專利名稱：具有高強度和高剛度的翼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種翼。
背景技術：
復合材料是高性能產(chǎn)品的物質(zhì)基礎，是先進設計得以實現(xiàn)的重要保證， 與其它材料相比，復合材料具有很高的比強度和比剛度，在國內(nèi)外翼片全復 合材料化的趨勢下，根據(jù)國內(nèi)不同規(guī)格型號翼片的發(fā)展規(guī)劃，對大展弦比薄 型翼的翼片，其翼展大、翼型薄、弦長小，為防止翼片大變形產(chǎn)生破壞，故 要求翼片的結(jié)構要具有相當高的強度和剛度?，F(xiàn)有纖維增強樹脂基復合材料 翼片第一種結(jié)構采用上蒙皮、下蒙皮和內(nèi)部縱橫筋的結(jié)構形式，上蒙皮、下
蒙皮和加強筋均為單體結(jié)構，經(jīng)分別成型后再經(jīng)膠鉚連接形成整體翼片；第 二種結(jié)構采用上蒙皮帶加強筋和下蒙皮帶加強筋的結(jié)構形式，上下蒙皮分別 與其加強筋一體成形，然后再兩半扣合成整體翼片；第三種結(jié)構采用迎風面 單面蒙皮與加強筋一體成形，再與已成型好的背風面蒙皮連結(jié)成整體翼片。 以上所有結(jié)構形式的翼片的剛度主要由內(nèi)部加強筋提供，上下復合材料蒙皮 由于纖維的不連續(xù)，翼片整體剛度和強度差，翼片局部易產(chǎn)生失穩(wěn)和翹曲。
翼片作為系統(tǒng)結(jié)構的一部分，它與飛行器主體是通過金屬翼柄連接的， 金屬翼柄的設計要求是以最輕的結(jié)構重量和最低的機械加工成本，達到其承 載荷要求。 一方面，金屬翼柄考慮承載要求的理想的結(jié)構形式是漸變截面結(jié) 構，但這樣機械加工成本太高；而另一方面，金屬翼柄考慮機械加工低成本 要求的理想結(jié)構形式是等截面結(jié)構，但勢必造成結(jié)構不必要的呆重，不符合 飛行器結(jié)構效率要求。以上所有結(jié)構形式的翼柄承載強度低，翼柄與翼片之 間由于翼柄剛度的突變易造成變形不協(xié)調(diào)，且無法滿足翼柄的機械加工效率 的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的翼片上下蒙皮由于纖維的不連續(xù)，翼片 整體剛度和強度差，翼片局部易產(chǎn)生失穩(wěn)和翹曲，以及翼柄承載強度低，翼
柄與翼片之間變形不協(xié)調(diào)，翼柄的機械加工效率低的問題，進而提供一種具 有高強度和高剛度的翼。
本發(fā)明的技術方案一是具有高強度和高剛度的翼由翼片和金屬翼柄組 成，所述翼片由復合材料蒙皮、第一芯管和第二芯管組成，所述第一芯管的 豎直面與第二芯管的豎直面固接形成加強筋體，所述復合材料蒙皮包覆在第 一芯管和第二芯管形成的加強筋體的外壁上，所述金屬翼柄由第一級臺階和 第二級臺階組成，所述第一級臺階和第二級臺階由下到上制成一體形成兩臺 階變截面結(jié)構，所述第一級臺階上開有一個槽口形成兩個芯體，所述第一級 臺階的兩個芯體分別插裝在第一芯管和第二芯管內(nèi)。
本發(fā)明的技術方案二是具有高強度和高剛度的翼由翼片和金屬翼柄組 成，所述翼片由復合材料蒙皮、第一芯管、第二芯管和第三芯管組成，所述 第三芯管的兩個豎直面分別與第一芯管的豎直面和第二芯管的豎直面固接形 成加強筋體，所述復合材料蒙皮包覆在第一芯管、第二芯管和第三芯管形成 的加強筋體的外壁上，所述金屬翼柄由第一級臺階和第二級臺階組成，所述 第一級臺階和第二級臺階由下到上制成一體形成兩臺階變截面結(jié)構，所述第 一級臺階上開有兩個豎向平行的槽口形成三個芯體，所述第一級臺階的三個 芯體分別插裝在第一芯管、第二芯管和第三芯管內(nèi)。
