一种混杂复合材料平板梁式结构及其加工方法与流程

本发明涉及一种梁式结构，尤其是一种混杂复合材料平板梁式结构，及其加工方法。

背景技术：

根据梁式结构梁缘条主要承受轴向力(梁结构主要载荷)，腹板承受剪切力(梁结构次要载荷)的特点，目前在飞机机翼梁设计上一般采用的是“工”字梁结构或者“C”型梁结构，以加强梁缘条强度。随着传统金属结构在被比强度，比刚度更高的复合材料逐渐替代的过程中，复合材料结构的应用成本是制约其进一步应用在民用飞机上的瓶颈。传统的“工”字梁结构或者“C”型梁结构特点造成了其应用复合材料结构时铺贴工装复杂，铺层工艺复杂的特点。不利于复合材料的进一步应用以降低飞机结构重量。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种结构效率高，制造成本较低的复合材料梁结构。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种混杂复合材料平板梁式结构，为平板结构，上下表面为玻璃纤维面板，侧面为碳纤维单向带缘条，上、下玻璃纤维面板之间填充有泡沫夹心。

上述混杂复合材料平板梁式结构的加工方法包括以下步骤：

步骤1：将玻璃纤维预浸布铺放于模具平面底板上，然后上部放置泡沫夹心，压实；

步骤2：制备碳纤维单向带预压带，将定宽幅预浸料按铺贴预压实，然后进行裁剪至所需要宽度；

步骤3：将碳纤维单向带预压带利用预浸料本身的粘性贴到泡沫夹心两侧,将玻璃纤维预浸料一层翻到零件顶部，包裹碳纤维单向带缘条和泡沫夹心；

步骤4：将碳纤维单项带预压带第二层贴于两侧，将玻璃纤维预浸料另一层翻到零件顶部，包裹碳纤维单向带缘条和零件腹板；

步骤5：根据实际铺层需要可重复上述步骤3和4；

步骤6：盖上模具顶板，模具两侧打真空袋后进行加温固化。

根据机翼梁的受力状态特点采用碳纤维单向带预浸料，玻璃纤维布预浸料以及泡沫夹心三种材料混杂进行结构铺层和铺贴工艺设计。为了简化零件工装和铺贴，梁结构采用平板形式，平板上下端部采用比强度较高的碳纤维单向带沿展向铺贴，形成梁缘条。玻璃纤维布覆盖梁缘条和腹板区，承受腹板剪切载荷和改善缘条综合性能。腹板区采用泡沫夹心以增加梁稳定性。

零件制造时模具由上下压板和两侧立板作为工装面压制零件，零件铺贴时利用泡沫夹心作为工装一部分铺贴缘条处单向带。单向带条由定宽幅预浸料按变厚度铺贴后进行批量裁剪至所需要宽度。

效果

相比较一般的复合材料机翼大梁，平板混杂复合材料平板梁式结构及其加工方法拥有制造模具结构简单、工艺简单、结构效率高、易于大批量生产且成制造成本低。

附图说明

图1为混杂复合材料平板梁式结构剖面示意图；

图2～图7为零件工艺过程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

一种混杂复合材料平板梁式结构，为平板结构，上下表面为玻璃纤维面板，侧面为碳纤维单向带缘条，上、下玻璃纤维面板之间填充有泡沫夹心，如图1所示。该结构形式相对于传统的C型梁或工字梁具有结构简单、结构效率高、工艺简单、制造成本低的优点，是未来机翼梁复合材料结构的方向。

下面以一具体实施例描述上述混杂复合材料平板梁式结构的加工方法，包括以下步骤：

步骤1：将所需要数量的玻璃纤维预浸布铺放于模具平面底板上，然后上部放置泡沫夹心，本例采用2层，压实，如图2所示；

步骤2：制备碳纤维单向带预压带，将定宽幅预浸料按设计所需要的铺层铺贴预压实，然后进行批量裁剪至所需要宽度，如图3所示；

步骤3：将碳纤维单向带预压带按图4所示利用预浸料本身的粘性贴到泡沫夹心两侧，将预先放置的玻璃纤维预浸料第1层翻到零件顶部，包裹碳纤维单向带缘条和泡沫夹心；

步骤4：按图5将碳纤维单项带预压带第二层贴于两侧，将玻璃纤维预浸料第一层翻到零件顶部，包裹碳纤维单向带缘条和零件腹板。铺贴完成状态如图6所示。

步骤5：按图7盖上模具侧板和顶板，模具两侧打真空袋后进行加温固化，形成所需零件。

本发明适用于小型飞机机翼梁结构，也可用于受力状况类似的梁结构。