专利名称：一种新型机翼翼梁的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及民用航空结构技术领域，具体来说，是一种新型双梁机翼翼梁，对由机翼前梁与机翼后梁构成的双梁结构机翼翼梁材料与布局结构的改进，有效减轻飞机机翼中翼梁结构重量，提高飞机机翼受力时的安全性的新型机翼翼梁。
背景技术：
提高民机市场竞争力的两大目标一是卓越的运行经济性，通常用全寿命成本、载重量和航程来衡量；二是环境性能，其衡量指标则是显著降低燃油消耗、噪声和综合环境影响，同时提高舱内的舒适性。实现这两大目标的核心是轻质结构、先进空气动力学和创新制造工艺等技术。而降低结构重量的有效手段一是采用先进的设计与分析手段，二是大量采用先进的复合材料、钛合金、铝锂合金及其它新材料和整体化结构。随着时代的发展，应用大型一体化整体结构代替传统铆接组合结构已成为当今国内外飞机结构研制的一大趋势。整体结构的优势主要在于结构承载能力强、结构重量轻，力口工工艺简单，应力集中部位和潜在疲劳裂纹起裂源少，在相同的材料性能和重量前提下，整体结构也比常规组合结构大大降低制造成本。但对于飞机来说，现有机翼的重量相对与理想中的机翼重量还有一定差距，而目前并无其它方式可进一步减轻机翼重量。
实用新型内容针对现有技术的不足，本实用新型提出一种新型双梁机翼翼梁，对由机翼前梁与机翼后梁构成的双梁结构机翼翼梁材料与布局结构的改进，具体为机翼翼梁采用三维机织复合材料，通过整体树脂传递模塑成型；且机翼翼梁的腹板上缘与下缘处同向设计有上缘条与下缘条,上缘条与下缘条均与腹板成相等的钝角，使机翼翼梁的剖面均为“C”型结构。在本实用新型中对于具有双翼梁的机翼翼梁结构，机翼前梁与机翼后梁的“C”型结构的开口方向相对。且机翼后梁的腹板在发动机悬挂加强肋处具有弯折，折角朝向机翼前缘。本实用新型的优点在于1、本实用新型机翼翼梁采用机翼翼梁采用三维机织复合材料，通过整体RTM成型，使机翼翼梁整体性好、耐冲击、易于成型，且有效减轻机翼翼梁的重量，简化工艺，减少应力集中现象；其设计的可编程特性，保证了生产任何型号的翼梁无需改变生产设备，仅需要对新设计重新编程即可。2、本实用新型机翼翼梁针对双梁机翼翼梁的布局结构进行改进，采用三角布局结构，可有效提升机翼整体性能，尤其使机翼能够承受沿气流方向来的机翼载荷，降低了机翼和机身接头处的沿气流方向的横向弯矩；3、本实用新型机翼翼梁工艺简单，成本低。
图1为本实用新型双梁机翼翼梁的结构布局示意图。图中1-机翼前梁 2-机翼后梁 101-腹板 102-上缘条103-下缘条 104-弯折
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明。复合材料在受到冲击载荷后的性能会急剧下降，但民用飞机复合材料结构机翼翼梁位于机翼内部,受到载荷的情况很少，因此整体采用复合材料成为可能,为了改善传统层和复合材料层间脆弱，容易分层的现象，因此本实用新型一种新型机翼翼梁，对由机翼翼梁的材料与结构布局进行改进，具体为机翼翼梁采用三维机织复合材料，通过整体RTM (Resin Transfer Molding,树脂传递模塑)成型。其具体结构由要求确定，包括各空间方向的尺寸参数变化，局部结构增强，局部打孔减重等设计均可通过对三维织机的编程实现。上述三维机织复合材料作为机织复合材料的一种，是利用机织加工方法将多个系统的纱线连为空间网状结构，然后在一定条件下与基体复合而得到的高性能复合材料。三维机复合材料的特点是经向和纬向的纱束在平面内呈90°交织或排列，以提高复合材料的面内性能，而贯穿于结构厚度方向的纱束则提高了材料的稳定性。