一种组合式复合材料槽型梁的制作方法

1.本申请属于飞机结构设计技术领域，特别涉及一种组合式复合材料槽型梁。

背景技术：

2.在现代飞机结构中，越来越多的飞机零部件采用复合材料。如图1所示，现有技术的复合材料槽型梁都是层合板结构，通过一层层的粘接复合材料织层而形成，在缘条11过渡圆角区后开始丢层(即层数减少)，部分区域的缘条层数甚至是腹板12的8倍以上，丢层较多，易导致腹板12 局部刚度发生突变，造成腹板12失稳。
3.此外，层合板翼梁的厚度超过8mm时，外转角r将会达到12mm以上，当翼梁缘条外表面与蒙皮进行胶接时，在转角r区域会产生较大的胶层剥离应力。

技术实现要素：

4.本申请的目的是提供了一种组合式复合材料槽型梁，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
5.本申请的技术方案是：一种组合式复合材料槽型梁，所述槽型梁包括：外腹板、内腹板、上缘条、下缘条和轻质夹芯，所述外腹板、内腹板、上缘条、下缘条均为复合材料，所述上缘条、下缘条和轻质夹芯夹持在所述外腹板和内腹板之间，所述外腹板、内腹板、上缘条、下缘条和轻质夹芯通过阴模成型固化为一体式结构。
6.进一步的，所述外腹板和内腹板根据计算出的腹板上的铺层全部向槽型梁缘条方向延伸而成。
7.进一步的，所述外腹板和内腹板的主体部分铺层为
±
45
°
织物。
8.进一步的，所述外腹板和内腹板的铺层相互对称。
9.进一步的，所述层合式上缘条和层合式下缘条的主体部分为铺层0
°
的单向带。
10.进一步的，所述轻质夹芯为泡沫芯结构。
11.进一步的，在将所述外腹板、内腹板、上缘条、下缘条和轻质夹芯通过阴模成型固化为一体式结构过程中，首先在模具内铺贴好外腹板，然后铺贴上缘条和下缘条，再根据上缘条和下缘条的边界修整轻质夹芯的外形，在轻质夹芯的周围包裹胶膜后塞在上缘条和下缘条之间，最后铺贴内腹板。
12.进一步的，在将所述外腹板、内腹板、上缘条、下缘条和轻质夹芯通过阴模成型固化为一体式结构过程中，所述上缘条和下缘条先在平板上铺贴完成后，进烘箱预固化后作为芯材铺在外腹板内。
13.本申请提供的组合式复合材料槽型梁实现了槽型梁缘条到槽型梁腹板的大丢层，避免了梁腹板的刚度突变，达到最优的减重效果，避免了槽型梁的外转角过大对胶接的不利影响，有利于梁外表面与其他结构的胶接。
附图说明
14.为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
15.图1为现有技术的复合材料槽型梁结构示意图。
16.图2为本申请的组合式复合材料槽型梁总体示意图。
17.图3为本申请的组合式复合材料槽型梁截面示意图。
18.附图标记：
19.20-组合式复合材料槽型梁
20.21-外腹板
21.22-内腹板
22.23-上缘条
23.24-下缘条
24.25-轻质夹芯
具体实施方式
25.为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
26.为了解决现有技术中层合板结构的复合材料槽型梁腹板易发生失稳及缘条与腹板转接角剥离应力过大的问题，本申请中提供了一种组合式复合材料槽型梁。
27.如图2和图3所示，本申请提供的组合式复合材料槽型梁20主要由外腹板21、内腹板22、层合式上缘条23、层合式下缘条24和轻质夹芯25组合而成，外腹板21、内腹板22、上缘条23、下缘条24均为复合材料，上缘条23、下缘条24和轻质夹芯25夹持在外腹板21和内腹板22之间。
28.其中，外腹板21和内腹板22是通过计算出的腹板上的铺层全部向槽型梁的缘条延伸而成，由于两腹板主要承受剪切载荷，因此两腹板的铺层以
±
45
°
织物为主，且为了整个槽型梁腹板的均衡对称性，外腹板21 和内腹板22的铺层相互对称。由于槽型梁的上下缘条主要承受拉压载荷，上缘条23和下缘条24的铺层以0
°
单向带为主。轻质夹芯25主要用来增加槽型梁腹板的厚度，提高槽型梁腹板的稳定性，对于机翼整体油箱的前后梁，腹板厚度增加有利于承受面外油压载荷。
