一种飞机金属耐久胶接结构制件减重方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于飞机总体设计领域中重量研究方向，具体而言，涉及一种飞机金属耐 久胶接结构制件减重方法。
【背景技术】
[0002] 金属胶接就是利用胶粘剂与被粘金属表面间的粘附力，将金属被粘物连接成为一 个整体，并具有一定力学性能的方法。近30年来，所有先进的飞机无一不采用了胶接结构， 金属胶接结构已成为飞机机体的重要结构形式之一。随着技术的不断发展、进步，现在耐久 胶接结构已在飞机的主承力结构上得到应用。可以说胶接连接已与机械连接（铆接、螺接） 和焊接并列为现代飞机制造的三大连接技术。
[0003] 在迈向新型号的研制进程中，飞机制造业提出了精准制造的要求，而制件重量的 工艺稳定性是衡量制造精度的直接考核要素，而为减轻每一克重量而奋斗一直是飞机研 制的永不停歇的目标，某飞机在研制过程中，因为飞机重量超出设计指标，需要进行减重工 作，在对超重制件进行分析后，发现金属胶接制件的重量波动幅度较大，超重情况严重，尤 其在金属制件不超重的前提下，胶接后的制件重量是导致制件超重的直接原因，因此必须 开展减重设计研究。
[0004] 现在亟需解决的问题是如何设计一种飞机金属耐久胶接结构制件减重方法，以解 决现有技术中的缺陷
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于解决上述现有技术中的不足，提供一种简单合理的飞机金属耐 久胶接结构制件减重方法。
[0006] 本发明的目的通过如下技术方案实现：一种飞机金属耐久胶接结构制件减重方 法，用于飞机金属耐久胶接结构制件的重量控制，其特征在于，包括如下步骤：
[0007] S1，选取超重的金属耐久胶接结构制件；
[0008] S2,分析S1中所述金属耐久胶接结构制件的增重工序；
[0009] S3,从S2所选取的增重工序中选取胶接工序作为减重工序；
[0010] S4,理论设计控制用胶量，得出用胶量的重量范围；
[0011] S5,设计耐久胶接结构制件工艺用胶量减重试验；
[0012] 通过S1-S5得出控制耐久胶接结构制件重量范围。
[0013] 上述方案中优选的是，S3中选取胶接工序作为减重工序的依据为保持飞机金属耐 久胶接结构制件的强度。
[0014] 上述任一方案中优选的是，S4中理论设计控制用胶量的依据包括胶接强度。
[0015] 上述任一方案中优选的是，S5中耐久胶接结构制件工艺用胶量减重试验为对比试 验。
[0016] 上述任一方案中优选的是，S5-2中对三组结构件进行的喷胶操作分别为：
[0017] -组为整面一次性喷胶；
[0018] -组为整面一次性喷胶且进行吸胶操作；
[0019] 一组为分部分逐渐喷胶且按照喷胶顺序进行吸胶。
[0020] 上述任一方案中优选的是，所述吸胶操作所用工具为吸胶纸。
[0021] 本发明所提供的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法的有益效果在于，实现了飞 机金属胶接制件减重的目的。此技术已在相关型号中实施，证明是合理可行的。该技术可 以在航空、航天领域推广使用，同时也为后续相关技术研究奠定坚实的基础，具有广阔的军 事应用和民机应用前景。
【附图说明】
[0022] 图1是按照本发明的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法的一优选实施例的流 程不意图；
[0023] 图2是按照本发明的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法的图1所示实施例的结 构件胶结界面层的示意图。
[0024] 附图标记：
[0025] I-被粘物、2-阳极化层、3_底胶层、4_胶膜。
【具体实施方式】
[0026] 为了更好地理解按照本发明方案的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法，下面结 合附图对本发明的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法的一优选实施例作进一步阐述说 明。
[0027] 如图1-图2所示，本发明提供的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法，用于飞机 金属耐久胶接结构制件的重量控制，包括如下步骤：
[0028] S1，选取超重的金属耐久胶接结构制件；
[0029] S2,分析S1中所述金属耐久胶接结构制件的增重工序；
[0030] S3,从S2所选取的增重工序中选取胶接工序作为减重工序；
[0031] S4,理论设计控制用胶量，得出用胶量的重量范围；
[0032] S5,设计耐久胶接结构制件工艺用胶量减重试验；
[0033] 通过S1-S5得出控制耐久胶接结构制件重量范围。
[0034] 上述本发明提供的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法的流程步骤中，S3中选取 胶接工序作为减重工序的依据为保持飞机金属耐久胶接结构制件的强度；S4中理论设计 控制用胶量的依据包括胶接强度；S5中耐久胶接结构制件工艺用胶量减重试验为对比试 验。
[0035] S5中耐久胶接结构制件工艺用胶量减重试验包括如下步骤：S5_1，设计三组相同 的结构件，并对结构件进行称重；S5-2,对S5-1中结构件进行喷胶操作，并对喷胶操作后的 结构件称重；S5-3,结构件胶接贴合；S5-4,进一步对结构件进行处理；S5-5,称重得出实验 数据。
[0036] S5-2中对三组结构件进行的喷胶操作分别为：一组为整面一次性喷胶；一组为整 面一次性喷胶且进行吸胶操作；一组为分部分逐渐喷胶且按照喷胶顺序进行吸胶。其中，上 述中所涉及的吸胶操作所用工具为吸胶纸。
[0037] 上述步骤当中，吸胶材料用于预吸胶或固化工艺中，可定量吸出坯料中多余树脂， 并有一定透气性能。吸胶材料有吸胶毡、玻璃布等，吸胶材料单位面积吸树脂量随材料而 异。常用吸胶毡吸材料牌号：AIRWEAVE. S ;单层吸胶重量：150~200(g/m2)。
[0038] 在具体的使用过程中，本发明提供的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法应用在 某型飞机的金属胶接制件的设计生产过程中。
