения изготавливаемых консолей крыла является обеспечение равномерной пропитки преформ левой и правой консолей крыла полимерным связующим по технологии RTM.4. An additional reason for the need for a symmetrical arrangement of the manufactured wing consoles is to ensure uniform impregnation of the preforms of the left and right wing consoles with a polymer binder using RTM technology.

За основу современного описания процесса RTM принят фундаментальный закон Дарси - закон фильтрации жидкостей и газов в пористой среде, к чему относятся и преформы из волокнистых армирующих наполнителей.The Darcy fundamental law, the law of filtration of liquids and gases in a porous medium, which also includes preforms of fibrous reinforcing fillers, is adopted as the basis for a modern description of the RTM process.

Закон Дарси выражает зависимость скорости фильтрации жидкости или газа и имеет вид:Darcy's law expresses the dependence of the filtration rate of a liquid or gas and has the form:

3

3

где

- скорость фильтрации (т.е. скорость распространения потока полимерного связующего),Where

- filtration rate (i.e., the rate of propagation of the polymer binder flow),

- коэффициент фильтрации (т.е. проницаемость преформы из волокнистого армирующего наполнителя),- filtration coefficient (i.e. permeability of the preform of fibrous reinforcing filler),

- градиент напора (т.е. перепад давления связующего в различных зонах преформы из волокнистого армирующего наполнителя).

- pressure gradient (i.e., the pressure differential of the binder in various zones of the preform of fibrous reinforcing filler).

В данном законе Дарси коэффициент фильтрации «К» не является постоянной физической величиной для конкретных условий пропитки (фильтрации) и зависит от многих конструктивно-технологических факторов производства изделия, в частности от применяемых волокнистых армирующих наполнителей, толщины изделия, направления потоков связующего в формообразующей оснастке и т.д.In this Darcy law, the K filter coefficient is not a constant physical quantity for specific impregnation (filtration) conditions and depends on many structural and technological factors for the production of the product, in particular, the fibrous reinforcing fillers used, the thickness of the product, the direction of flow of the binder in the forming tool, and etc.

Не вдаваясь в дальнейшие подробности процесса пропитки, уже на основании вышесказанного можно сделать вывод, что несимметричное расположение левой и правой консолей крыла в формообразующей оснастке приведет к различиям в их физико-механических и геометрических характеристиках.Without going into further details of the impregnation process, based on the foregoing, it can be concluded that the asymmetric arrangement of the left and right wing consoles in the forming tooling will lead to differences in their physico-mechanical and geometric characteristics.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:The utility model is illustrated by drawings, where:

На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая оснастка в поперечном разрезе;In FIG. 1 schematically shows the proposed equipment in cross section;

На фиг. 2 - то же, но с размещенными в оснастке дорнами;In FIG. 2 - the same, but with the mandrels placed in the equipment;

На фиг. 3 - предлагаемая оснастка, вид сверху со снятой верхней полуформой;In FIG. 3 - the proposed equipment, a top view with the removed upper half-mold;

На фиг. 4 - схематичное изображение в поперечном разрезе варианта оснастки, который не является предметом заявленного предложения, но используется для пояснения технического результата.In FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an equipment option that is not the subject of the claimed proposal, but is used to explain the technical result.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Формообразование наружного аэродинамического контура изделия производится в герметичной оснастке, содержащей форму 1 с горизонтальной плоскостью 2 разъема, разделяющей форму 1 на верхнюю 3 и нижнюю 4 полуформы (части).The formation of the external aerodynamic contour of the product is carried out in an airtight rig containing a mold 1 with a horizontal plane 2 of the connector, dividing the mold 1 into the upper 3 and lower 4 half-forms (parts).

