本發(fā)明涉及航空，特別是涉及一種大展弦比薄翼型翼身對(duì)接結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、隨著無(wú)人機(jī)性能的日益提高和使用環(huán)境的更加嚴(yán)酷，尤其是對(duì)隱身性能的需求，使得在飛機(jī)外形設(shè)計(jì)的同時(shí)給機(jī)體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了更加嚴(yán)苛的要求，高速無(wú)人機(jī)的性能給機(jī)翼施加了較大的翼面載荷，更加薄的翼面高度和大的展弦比對(duì)強(qiáng)度和剛度指標(biāo)都提出了很大挑戰(zhàn)，尤其是翼身融合設(shè)計(jì)中接頭位置，剪力和彎矩的傳遞問(wèn)題。

2、相對(duì)于機(jī)身，翼面提供飛機(jī)的主要升力。翼面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅僅要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)力、應(yīng)變、穩(wěn)定性和剛度等指標(biāo)，還需要考慮氣動(dòng)載荷帶來(lái)的靜、動(dòng)氣動(dòng)彈性問(wèn)題，這也是飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。復(fù)合材料相比于金屬材料，具有較高的比強(qiáng)度、比剛度、耐腐蝕性和對(duì)疲勞的不敏感特性外，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)也是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)優(yōu)良特性，合理的剪裁設(shè)計(jì)是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)。復(fù)合材料蒙皮的可剪裁性設(shè)計(jì)方案和高強(qiáng)度鋁合金骨架的機(jī)翼總體設(shè)計(jì)方案解決了重量限制條件下，翼面氣動(dòng)載荷下的強(qiáng)度和剛度問(wèn)題，但薄翼型下的翼身融合接頭的底高度特性，不僅對(duì)集中載荷的傳遞和局部剛度的提出了很高的要求，同時(shí)對(duì)裝配工藝的可行性設(shè)計(jì)也提出很大困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于為了解決上述問(wèn)題提供了一種大展弦比薄翼型翼身對(duì)接結(jié)構(gòu)，以一種合理的設(shè)計(jì)分離面及連接方案，使得翼身實(shí)現(xiàn)高精度對(duì)接，通過(guò)抗剪螺栓的間距控制來(lái)滿足大彎矩對(duì)翼身對(duì)接位置剛度的要求和裝配工藝的可行性。

2、本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

3、本發(fā)明提供了一種大展弦比薄翼型翼身對(duì)接結(jié)構(gòu)，包括機(jī)身側(cè)內(nèi)翼、外翼、展向拉緊螺栓、安裝定位銷、外側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓和內(nèi)側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓。外翼的鋁合金機(jī)加肋盒端面通過(guò)與機(jī)身側(cè)內(nèi)翼的外端鋁合金機(jī)加肋盒端面接觸來(lái)保證展向限位，通過(guò)安裝鋼制的安裝定位銷來(lái)保證高度方向相對(duì)安裝位置約束，通過(guò)展向鋼制拉緊螺栓消除機(jī)身側(cè)內(nèi)翼與機(jī)翼之間的間隙，通過(guò)外側(cè)鋼制抗剪臺(tái)階螺栓和內(nèi)側(cè)鋼制抗剪臺(tái)階螺栓來(lái)保證機(jī)身側(cè)內(nèi)翼鋁合金機(jī)加后梁和外翼鋁合金機(jī)加傳力梁的可靠連接和載荷傳遞。

4、作為本發(fā)明的優(yōu)選，機(jī)身側(cè)內(nèi)翼與外翼之間的設(shè)計(jì)分離面采用z字型設(shè)計(jì)分離面，合理的設(shè)計(jì)分離面滿足了基本的公路運(yùn)輸寬度限制要求，通過(guò)安裝定位銷保證了外翼安裝的工藝便捷性。通過(guò)展向鋼制拉緊螺栓的作用可以保證機(jī)身側(cè)內(nèi)翼端肋與外翼的端肋端面靠緊、消除間隙，保證機(jī)身側(cè)內(nèi)翼鋁合金機(jī)加梁和外翼鋁合金機(jī)加梁組件上的精加工孔同軸，使得外側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓和內(nèi)側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓均能穿過(guò)。

5、作為本發(fā)明的優(yōu)選，機(jī)身側(cè)內(nèi)翼包括機(jī)身側(cè)內(nèi)翼端肋、機(jī)身側(cè)內(nèi)翼下蒙皮、機(jī)身側(cè)內(nèi)翼蒙皮前緣、機(jī)身側(cè)內(nèi)翼骨架組件和機(jī)身側(cè)內(nèi)翼上蒙皮，機(jī)身側(cè)內(nèi)翼端肋位于機(jī)身側(cè)內(nèi)翼中機(jī)身側(cè)內(nèi)翼骨架組件與外翼相連的一端，并通過(guò)展向拉緊螺栓、安裝定位銷與外翼相連接，機(jī)身側(cè)內(nèi)翼骨架組件上端覆蓋機(jī)身側(cè)內(nèi)翼上蒙皮，機(jī)身側(cè)內(nèi)翼骨架組件下端覆蓋機(jī)身側(cè)內(nèi)翼下蒙皮，機(jī)身側(cè)內(nèi)翼骨架組件17前端覆蓋機(jī)身側(cè)內(nèi)翼蒙皮前緣。