[0039] 首先，飞机总体设计过程中的重量设计人员根据飞机的整体重量减重需求，提出 金属胶接制件所需的用胶量的重量为制件重量的±2.5%。上述某型飞机上金属胶接制件 共8项，全都超重，最大超重幅度达到12%，最小超重幅度达到4%。
[0040] 其次，对胶接制件胶接界面进行设计分析。胶接制件由胶粘剂与被粘物表面借助 粘附作用形成。被粘物表面与胶粘剂之间形成一个复杂的界面层，如图2所示为胶接界面 层示意图。界面层由被粘物1及其表面层（如阳极化层2)、吸附层（如空气、水、杂质等）、 靠近被粘物1的阳极化层2的底胶层3及胶膜4组成。
[0041] 再次，胶接设计结合润湿质量要求。胶粘剂对被粘物表面的良好湿润是形成优良 制件的必要条件。胶粘剂在被粘物表面湿润展开达到平衡时：
[0042] yS = ySL+yL cos θ (1-1)
[0043] 式中：γ S 被粘物表面能；
[0044] γ L--液体胶粘剂表面张力；
[0045] γ SL--被粘物与液体胶粘剂之间界面张力；
[0046] Θ--接触角。
[0047] 由式（1-1)看出，要获得良好的界面，必须达到以下几点：
[0048] a)胶膜4/底胶层3/阳极化层要达到良好的相容性；
[0049] b)接触角Θ彡〇 ;
[0050] c)被粘物1应具有高的表面能。高表面能有助于减小胶膜4与被粘物1之间的接 触角，提尚胶粘剂对被粘物1的湿润性能。
[0051] 增加预吸胶工序。在满足胶接制件胶接界面的设计润湿质量要求的前提下，开展 减重工艺工作，在敷贴胶膜后增加预吸胶工序，经过多次试验证明满足制件的胶接设计要 求，又显著降低了制件的重量。
[0052] 某型飞机金属胶接制件减重效果分析
[0053]
[0054] 本发明提出了飞机金属耐久胶接结构制件减重方法，并具体阐述了金属胶接制件 减重工艺流程，应用本发明提出的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法实现了飞机金属胶 接制件减重的目的。此技术已在上述某型飞机的金属胶接制件的设计生产过程中实施，且 根据最终数据得知本发明提供的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法是合理可行的。本发 明提供的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法可在航空、航天领域推广使用，同时也为后 续相关技术研究奠定坚实的基础，具有广阔的军事应用和民机应用前景。
[0055] 以上结合本发明的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法具体实施例做了详细描 述，但并非是对本发明的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单 修改均属于本发明的技术范围，还需要说明的是，按照本发明的飞机金属耐久胶接结构制 件减重方法技术方案的范畴包括上述各部分之间的任意组合。
【主权项】
1. 一种飞机金属耐久胶接结构制件减重方法，用于飞机金属耐久胶接结构制件的重量 控制，其特征在于，包括如下步骤： S1，选取超重的金属耐久胶接结构制件； 52, 分析S1中所述金属耐久胶接结构制件的增重工序； 53, 从S2所选取的增重工序中选取胶接工序作为减重工序； 54, 理论设计控制用胶量，得出用胶量的重量范围； 55, 设计耐久胶接结构制件工艺用胶量减重试验， 通过S1-S5得出控制耐久胶接结构制件重量范围。2. 如权利要求1所述的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法，其特征在于，S3中选取 胶接工序作为减重工序的依据为保持飞机金属耐久胶接结构制件的强度。3. 如权利要求1所述的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法，其特征在于，S4中理论 设计控制用胶量的依据包括胶接强度。4. 如权利要求1所述的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法，其特征在于，S5中耐久 胶接结构制件工艺用胶量减重试验为对比试验。5. 如权利要求4所述的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法，其特征在于，S5中耐久 胶接结构制件工艺用胶量减重试验包括如下步骤： S5-1，设计三组相同的结构件，并对结构件进行称重； S5-2,对S5-1中结构件进行喷胶操作，并对喷胶操作后的结构件称重； S5-3,结构件胶接贴合； S5-4,进一步对结构件进行处理； S5-5,称重得出实验数据。6. 如权利要求5所述的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法，其特征在于，S5-2中对 三组结构件进行的喷胶操作分别为： 一组为整面一次性喷胶； 一组为整面一次性喷胶且进行吸胶操作； 一组为分部分逐渐喷胶且按照喷胶顺序进行吸胶。7. 如权利要求6所述的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法，其特征在于，所述吸胶 操作所用工具为吸胶纸。
【专利摘要】一种飞机金属耐久胶接结构制件减重方法，属于飞机总体设计领域中重量研究方向，用于飞机金属耐久胶接结构制件的重量控制，包括：S1,选取超重的金属耐久胶接结构制件；S2,分析S1中所述金属耐久胶接结构制件的增重工序；S3,从S2所选取的增重工序中选取胶接工序作为减重工序；S4,理论设计控制用胶量，得出用胶量的重量范围；S5,设计耐久胶接结构制件工艺用胶量减重试验。本发明提供的飞机金属耐久胶接结构制件减重方法实现了飞机金属胶接制件减重的目的，从而降低了飞机整体在设计和生产阶段的重量。
【IPC分类】F16B11/00
【公开号】CN105332982
【申请号】CN201510845528
【发明人】王宏彬, 潘若刚, 汤春尧, 陈鹏飞
【申请人】中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月26日