Верхняя полуформа 3 имеет две выемки 5 и 6, ограниченные формообразующими поверхностями соответственно 7 и 8, и нижняя полуформа 4 имеет выемки 9 и 10, ограниченные формообразующими поверхностями соответственно 11 и 12. Выемки 9 и 10 расположены напротив выемок 5 и 6 таким образом, что при смыкании полуформ 3 и 4 по горизонтальной плоскости 2 разъема пары выемок 5, 9 и 6, 10 образуют замкнутые герметичные формообразующие полости: полость 13 для формования правой консоли крыла и полость 14 для формования левой консоли этого крыла. Конфигурация формообразующих поверхностей 7 и 11 полости 13 соответствует наружным поверхностям обшивок правой консоли крыла летательного аппарата, и конфигурация формообразующих поверхностей 8 и 12 полости 14 соответствует наружным поверхностям обшивок левой консоли крыла летательного аппарата.The upper half-mold 3 has two recesses 5 and 6, limited by the forming surfaces respectively 7 and 8, and the lower half-mold 4 has recesses 9 and 10, limited by the forming surfaces, respectively 11 and 12. The recesses 9 and 10 are located opposite the recesses 5 and 6 so that when half molds 3 and 4 are closed along the horizontal plane 2 of the connector, the pairs of recesses 5, 9 and 6, 10 form closed, sealed forming cavities: cavity 13 for forming the right wing console and cavity 14 for forming the left console of this wing. The configuration of the shaping surfaces 7 and 11 of the cavity 13 corresponds to the outer surfaces of the skins of the right wing console of the aircraft, and the configuration of the shaping surfaces 8 and 12 of the cavity 14 corresponds to the outer surfaces of the skins of the left wing console of the aircraft.

Внутри полости 13 размещается формообразующий дорн 15, выполненный в соответствии с конфигурацией правой консоли крыла и внутри полости 14 - формообразующий дорн 16, выполненный в соответствии с конфигурацией левой консоли крыла. Каждый дорн 15, 16 охватывают (оборачивают) волокнистым наполнителем - преформой 17 из полимерного композиционного материала, получая тем самым сборки дорнов.Inside the cavity 13 is placed the shaping mandrel 15, made in accordance with the configuration of the right wing console and inside the cavity 14 is the shaping mandrel 16, made in accordance with the configuration of the left wing console. Each mandrel 15, 16 is covered (wrapped) with a fibrous filler - a preform 17 of a polymer composite material, thereby obtaining assemblies of mandrels.

Полости 13 и 14 проходят в продольном направлении параллельно одна другой.The cavities 13 and 14 extend in the longitudinal direction parallel to one another.

Показанное выше конструктивное выполнение обеспечивает формование в одной оснастке одновременно левой и правой консолей единого крыла летательного аппарата.The structural embodiment shown above provides molding in one tool at the same time the left and right consoles of a single wing of the aircraft.

Оснастка имеет единую систему подачи связующего для пропитки волокнистого армирующего наполнителя - преформы 17, образующей обшивку консолей крыла. Указанная система связана с обеими формообразующими полостями 13, 14 и включает выполненные в верхней полуформе 3 литниковые каналы 18 инжекции связующего, и сообщающиеся с каналами 18 и с полостями 13, 14 распределительные каналы 19. Литниковые каналы 18 расположены в один ряд (центры 20 проекций каналов 18 на горизонтальную плоскость лежат на одной прямой, фиг. 3). В верхней полуформе 3 предусмотрены каналы 21 для удаления избыточного связующего.The rigging has a single binder feed system for impregnating the fibrous reinforcing filler — preform 17, which forms the skin of the wing consoles. The indicated system is connected with both forming cavities 13, 14 and includes sprue channels 18 of the binder injection made in the upper half-mold 3, and distribution channels 19 communicating with channels 18 and cavities 13, 14. The sprue channels 18 are arranged in a row (centers 20 of channel projections 18 on a horizontal plane lie on one straight line, Fig. 3). In the upper mold half 3, channels 21 are provided for removing excess binder.

Для обеспечения одинаковых технологических режимов пропитки волокнистого армирующего наполнителя - преформы 17 и отверждения полимерного связующего для левой и правой консолей крыла имеет значение взаимное расположение литниковых каналов 18 и формообразующих полостей 13 и 14 и взаимное расположение полостей 13 и 14 относительно друг друга. Указанные полости 13 и 14, согласно предлагаемому техническому решению, располагаются симметрично относительно ряда литниковых каналов 18 в продольном направлении таким образом, что участки 22 полостей, предназначенные для размещения тех участков 23 дорнов 15, 16, которые соответствуют хвостовой части консолей крыла, обращены навстречу друг другу.To ensure the same technological regimes of impregnation of the fibrous reinforcing filler - preform 17 and curing of the polymer binder for the left and right wing consoles, the relative position of the sprue channels 18 and the forming cavities 13 and 14 and the relative position of the cavities 13 and 14 relative to each other is important. These cavities 13 and 14, according to the proposed technical solution, are located symmetrically with respect to a number of sprue channels 18 in the longitudinal direction so that sections of cavities 22 designed to accommodate those sections 23 of the mandrels 15, 16 that correspond to the tail of the wing consoles are facing each other to a friend.

