一种基于增材制造的轻量化舵面结构的制作方法

本发明属于舵面结构，具体涉及一种基于增材制造的轻量化舵面结构。

背景技术：

1、飞行器的舵面在飞行过程中面临的力、热环境均比较严酷，需承受高热流载荷和大的弯矩/扭矩载荷，使舵面的轻量化设计和制备十分困难。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于增材制造的轻量化舵面结构，在外部严酷热力环境下，实现舵面承载和一体化结构，舵面气动载荷高效传递至舵轴和飞行器结构。

2、本发明的计技术方案是，一种基于增材制造的轻量化舵面结构包括蒙皮1、腹板2和舵轴3；其特征是：蒙皮1为箱体结构，箱体的前表面构成前缘后掠的舵面外形，多个腹板依次排列在箱体结构内部，多个波纹腹板从舵根到舵梢沿舵面展向分布，腹板形状为波纹状，波纹方向由下向上延伸。

3、所述腹板的波纹状采用正弦函数曲线，曲线方程为y＝asin(ωx)；其中，a为常数，a为3～10；ω为常数，ω为30～100。

4、所述舵面结构的厚度由底部向顶部逐渐减小，即舵轴根部厚，舵梢薄。

5、所述多个波纹腹板从舵根到舵梢沿舵面展向分布是指腹板的下端与箱体底面固定连接，腹板的上端与箱体的顶面、前面或后面固定。

6、所述蒙皮厚度为1mm～2mm，腹板厚度可取0.6mm～1mm，腹板间距为30mm～60mm。

7、所述舵轴为空心结构，舵轴的横截面为圆环形，舵轴的外径为内径的0.3～0.6倍。

8、所述舵面结构还包括排气孔和多个清粉孔，排气孔舵面内部空腔与外界连通，多个清粉孔为通孔，多个清粉孔分别位于多个腹板和舵面结构底部。

9、本发明的有益效果是：本发明采用多墙式舵面结构，使力载荷传递更加合理，并可整体增材制造成型，在结构轻量化和成型工艺性方面具有较好的综合性能；本发明采用波纹腹板结构，满足相关的承载要求，比传统的金属蜂窝结构减重30％以上，承载能力为传统舵面的3～5倍，在工程上具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种基于增材制造的轻量化舵面结构，该舵面结构包括蒙皮(1)、腹板(2)和舵轴(3)；其特征是：蒙皮(1)为箱体结构，箱体的前表面构成前缘后掠的舵面外形，多个腹板依次排列在箱体结构内部，多个波纹腹板从舵根到舵梢沿舵面展向分布，腹板形状为波纹状，波纹方向由下向上延伸。

2.按照权利要求1所述一种基于增材制造的轻量化舵面结构，其特征在于：所述腹板的波纹状采用正弦函数曲线，曲线方程为y＝asin(ωx)；其中，a为常数，a为3～10；ω为常数，ω为30～100。

3.按照权利要求1所述一种基于增材制造的轻量化舵面结构，其特征在于：所述舵面结构的厚度由底部向顶部逐渐减小，即舵轴根部厚，舵梢薄。

4.按照权利要求1所述一种基于增材制造的轻量化舵面结构，其特征在于：所述多个波纹腹板从舵根到舵梢沿舵面展向分布是指腹板的下端与箱体底面固定连接，腹板的上端与箱体的顶面、前面或后面固定。

5.按照权利要求1所述一种基于增材制造的轻量化舵面结构，其特征在于：所述蒙皮厚度为1mm～2mm，腹板厚度可取0.6mm～1mm，腹板间距为30mm～60mm。

6.按照权利要求1所述一种基于增材制造的轻量化舵面结构，其特征在于：所述舵轴为空心结构，舵轴的横截面为圆环形，舵轴的外径为内径的0.3～0.6倍。

7.按照权利要求1所述一种基于增材制造的轻量化舵面结构，其特征在于：所述舵面结构还包括排气孔和多个清粉孔，排气孔舵面内部空腔与外界连通，多个清粉孔为通孔，多个清粉孔分别位于多个腹板和舵面结构底部。

技术总结本发明提供一种基于增材制造的轻量化舵面结构，该舵面结构包括蒙皮(1)、腹板(2)和舵轴(3)；其特征是：蒙皮(1)为箱体结构，箱体的前表面构成前缘后掠的舵面外形，多个腹板依次排列在箱体结构内部，多个波纹腹板从舵根到舵梢沿舵面展向分布，腹板形状为波纹状，波纹方向由下向上延伸。本发明实现舵面承载和一体化结构，舵面气动载荷高效传递至舵轴和飞行器结构。技术研发人员：罗俊航,解建恒,姚婉婷,蔡逸如,霍浩亮,张珊受保护的技术使用者：北京空天技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/22