一种轻质弹翼结构及成型方法与流程

1.本发明涉及弹翼结构技术领域，尤其涉及一种轻质弹翼结构及成型方法。


背景技术：

2.弹翼是导弹的主承力结构件，需要具有足够的强度和刚度，同时弹翼的轻量化对提高导弹的飞行速度，提高航程均起到明显的效果轻质弹翼结构及成型方法。目前轻量化弹翼主要采用碳纤维复合材料成型，采用梁式结构和泡沫夹芯结构。其中梁式结构需要预成型结构梁，二次胶接，轻量化效果受限；泡沫夹芯结构在翼柄过渡区易出现刚度不足，弹翼承载挠度过大的情况。
3.另外，现有的碳纤维预浸料模压成型工艺，弹翼表面会产生较多气孔，需要进行表面涂装处理，使轻量化效果降低。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种轻质弹翼结构及成型方法，提供了一种表面免涂装的成型方法，在保证弹翼结构功能与承载性能不变的前提下，取得最佳的轻量化效果。
5.本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种轻质弹翼结构，包括翼柄及其连接的薄壁翼面，所述薄壁翼面内腔的顶壁和底壁间通过前梁和后梁形成有前腔、中腔和后腔，所述前梁和后梁与薄壁翼面的上下壁一体成型，所述前腔、中腔和后腔内分别填充有前缘泡沫块、中间泡沫块和后缘泡沫块。
7.进一步的，所述翼柄上设有中心安装孔和位置控制孔，用于弹翼的装配和飞行时转动后的定位。
8.进一步的，所述前梁和后梁为平板结构，用于承担弯矩载荷，并保证与翼柄连接处的弯曲刚度。
9.一种轻质弹翼结构的成型方法，包括如下步骤：
10.步骤s1：制作泡沫预成型体：按重量称取发泡胶膜，放入钢模或铝模预成型体模具的模腔内，合模后加温到60-80℃，保温30-60min，对前缘泡沫块、中间泡沫块、后缘泡沫块的预成型体进行第一次发泡成型，定型后取出泡沫块；
11.步骤s2：采用真空吸附方式，将碳纤维预浸料贴敷在弹翼成型模具的上下模内腔；
12.步骤s3：在预成型的泡沫块上贴敷碳纤维预浸料，将泡沫块的表面全部包裹，然后放入弹翼成型模具的模腔内；
13.步骤s4：合模后，模具均匀加热至120-150℃，对泡沫块预成型体进行第二次发泡，产生膨胀力，确保碳纤维预浸料固化成型后的层间密实，并排除碳纤维预浸料表面层的气孔；
14.步骤s5：保温1-2小时，降温至常温后，开模取出制品；
15.步骤s6：翼柄的装配孔及内部异形结构采用cnc加工获取。
16.进一步的，所述步骤s4中的升温速度为1℃/min，步骤s5中的降温速度0.2～1℃/
min。
17.本发明的有益效果是：本发明的轻质弹翼结构，结合了梁式结构与泡沫夹芯结构二者的优点，避免了一般梁式结构轻量化受限、蒙皮容易失稳和一般泡沫夹芯结构翼柄处抗弯能力弱的不足。
18.同时本发明的轻质弹翼成型方法，泡沫芯的制作为快速发泡成型，避免了一般泡沫夹芯结构需要预先对泡沫进行雕刻加工，减少了加工的成本和材料的浪费，成型的弹翼表面无需涂装处理。在保证功能和强度的基础上，碳纤维复合材料质量轻、高度强，泡沫也是刚度高、密度低，可以减轻弹翼结构重量的30％。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为轻质弹翼外形示意图；
21.图2为轻质弹翼a－a截面剖视图；
22.图3为泡沫模塑预成型示意图；
23.图4为弹翼模压成型示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
25.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.根据本发明的实施例，提供了一种轻质弹翼结构及成型方法。
27.参照图1-4，根据本发明实施例的一种轻质弹翼结构，包括翼柄1及其连接的薄壁翼面2，所述薄壁翼面2内腔的顶壁和底壁间通过前梁3和后梁4形成有前腔、中腔和后腔，所述前梁3和后梁4与薄壁翼面2的上下壁一体成型，所述前腔、中腔和后腔内分别填充有前缘泡沫块5、中间泡沫块6和后缘泡沫块7。
28.通过上述技术方案：所述薄壁翼面2内腔的顶壁和底壁间通过前梁3和后梁4形成有前腔、中腔和后腔，并通过前腔、中腔和后腔分别填充有前缘泡沫块5、中间泡沫块6和后缘泡沫块7，增加薄壁翼面2的刚度。且可以根据薄壁翼面2的荷载情况，泡沫芯材密度可以进行调节。
29.所述薄壁翼面2内腔的顶壁和底壁间连接有前梁3和后梁4，主要承担弯矩载荷，并保证与翼柄1连接处的弯曲刚度。
30.进一步的，所述翼柄1上设有中心安装孔10和位置控制孔11，用于弹翼的装配和飞行时转动后的定位。
31.进一步的，所述前梁3和后梁4为平板结构，用于承担弯矩载荷，并保证与翼柄1连接处的弯曲刚度。
32.一种轻质弹翼结构的成型方法，包括如下步骤：
33.步骤s1：制作泡沫预成型体：按重量称取发泡胶膜，放入钢模或铝模预成型体模具8的模腔内，合模后加温到60-80℃，保温30-60min，对前缘泡沫块5、中间泡沫块6、后缘泡沫块7的预成型体进行第一次发泡成型，定型后取出泡沫块；
34.步骤s2：采用真空吸附方式，将碳纤维预浸料贴敷在弹翼成型模具9的上下模内腔；
35.步骤s3：在预成型的泡沫块上贴敷碳纤维预浸料，将泡沫块的表面全部包裹，然后放入弹翼成型模具9的模腔内；
36.步骤s4：合模后，模具均匀加热至120-150℃，对泡沫块预成型体进行第二次发泡，产生膨胀力，确保碳纤维预浸料固化成型后的层间密实，并排除碳纤维预浸料表面层的气孔；
37.步骤s5：保温1-2小时，降温至常温后，开模取出制品；
38.步骤s6：翼柄1的装配孔及内部异形结构采用cnc加工获取。
39.进一步的，所述步骤s4中的升温速度为1℃/min，步骤s5中的降温速度0.2～1℃/min。
40.步骤s1中，合模后加温到60-80℃，对发泡胶膜进行加温，使其膨胀成硬质的块状体，并保温30-60min进行膨胀定型。
41.步骤s2中，具体的，在上下模腔内上铺设碳纤维预浸料，将上模具盖合在下模具上，并送入热压机加热板中，加热期间始终打开真空泵，实现真空吸附。
42.步骤s4中，泡沫预成型体进行第二次发泡，产生较大的膨胀力，使碳纤维预浸料固化成型后的层间密实，同时排除其表面层的气孔，提升了碳纤维预浸料复合过程中的密实度，使弹翼的复合材料表面层光洁，无需再涂装处理。
43.另外，所述发泡胶膜为hr热自膨胀高能胶。成型的模具为钢模或铝模。翼柄装配孔及内部异形结构采用cnc加工获取。
44.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。