本發(fā)明的技術方案三是具有高強度和高剛度的翼由翼片和金屬翼柄組 成，所述翼片由復合材料蒙皮、第一芯管、第二芯管和兩個第四芯管組成， 所述兩個第四芯管的豎直長面固接，兩個第四芯管的豎直短面分別與第一芯 管的豎直面和第二芯管的豎直面固接，所述第一芯管、第二芯管和兩個第四 芯管形成加強筋體，所述復合材料蒙皮包覆在第一芯管、第二芯管和兩個第 四芯管形成加強筋體的外壁上，所述金屬翼柄由第一級臺階和第二級臺階組 成，所述第一級臺階和第二級臺階由下到上制成一體形成兩臺階變截面結(jié)構， 所述第一級臺階上開有三個豎向平行的槽口形成四個芯體，所述第一級臺階 的四個芯體分別插裝在第一芯管、第二芯管和兩個第四芯管內(nèi)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果本發(fā)明的翼片采用芯管形式 以及金屬翼柄埋入翼片部分采用兩臺階變截面結(jié)構，翼片上下蒙皮纖維連續(xù)， 變臺階面金屬翼柄與芯管在蒙皮內(nèi)部連接，取代了傳統(tǒng)的上下單蒙皮加強筋
的翼片結(jié)構形式，大大提高了翼片的整體剛度和強度,金屬翼柄達到了承載強 度要求，機械加工效率高，金屬翼柄與翼片之間變形協(xié)調(diào)，有效的避免了翼 片局部失穩(wěn)和翹曲，同時本發(fā)明批量生產(chǎn)成本低，制造技術要求低，可廣泛 應用于航空航天及兵器等領域。


圖1是本發(fā)明的第一種方案的整體結(jié)構示意圖，圖2是本發(fā)明的第二種 方案的整體結(jié)構示意圖，圖3是本發(fā)明的第三種方案的整體結(jié)構示意圖，圖4 是本發(fā)明的第一種方案的翼片的橫截面結(jié)構示意圖，圖5是本發(fā)明的第二種 方案的翼片的橫截面結(jié)構示意圖，圖6是本發(fā)明的第三種方案的翼片的橫截 面結(jié)構示意圖，圖7是本發(fā)明的第一種方案的金屬翼柄的結(jié)構示意圖，圖8 是本發(fā)明的第二種方案的金屬翼柄的結(jié)構示意圖，圖9是本發(fā)明的第三種方 案的金屬翼柄的結(jié)構示意圖，
具體實施例方式
具體實施方式
一結(jié)合圖l、圖4和圖7說明本實施方式，本實施方式由
翼片和金屬翼柄組成，所述翼片由復合材料蒙皮l、第一芯管2和第二芯管3 組成，所述第一芯管2的豎直面與第二芯管3的豎直面固接形成加強筋體， 所述復合材料蒙皮1包覆在第一芯管2和第二芯管3形成的加強筋體的外壁-上，所述金屬翼柄由第一級臺階7和第二級臺階8組成，所述第一級臺階7 和第二級臺階8由下到上制成一體形成兩臺階變截面結(jié)構，所述第一級臺階7 上開有一個槽口 7-1形成兩個芯體7-2，所述第一級臺階7的兩個芯體7-2分 別插裝在第一芯管2和第二芯管3內(nèi)。
具體實施方式
二結(jié)合圖4說明本實施方式，本實施方式的翼片的橫截 面的寬度W為150mm 250mm，厚度H為20mm 30mm。如此設置，更有 效的避免了翼片局部失穩(wěn)和翹曲。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相 同。
具體實施方式
三結(jié)合圖4說明本實施方式，本實施方式的復合材料蒙 皮1為纖維增強樹脂基復合材料蒙皮。如此設置，翼片的整體剛度和強度更 好。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四結(jié)合圖2、圖5和圖8說明本實施方式，本實施方式由