由于厚度方向上增强纤维的存在，增强了材料的层间剪切强度，减少了分层现象，并提高了其抗冲击性能以及弯曲疲劳性能。三维机织复合材料还具有较强的仿形能力，能够一次成型具有异型截面的纺织预成型件，如各种正交实心板、变厚度实心板、中孔结构箱式梁、工字梁等，而且织机相对简单，成本较低，适于批量生产。由此通过上述材料成型的机翼翼梁整体性好、耐冲击、易于成型，且有效减轻机翼翼梁的重量，简化工艺，减少应力集中现象。在三维机织符合材料中，本实用新型优选碳纤维环氧树脂复合材料，碳纤维环氧树脂复合材料的密度在1. 7g/cm3左右，弹性模量230GPa、抗拉强度在3500Mpa以上，相比于目前常用铝合金材料密度2. 7g/cm3、弹性模量70GPa、拉伸强度400MPa，具有重量轻，强度高，抗腐蚀等优势。为了使机翼翼梁更容易采用三维机织复合材料以及RTM成型，因此本实用新型中将机翼翼梁的腹板101上缘与下缘处同向设计有上缘条102与下缘条103，上缘条102与下缘条103均与腹板101成相等的钝角，由此使机翼翼梁的剖面均为“C”型结构。对于具有机翼前梁I与机翼后梁2的双翼梁机翼翼梁结构，机翼前梁I与机翼后梁2的“C”型结构的开口方向相对；本实用新型中机翼后梁2的腹板101在发动机悬挂加强肋处具有的弯折104，折角朝向机翼前缘。由此使机翼后梁2形成三角布局结构。由于机翼后梁2从末端到弯折104处相当于一个二力杆，从而能够将原机翼后梁2末端的横向弯矩转化成机翼后梁2轴向应力，从而保证了机翼后梁2传力的直接性，高效性。且考虑到机翼上位于机翼后梁2的弯折104处悬挂着发动机，发动机推力同样会给机翼结构产生很大的扭矩，因此机翼后梁2采用这种三角布局结构设计增大了翼盒结构内部空间，从而很大程度上缓解了该扭力产生的对机翼末端的作用。机翼后梁2的这种设计还保证了机翼后缘处各个增升装置的安装不受干扰。
权利要求1.一种新型机翼翼梁，其特征在于机翼翼梁采用三维机织复合材料，通过整体树脂传递模塑工艺一次成型。
2.如权利要求1所述一种新型机翼翼梁，其特征在于所述三维机织复合材料为碳纤维环氧树脂复合材料
3.如权利要求1所述一种新型机翼翼梁，其特征在于机翼翼梁的腹板上缘与下缘处同向设计有上缘条与下缘条。
4.如权利要求3所述一种新型机翼翼梁，其特征在于所述上缘条与下缘条均与腹板成相等的钝角，使机翼翼梁的剖面均为“C”型结构。
5.如权利要求4所述一种新型机翼翼梁，其特征在于对于具有双翼梁的机翼翼梁结构，机翼前梁与机翼后梁的“C”型结构的开口方向相对。
6.如权利要求1所述一种新型机翼翼梁，其特征在于对于具有双翼梁的机翼翼梁结构，机翼后梁的腹板在发动机悬挂加强肋处具有弯折，折角朝向机翼前缘。
专利摘要本实用新型公开一种新型机翼翼梁，属于飞机结构技术领域，对由机翼翼梁材料与布局结构的改进，机翼翼梁采用三维机织复合材料，通过整体RTM成型；相对传统金属材料采用复合材料可以减轻飞机翼梁结构重量，三维机织的复合材料是利用机织加工的方法将多个系统的纱线连成空间网状结构，整体性好，克服了传统层合复合材料层间脆弱、不耐冲击的弱点，提高了织物在厚度方向上的力学性能，成本较低，适合批量成产。本实用新型还对双梁机翼翼梁进行了改进，运用双翼梁三角形的布置，能提高机翼在受力时的稳定性，能提高飞机机翼安全性及可靠性。
文档编号B64C3/18GK202896871SQ20122059071
公开日2013年4月24日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者李韦翰, 赵鲁春, 何景武, 田云, 刘沛清 申请人:北京航空航天大学