При этом, как видно на фиг. 3, крайние периферийные кромки 24, 25 участков 22 полостей 13, 14, а соответственно, и крайние периферийные кромки 26, 27 участков 23 дорнов 15, 16 параллельны между собой.Moreover, as can be seen in FIG. 3, the extreme peripheral edges 24, 25 of the sections 22 of the cavities 13, 14, and, accordingly, the extreme peripheral edges 26, 27 of the sections 23 of the mandrels 15, 16 are parallel to each other.

Сборка формообразующей оснастки и ее герметизация обеспечиваются герметизирующими жгутами и соединительными болтами, которые на фиг. 1-3 условно не показаны.The assembly of the forming tooling and its sealing are provided by sealing plaits and connecting bolts, which in FIG. 1-3 conventionally not shown.

Оснастка используется следующим образом.Equipment is used as follows.

Предварительно изготавливают формообразующие дорны 15, 16 из жесткого материала (преимущественно, металла), придавая им форму левой и правой консолей крыла. Дорны 15, 16 охватывают (оборачивают) волокнистым армирующим наполнителем - преформой, получая тем самым сборки дорнов.Forming mandrels 15, 16 are preliminarily made of rigid material (mainly metal), giving them the shape of the left and right wing consoles. The mandrels 15, 16 cover (wrap) a fibrous reinforcing filler - a preform, thereby obtaining assemblies of mandrels.

При поднятой в нерабочее положение верхней полуформе 3 на формообразующие поверхности 11 и 12, выполненные в нижней полуформе 4, укладывают нижние слои преформы, формируя, таким образом, нижнюю обшивку правой и левой консолей крыла необходимой толщины. На выложенные слои последовательно устанавливают и фиксируют ранее подготовленные сборки дорнов 15 и 16.When the upper half-mold 3 is raised to a non-working position, the lower preform layers are laid on the forming surfaces 11 and 12, made in the lower half-mold 4, thereby forming the lower skin of the right and left wing consoles of the required thickness. The previously prepared assemblies of mandrels 15 and 16 are sequentially installed and fixed on laid out layers.

Выкладывают на поверхности дорнов 15 и 16 необходимое количество верхних слоев преформы, формируя верхние обшивки правой и левой консолей крыла необходимой толщины. Скрепляют между собой верхнюю 3 и нижнюю 4 полуформы, обеспечивая герметичность формообразующих полостей 13 и 14.Spread the required number of upper preform layers on the surface of mandrels 15 and 16, forming the upper skin of the right and left wing consoles of the required thickness. They fasten the upper 3 and lower 4 half-shapes together, ensuring the tightness of the forming cavities 13 and 14.

Далее производят пропитку заготовки волокнистого армирующего наполнителя - преформы полимерным связующим (технология RTM) с использованием установки типа HypajectMKIII. Texнoлoгичecκиe режимы пропитки заготовки волокнистого армирующего наполнителя полимерным связующим зависят от состава связующего, конфигурации и размеров изделия, других факторов.Next, the preform of the fibrous reinforcing filler is pre-impregnated with a polymer binder preform (RTM technology) using a HypajectMKIII-type plant. The texnological modes of impregnation of a fiber reinforcing filler preform with a polymeric binder depend on the composition of the binder, the configuration and size of the product, and other factors.

Через литниковые каналы 18 подают полимерное связующее, которое через распределительные каналы 19 попадает в формообразующие полости 13 и 14 и далее распределяется в слоях волокнистого армирующего наполнителя по направлениям вдоль обшивок консолей крыла. Постепенно связующее равномерно распространяется по всей площади поперечного сечения волокнистого армирующего наполнителя, обеспечивая его равномерную пропитку. Слив избыточного связующего происходит через каналы 21.Through the sprue channels 18, a polymer binder is fed, which through the distribution channels 19 enters the forming cavities 13 and 14 and is further distributed in the layers of fibrous reinforcing filler in the directions along the skin of the wing consoles. Gradually, the binder is evenly distributed over the entire cross-sectional area of the fibrous reinforcing filler, ensuring its uniform impregnation. The excess binder is drained through channels 21.