翼片和金屬翼柄組成，所述翼片由復合材料蒙皮l、第一芯管2、第二芯管3 和第三芯管4組成，所述第三芯管4的兩個豎直面分別與第一芯管2的豎直 面和第二芯管3的豎直面固接形成加強筋體，所述復合材料蒙皮1包覆在第 一芯管2、第二芯管3和第三芯管4形成的加強筋體的外壁上，所述金屬翼柄 由第一級臺階7和第二級臺階8組成，所述第一級臺階7和第二級臺階8由 下到上制成一體形成兩臺階變截面結(jié)構，所述第一級臺階7上開有兩個豎向 平行的槽口 7-1形成三個芯體7-2，所述第一級臺階7的三個芯體7-2分別插 裝在第一芯管2、第二芯管3和第三芯管4內(nèi)。
具體實施方式
五結(jié)合圖5說明本實施方式，本實施方式的翼片的橫截 面的寬度W為250mm 400mm，厚度H為30mm 40mm。如此設置，更有 效的避免了翼片局部失穩(wěn)和翹曲。其它組成和連接關系與具體實施方式
四相 同。
具體實施方式
六結(jié)合圖5說明本實施方式，本實施方式的復合材料蒙 皮1為纖維增強樹脂基復合材料蒙皮。如此設置，翼片的整體剛度和強度更 好。其它組成和連接關系與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
七結(jié)合圖3、圖6和圖9說明本實施方式，本實施方式由 翼片和金屬翼柄組成，所述翼片由復合材料蒙皮1、第一芯管2、第二芯管3 和兩個第四芯管5組成，所述兩個第四芯管5的豎直長面固接，兩個第四芯 管5的豎直短面分別與第一芯管2的豎直面和第二芯管3的豎直面固接，所 述第一芯管2、第二芯管3和兩個第四芯管5形成加強筋體，所述復合材料蒙 皮1包覆在第一芯管2、第二芯管3和兩個第四芯管5形成加強筋體的外壁上， 所述翼柄由第一級臺階7和第二級臺階8組成，所述第一級臺階7和第二級 臺階8由下到上制成一體形成兩臺階變截面結(jié)構，所述第一級臺階7上開有 三個豎向平行的槽口 7-1形成四個芯體7-2，所述第一級臺階7的四個芯體7-2 分別插裝在第一芯管2、第二芯管3和兩個第四芯管4內(nèi)。
具體實施方式
八結(jié)合圖6說明本實施方式，本實施方式的翼片的橫截 面的寬度W大于400mm，厚度H大于40 mm。如此設置，更有效的避免了 翼片局部失穩(wěn)和翹曲。其它組成和連接關系與具體實施方式
七相同。
具體實施方式
九結(jié)合圖6說明本實施方式，本實施方式的復合材料蒙
皮1為纖維增強樹脂基復合材料蒙皮。如此設置，翼片的整體剛度和強度更 好。其它組成和連接關系與具體實施方式
七相同。
權利要求
1、一種具有高強度和高剛度的翼，它由翼片和金屬翼柄組成，其特征在于所述翼片由復合材料蒙皮(1)、第一芯管(2)和第二芯管(3)組成，所述第一芯管(2)的豎直面與第二芯管(3)的豎直面固接形成加強筋體，所述復合材料蒙皮(1)包覆在第一芯管(2)和第二芯管(3)形成的加強筋體的外壁上，所述金屬翼柄由第一級臺階(7)和第二級臺階(8)組成，所述第一級臺階(7)和第二級臺階(8)由下到上制成一體形成兩臺階變截面結(jié)構，所述第一級臺階(7)上開有一個槽口(7-1)形成兩個芯體(7-)2，所述第一級臺階(7)的兩個芯體(7-2)分別插裝在第一芯管(2)和第二芯管(3)內(nèi)。
2、 根據(jù)權利要求1所述具有高強度和高剛度的翼，其特征在于所述翼 片的橫截面的寬度W為150mm 250mm，厚度H為20 mm 30 mm。
3、 根據(jù)權利要求1所述具有高強度和高剛度的翼，其特征在于所述復 合材料蒙皮(l)為纖維增強樹脂基復合材料蒙皮。