29.在本申请中，复合材料槽型梁使用阴模成型，即首先在模具内铺贴好外腹板21，然后铺贴上缘条23和下缘条24，再根据上下缘条的边界修整轻质夹芯25的外形，在轻质夹芯25的周围包裹胶膜后塞在上下缘条之间，最后铺贴内腹板22。
30.在本申请路另一实施例中，上缘条23和下缘条24也可在平板上铺贴完成后，在进烘箱预固化后作为芯材铺在外腹板21内。
31.本申请中将复合材料槽型梁分为5个部分，通过两种成型方案，可以一次铺贴完成，也可分步固化。
32.在本申请一优选实施例中，梁腹板采用的轻质夹芯25为泡沫芯。
33.相比于传统的层合板槽型梁来说，由于传统的槽型梁腹板的铺层较多，在承受油压载荷相同的情况下，采用本申请的组合式复合材料槽型梁，其腹板位置的铺层相对较少，
在提高稳定性的同时重量相比层合板翼梁可轻5％以上；对于机翼整体油箱的前后梁，通过轻质夹芯5填充后的腹板厚度有利于承受面外油压载荷。
34.相比于传统的层合板槽型梁的外转角过大，当与外蒙皮胶接时会产生转角效应，导致局部胶接剥离应力过大，而本申请的复合材料槽型梁外转角较小，可消除转角效应。
35.本申请提供的组合式复合材料槽型梁实现了槽型梁缘条到槽型梁腹板的大丢层，避免了梁腹板的刚度突变，达到最优的减重效果，避免了槽型梁的外转角过大对胶接的不利影响，有利于梁外表面与其他结构的胶接。
36.以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种组合式复合材料槽型梁，其特征在于，所述槽型梁包括：外腹板(21)、内腹板(22)、上缘条(23)、下缘条(24)和轻质夹芯(25)，所述外腹板(21)、内腹板(22)、上缘条(23)、下缘条(24)均为复合材料，所述上缘条(23)、下缘条(24)和轻质夹芯(25)夹持在所述外腹板(21)和内腹板(22)之间，所述外腹板(21)、内腹板(22)、上缘条(23)、下缘条(24)和轻质夹芯(25)通过阴模成型固化为一体式结构。2.如权利要求1所述的组合式复合材料槽型梁，其特征在于，所述外腹板(21)和内腹板(22)根据计算出的腹板上的铺层全部向槽型梁缘条方向延伸而成。3.如权利要求2所述的组合式复合材料槽型梁，其特征在于，所述外腹板(21)和内腹板(22)的主体部分铺层为
±
45
°
织物。4.如权利要求3所述的组合式复合材料槽型梁，其特征在于，所述外腹板(21)和内腹板(22)的铺层相互对称。5.如权利要求1所述的组合式复合材料槽型梁，其特征在于，所述层合式上缘条(23)和层合式下缘条(24)的主体部分为铺层0
°
的单向带。6.如权利要求1所述的组合式复合材料槽型梁，其特征在于，所述轻质夹芯(25)为泡沫芯结构。7.如权利要求1所述的组合式复合材料槽型梁，其特征在于，在将所述外腹板(21)、内腹板(22)、上缘条(23)、下缘条(24)和轻质夹芯(25)通过阴模成型固化为一体式结构过程中，首先在模具内铺贴好外腹板(21)，然后铺贴上缘条(23)和下缘条(24)，再根据上缘条(23)和下缘条(24)的边界修整轻质夹芯(25)的外形，在轻质夹芯(25)的周围包裹胶膜后塞在上缘条(23)和下缘条(24)之间，最后铺贴内腹板(22)。8.如权利要求1所述的组合式复合材料槽型梁，其特征在于，在将所述外腹板(21)、内腹板(22)、上缘条(23)、下缘条(24)和轻质夹芯(25)通过阴模成型固化为一体式结构过程中，所述上缘条(23)和下缘条(24)先在平板上铺贴完成后，进烘箱预固化后作为芯材铺在外腹板(21)内。

技术总结

本申请提供了一种组合式复合材料槽型梁，所述槽型梁包括：外腹板、内腹板、上缘条、下缘条和轻质夹芯，所述外腹板、内腹板、上缘条、下缘条均为复合材料，所述上缘条、下缘条和轻质夹芯夹持在所述外腹板和内腹板之间，所述外腹板、内腹板、上缘条、下缘条和轻质夹芯通过阴模成型固化为一体式结构。本申请提供的组合式复合材料槽型梁实现了槽型梁缘条到槽型梁腹板的大丢层，避免了梁腹板的刚度突变，达到最优的减重效果，避免了槽型梁的外转角过大对胶接的不利影响，有利于梁外表面与其他结构的胶接。接。接。