Подготовленную таким образом форму помещают в термопечь. Осуществляют формование изделия, при котором производят нагрев оснастки с заложенным в ней технологическим пакетом до заданной температуры, обеспечивающей достижение требуемой степени полимеризации связующего. Извлекают из формы сформованные композитные изделия - правой и левой консолей крыла летательного аппарата. Извлечение из оснастки полученных, в результате формования, отвержденных изделий производят после охлаждения оснастки до температуры не более 50°С. Из извлеченных из оснастки изделий удаляют сборки дорнов. После этого отформованные изделия подвергают необходимой механической обработке и проведению контроля качества.Thus prepared form is placed in a thermal furnace. Molding of the product is carried out, in which the equipment is heated with the technological package embedded in it to a predetermined temperature, which ensures the achievement of the required degree of binder polymerization. Molded composite products — the right and left wing consoles of the aircraft — are removed from the mold. Extraction from snap obtained, resulting from the molding, cured products produced after cooling the snap to a temperature of not more than 50 ° C. The assemblies of the mandrels are removed from the products extracted from the equipment. After this, the molded products are subjected to the necessary machining and quality control.

Дорны могут быть удаляемыми после отверждения изделий или оставаться в составе изделий. Удаляемые дорны изготавливаются из металла, а остающиеся в составе изделий изготавливаются из пенопласта, полимерсотопласта или других легких материалов.The mandrels can be removed after curing of the products or remain in the composition of the products. Removable mandrels are made of metal, and those remaining in the composition of products are made of polystyrene, polymersotoplast or other light materials.

Реализация полезной модели наряду с решением поставленной задачи обеспечит повышение производительности труда, сокращение цикла производства, его энергоемкости и себестоимости изделия.The implementation of the utility model along with the solution of the task will provide an increase in labor productivity, a reduction in the production cycle, its energy intensity and the cost of the product.

Преимущества изготовления левой и правой консолей одного крыла в единой формообразующей оснастке:The advantages of manufacturing the left and right consoles of one wing in a single forming tooling:

- цикл изготовления консолей сокращается почти в 2 раза;- the cycle of manufacturing consoles is reduced by almost 2 times;

- обеспечивается одинаковый технологический режим пропитки волокнистого армирующего наполнителя и отверждения полимерного связующего;- provides the same technological mode of impregnation of the fibrous reinforcing filler and curing of the polymer binder;

- обеспечиваются стабильные геометрические характеристики изделия и физико-механические свойства материала изделия;- provides stable geometric characteristics of the product and physico-mechanical properties of the material of the product;

- изготовление формообразующей оснастки производится за один установ на металлообрабатывающем оборудовании.- the manufacture of forming equipment is carried out in one installation on metalworking equipment.

Claims (1)

Оснастка для изготовления крыла летательного аппарата из полимерного композиционного материала, включающая форму, имеющую герметичную формообразующую полость, размещаемый внутри указанной полости формообразующий дорн и систему подачи связующего в формообразующую полость для пропитки армирующего наполнителя, охватывающего формообразующий дорн, отличающаяся тем, что внутри формы выполнена вторая герметичная формообразующая полость с размещаемым в ней своим формообразующим дорном, система подачи связующего разветвлена на обе формообразующие полости и включает расположенные в один ряд литниковые каналы инжекции связующего и сообщающиеся с ними и с полостями распределительные каналы, указанные формообразующие полости предназначены для формования соответственно левой и правой консолей крыла летательного аппарата, имея соответствующую этому предназначению конфигурацию, и расположены симметрично относительно ряда литниковых каналов в продольном направлении таким образом, что участки полостей, предназначенные для размещения участка дорна, соответствующего хвостовой части консоли крыла, обращены навстречу друг другу.Tooling for the manufacture of an aircraft wing from a polymer composite material, comprising a mold having a sealed forming cavity, a forming mandrel placed inside the specified cavity, and a binder feeding system into the forming cavity for impregnating a reinforcing filler embracing the forming mandrel, characterized in that the second sealed a forming cavity with its own forming core placed in it; the binder supply system is branched into both forming cavities and includes sprue injection channels of the binder located in one row and distribution channels communicating with them and with the cavities, these forming cavities are intended for molding the left and right wing consoles of the aircraft, having a configuration corresponding to this purpose, and are located symmetrically with respect to the number of sprue channels in the longitudinal direction so that the sections of the cavities intended to accommodate the section of the mandrel corresponding to tovoy the console wing, facing towards each other.

Images