6、作為本發(fā)明的優(yōu)選，外翼由外翼上蒙皮、柔性可調(diào)螺母、外翼蒙皮前緣、外翼下蒙皮、外翼梁組件、銅制襯套、外翼端肋組成，外翼端肋位于外翼中外翼梁組件與機(jī)身側(cè)內(nèi)翼相連的一端，并通過(guò)展向拉緊螺栓、安裝定位銷與機(jī)身側(cè)內(nèi)翼相連接，外翼梁組件上端覆蓋外翼上蒙皮，外翼梁組件下端覆蓋外翼下蒙皮，外翼梁組件前端覆蓋外翼蒙皮前緣，柔性可調(diào)螺母和銅制襯套設(shè)置在外翼梁組件與機(jī)身側(cè)內(nèi)翼相連的一側(cè)的精加工孔內(nèi)側(cè)。

7、作為本發(fā)明的優(yōu)選，為避免多次安裝及使用過(guò)程中鋼制外側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓和鋼制內(nèi)側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓對(duì)精加工孔的磨損，提高產(chǎn)品的可維護(hù)性，在鋁合金機(jī)加梁上的孔內(nèi)側(cè)增加銅制襯套，安裝方法使用液氮冷壓工藝。

8、作為本發(fā)明的優(yōu)選，為提高外翼的整體剛強(qiáng)度，減少應(yīng)力集中，未在碳纖維蒙皮上預(yù)留操作口蓋，外側(cè)鋼制抗剪臺(tái)階螺栓和內(nèi)側(cè)鋼制抗剪臺(tái)階螺栓在穿過(guò)外翼鋁合金機(jī)加梁組件的精加工孔后，螺紋段與預(yù)埋安裝在內(nèi)側(cè)的柔性可調(diào)螺母對(duì)接、緊固，柔性可調(diào)螺母可以根據(jù)螺栓的位置導(dǎo)向做自適應(yīng)調(diào)整。

9、上述方案的原理是：通過(guò)展向的金屬精加工端面限位和螺栓的拉緊作用來(lái)保證主受力螺栓和精加工的對(duì)接。通過(guò)控制內(nèi)外側(cè)兩個(gè)鋼制抗剪螺栓的直徑來(lái)保證翼面剪力向翼身的傳遞。通過(guò)控制內(nèi)外側(cè)兩個(gè)鋼制抗剪螺栓的間距來(lái)實(shí)現(xiàn)翼面彎矩向機(jī)身的傳遞，同時(shí)展向?qū)酉尬欢嗣娴淖饔靡财鸬搅藗鬟f彎矩和扭矩的作用。

10、本發(fā)明的有益效果在于：通過(guò)調(diào)整內(nèi)外側(cè)鋼制抗剪螺栓的間距和直徑，可有效提高翼面集中剪力和彎矩向機(jī)身的傳遞；制造難度低，有效降低了制造成本，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，裝配工藝性好；尤其是在對(duì)隱身指標(biāo)較高的薄翼高、大翼展的高速無(wú)人機(jī)上適用。

