一种高强度高刚度轻质壁板的制作方法
【技术领域】
[0001]本专利属于航空航天结构设计，涉及高强度高刚度轻质壁板结构设计。
【背景技术】
[0002]壁板结构被广泛应用于航空航天飞行器的外表面蒙皮、油箱壁板、框板、梁板等结构中，是飞行器结构的重要组成部分，是最常见的一类结构形式。现代航空航天结构设计中，壁板结构主要分为三类:金属壁板、复合材料层压壁板、复合材料夹心壁板。金属壁板结构主要分两种，一种采用薄壁金属板加铆接型材的结构形式，这类结构壁板存在刚度差、夕卜形质量较难保证、增加了铆接工序及连接件重量等问题。另一种金属壁板结构是采用厚铝板，通过机械加工的方式，整体机加成金属壁板，这类整体机加金属壁板外形质量好，整体的刚度强度较好。但是，由于采用机加方法，受机床最小加工厚度的限制，壁板厚度较厚，同时零件制造过程中材料利用率低。随着复合材料在航空航天的大量使用，复合材料层压壁板越来越多的被采用，层压壁板需使用复合材料预浸料人工或机械在模具上铺贴，然后加温固化成型。大型层压壁板制造工艺复杂，制造成本高，生产过程中质量不可控，容易存在缺陷。同时由于复合材料的特性，抗冲击能力差。复合材料夹心壁板是在层压壁板铺层中间为提高刚度，增加夹心层，其同样存在抗冲击能力差的问题。如何设计、采用何种材料，使用何种最有效的制造方法从而达到航空航天飞行器的蒙皮、壁板结构重量最轻、强度和刚度最高，一直是航空航天结构设计人员面临的最困难的问题。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于，采用新的制造工艺技术，为航空航天飞行器提供一种全新类型的高强度高刚度轻质壁板结构，在满足传统的壁板使用功能的前提下，达到壁板轻量化、刚度和强度优良化的要求，同时具备良好的抗冲击的能力。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种高强度高刚度轻质壁板，分单层壁板或多层壁板，多层壁板是单层壁板的叠加，内部含有夹芯壁，所述轻质壁板的左侧边和右侧边有二种型式为垂直型和倾斜型，其特征在于:所述单层壁板由内侧壁、外侧壁、支撑芯结构构成，所述内侧壁、外侧壁和支撑芯结构使用金属粉末，利用金属材料激光增材制造技术一体成型。所述内侧壁、外侧壁结构根据使用要求设为实心结构或设为网格结构。所述支撑芯结构可根据强度要求不同设计不同的结构，采用各类轻质支撑结构，包括蜂窝、撑杠结构，对于撑杠连接部位，采用一体成型的小实心球结构加固。
[0005]该高强度高刚度轻质壁板，内侧壁、外侧壁、支撑芯三类基本结构结合成为一整体，由于内外侧壁采用金属材料，比复合材料抗冲击性能好，由于金属支撑芯的特殊构造，比金属壁板更轻、刚度更高。同时因为层数可调，壁板的设计可塑性更强。具备金属和复合材料两种壁板的优点，而且无模具快速自由成型、材料利用率高、制造周期短、生产成本低，是一种全新的创造性的壁板结构形式。
【附图说明】
[0006]图1是本实用新型单层倾斜型壁板结构示意图；
[0007]图2是本实用新型单层垂直型壁板结构示意图；
[0008]图3是本实用新型多层倾斜型壁板结构示意图；
[0009]图4是本实用新型多层垂直型壁板结构示意图；
[0010]图中:1_内侧壁，2-外侧壁，3-支撑芯，4-夹芯壁。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图及【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0012]如附图1到4所示，是一种高强度高刚度轻质壁板的多种结构，以满足与各类结构骨架连接的需要，该轻质壁板分单层或多层，轻质壁板的左侧边和右侧边有二种型式为垂直型和倾斜型，可根据使用环境、刚度、强度、抗冲击等要求进行选择。单层壁板由内侧壁1、外侧壁2和支撑芯3组成，多层壁板是单层壁板的叠加，内部含有夹芯壁4。单层壁板【具体实施方式】为:单层壁板内侧壁1、外侧壁2和支撑芯3结构使用金属粉末，利用金属材料激光增材制造技术(3D打印技术)一体成型制造。通过金属的内外侧壁1、2实现壁板的抗冲击、密封等功能，通过支撑芯3结构实现壁板的高刚度和重量轻的要求，由金属材料激光增材制造技术一体成型制造，满足壁板的强度要求。内、外侧壁1、2结构根据使用要求设为实心结构或设为网格结构。支撑芯3结构可根据强度要求不同设计不同的结构，采用各类轻质支撑结构，包括蜂窝、撑杠结构。对于撑杠连接部位，采用一体成型的小实心球结构加固。本实用新型综合传统金属壁板和复合材料壁板的优势，融合两类壁板的结构形式，设计出一类全新的壁板结构形式。
[0013]以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的【具体实施方式】的一种，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化、组合和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种高强度高刚度轻质壁板，分单层壁板或多层壁板，多层壁板是单层壁板的叠加，内部含有夹芯壁[4]，所述轻质壁板的左侧边和右侧边有二种型式为垂直型和倾斜型，其特征在于:所述单层壁板由内侧壁[1]、外侧壁[2]、支撑芯[3]结构构成，所述内侧壁[1]、外侧壁[2]和支撑芯[3]结构使用金属粉末，利用金属材料激光增材制造技术一体成型。
2.根椐权利要求1所述高强度高刚度轻质壁板，其特征在于:所述内侧壁[1]、外侧壁[2]结构根据使用要求设为实心结构或设为网格结构。
3.根椐权利要求1所述高强度高刚度轻质壁板，其特征在于:所述支撑芯[3]结构可根据强度要求不同设计不同的结构，采用各类轻质支撑结构，包括蜂窝、撑杠结构，对于撑杠连接部位，采用一体成型的小实心球结构加固。
【专利摘要】本实用新型公开了一种高强度高刚度轻质壁板，分单层壁板或多层壁板，所述单层壁板由内侧壁、外侧壁、支撑芯结构构成，内侧壁、外侧壁和支撑芯结构使用金属粉末，利用金属材料激光增材制造技术一体成型。所述内侧壁、外侧壁结构根据使用要求设为实心结构或设为网格结构。所述支撑芯结构可根据强度要求不同设计不同的结构，采用各类轻质支撑结构，包括蜂窝、撑杠结构，对于撑杠连接部位，采用一体成型的小实心球结构加固。该轻质壁板，内侧壁、外侧壁、支撑芯三类基本结构结合成为一整体，由于内外侧壁采用金属材料，比复合材料抗冲击性能好，由于金属支撑芯的特殊构造，比金属壁板更轻、刚度更高，具备金属和复合材料两种壁板的优点。
【IPC分类】B32B15-01, B32B3-12
【公开号】CN204451340
【申请号】CN201420741708
【发明人】梁浩, 付杰斌, 陈龙辉, 林莉华, 勒媛, 万蔚, 黎小宝, 王强, 王一宁, 周树奇, 胡秀军
【申请人】江西洪都航空工业集团有限责任公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年12月2日