4、 一種具有高強度和高剛度的翼，它由翼片和金屬翼柄組成，其特征在 于所述翼片由復合材料蒙皮(l)、第一芯管(2)、第二芯管(3)和第三芯管(4) 組成，所述第三芯管(4)的兩個豎直面分別與第一芯管(2)的豎直面和第二芯管 (3)的豎直面固接形成加強筋體，所述復合材料蒙皮(1)包覆在第一芯管(2)、第 二芯管(3)和第三芯管(4)形成的加強筋體的外壁上，所述金屬翼柄由第一級臺 階(7)和第二級臺階(8)組成，所述第一級臺階(7)和第二級臺階(8)由下到上制成 一體形成兩臺階變截面結(jié)構，所述第一級臺階(7)上開有兩個豎向平行的槽口 (7-l)形成三個芯體(7-2)，所述第一級臺階(7)的三個芯體(7-2)分別插裝在第一 芯管(2)、第二芯管(3)和第三芯管(4)內(nèi)。
5、 根據(jù)權利要求4所述具有高強度和高剛度的翼，其特征在于所述翼 片的橫截面的寬度W為250mm 400mm，厚度H為30 mm 40 mm。
6、 根據(jù)權利要求4所述具有高強度和高剛度的翼，其特征在于所述復 合材料蒙皮(l)為纖維增強樹脂基復合材料蒙皮。
7、 一種具有高強度和高剛度的翼，它由翼片和金屬翼柄組成，其特征在 于所述翼片由復合材料蒙皮(l)、第一芯管(2)、第二芯管(3)和兩個第四芯管 (5)組成，所述兩個第四芯管(5)的豎直長面固接，兩個第四芯管(5)的豎直短面 分別與第一芯管(2)的豎直面和第二芯管(3)的豎直面固接，所述第一芯管(2)、 第二芯管(3)和兩個第四芯管(5)形成加強筋體，所述復合材料蒙皮(l)包覆在第 一芯管(2)、第二芯管(3)和兩個第四芯管(5)形成加強筋體的外壁上，所述翼柄 由第一級臺階(7)和第二級臺階(8)組成，所述第一級臺階C7)和第二級臺階(8) 由下到上制成一體形成兩臺階變截面結(jié)構，所述第一級臺階(7)上開有三個豎 向平行的槽口(7-l)形成四個芯體(7-2)，所述第一級臺階(7)的四個芯體(7-2)分 別插裝在第一芯管(2)、第二芯管(3)和兩個第四芯管(4)內(nèi)。
8、 根據(jù)權利要求7所述具有高強度和高剛度的翼，其特征在于所述翼 片的橫截面的寬度W大于400mm，厚度H大于40mm。
9、 根據(jù)權利要求7所述具有高強度和高剛度的翼，其特征在于所述復 合材料蒙皮(l)為纖維增強樹脂基復合材料蒙皮。
全文摘要
具有高強度和高剛度的翼，它涉及一種翼。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的翼片上下蒙皮由于纖維的不連續(xù)，翼片整體剛度和強度差，翼片局部易產(chǎn)生失穩(wěn)和翹曲，以及翼柄承載強度低，翼柄與翼片之間變形不協(xié)調(diào)，翼柄的機械加工效率低的問題。本發(fā)明的方案一蒙皮包覆在第一芯管和第二芯管形成的加強筋體的外壁上，兩個芯體分別插裝在第一芯管和第二芯管內(nèi)；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強筋體的外壁上，三個芯體分別插裝在第一芯管、第二芯管和第三芯管內(nèi)；方案三蒙皮包覆在第一芯管、第二芯管和兩個第四芯管形成加強筋體的外壁上，四個芯體分別插裝在第一芯管、第二芯管和兩個第四芯管內(nèi)。本發(fā)明整體剛度和強度好，承載強度高。
文檔編號B64C3/00GK101380998SQ200810137370
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月22日 優(yōu)先權日2008年10月22日
發(fā)明者曲艷雙, 楊永生, 巖 梁, 石建軍, 路明坤, 韓麗華 申請人:哈爾濱玻璃鋼研究院