技術(shù)特征：

1.一種大展弦比薄翼型翼身對(duì)接結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括機(jī)身側(cè)內(nèi)翼(1)、外翼(2)、展向拉緊螺栓(3)、安裝定位銷(4)、外側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓(5)和內(nèi)側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓(6)；外翼(2)通過(guò)與機(jī)身側(cè)內(nèi)翼(1)的外端接觸來(lái)保證展向限位，通過(guò)安裝定位銷(4)來(lái)保證高度方向相對(duì)安裝位置約束，通過(guò)展向拉緊螺栓(3)消除機(jī)身側(cè)內(nèi)翼(1)與外翼(2)之間的間隙，通過(guò)外側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓(5)和內(nèi)側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓(6)來(lái)保證機(jī)身側(cè)內(nèi)翼(1)和外翼(2)的可靠連接和載荷傳遞。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大展弦比薄翼型翼身對(duì)接結(jié)構(gòu)，其特征在于：機(jī)身側(cè)內(nèi)翼(1)與外翼(2)之間的分離面采用z字型設(shè)計(jì)分離面，通過(guò)安裝定位銷(4)保證了外翼(2)安裝的便捷性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大展弦比薄翼型翼身對(duì)接結(jié)構(gòu)，其特征在于：機(jī)身側(cè)內(nèi)翼(1)包括機(jī)身側(cè)內(nèi)翼端肋(14)、機(jī)身側(cè)內(nèi)翼下蒙皮(15)、機(jī)身側(cè)內(nèi)翼蒙皮前緣(16)、機(jī)身側(cè)內(nèi)翼骨架組件(17)和機(jī)身側(cè)內(nèi)翼上蒙皮(18)；機(jī)身側(cè)內(nèi)翼端肋(14)位于機(jī)身側(cè)內(nèi)翼(1)中機(jī)身側(cè)內(nèi)翼骨架組件(17)與外翼(2)相連的一端，并通過(guò)展向拉緊螺栓(3)、安裝定位銷(4)與外翼(2)相連接，機(jī)身側(cè)內(nèi)翼骨架組件(17)上端覆蓋機(jī)身側(cè)內(nèi)翼上蒙皮(18)，機(jī)身側(cè)內(nèi)翼骨架組件(17)下端覆蓋機(jī)身側(cè)內(nèi)翼下蒙皮(15)，機(jī)身側(cè)內(nèi)翼骨架組件(17)前端覆蓋機(jī)身側(cè)內(nèi)翼蒙皮前緣(16)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大展弦比薄翼型翼身對(duì)接結(jié)構(gòu)，其特征在于：外翼(2)包括外翼上蒙皮(7)、柔性可調(diào)螺母(8)、外翼蒙皮前緣(9)、外翼下蒙皮(10)、外翼梁組件(11)、銅制襯套(12)、外翼端肋(13)；外翼端肋(13)位于外翼(2)中外翼梁組件(11)與機(jī)身側(cè)內(nèi)翼(1)相連的一端，并通過(guò)展向拉緊螺栓(3)、安裝定位銷(4)與機(jī)身側(cè)內(nèi)翼(1)相連接，外翼梁組件(11)上端覆蓋外翼上蒙皮(7)，外翼梁組件(11)下端覆蓋外翼下蒙皮(10)，外翼梁組件(11)前端覆蓋外翼蒙皮前緣(9)，柔性可調(diào)螺母(8)和銅制襯套(12)設(shè)置在外翼梁組件(11)與機(jī)身側(cè)內(nèi)翼(1)相連的一側(cè)的精加工孔內(nèi)側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大展弦比薄翼型翼身對(duì)接結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述機(jī)身側(cè)內(nèi)翼骨架組件(17)和外翼梁組件(11)上的精加工孔同軸，使得外側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓(5)和內(nèi)側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓(6)能穿過(guò)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種大展弦比薄翼型翼身對(duì)接結(jié)構(gòu)，其特征在于：為提高外翼(2)的整體剛強(qiáng)度，減少應(yīng)力集中，未預(yù)留操作維護(hù)口蓋，外側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓(5)和內(nèi)側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓(6)在穿過(guò)外翼梁組件(11)的精加工孔后螺紋段與安裝在內(nèi)側(cè)的柔性可調(diào)螺母(8)對(duì)接、緊固，柔性可調(diào)螺母(8)可以根據(jù)螺栓的位置做自適應(yīng)調(diào)整。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種大展弦比薄翼型翼身對(duì)接結(jié)構(gòu)，其特征在于：在所述精加工孔的內(nèi)側(cè)增加銅制襯套(12)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種大展弦比薄翼型翼身對(duì)接結(jié)構(gòu)，其特征在于：為滿足高速飛行中大翼展產(chǎn)生的大彎矩對(duì)結(jié)構(gòu)的要求，通過(guò)合理的控制外側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓(5)和內(nèi)側(cè)抗剪臺(tái)階螺栓(6)的間距來(lái)減小螺栓因?yàn)閺澗禺a(chǎn)生的剪力，這個(gè)間距的調(diào)整余量是常規(guī)翼身對(duì)接接頭有效高度無(wú)法滿足的。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大展弦比薄翼型翼身對(duì)接結(jié)構(gòu)，包括機(jī)身組件、機(jī)翼組件、翼身對(duì)接拉緊螺栓、翼身對(duì)接抗剪銷，機(jī)身組件包含了蒙皮組件和骨架組件，機(jī)翼組件包含了蒙皮組件、骨架組件及翼身對(duì)接螺栓所需要的銅套和自制柔性自適應(yīng)螺母組件。綜合各組件裝配工藝可行性、翼身對(duì)接便捷性角度考慮，在滿足大展弦比薄機(jī)翼的高速無(wú)人機(jī)產(chǎn)生較大彎矩和剪力時(shí)，為了有效傳遞載荷及避免較大的接頭結(jié)構(gòu)重量系數(shù)。本發(fā)明原理清晰，設(shè)計(jì)方案可行，分離面合理，工藝性好，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度滿足型號(hào)使用要求，具備良好的互換性。

技術(shù)研發(fā)人員：李曉飛,何佳航,李君浩,朱益佼,陳亮,童凱,黃超,米本森,譚克科
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川航天中天動(dòng)力裝備有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10