一种整体外翼及其制造方法与流程

本发明涉及航空航天复合材料制造，尤其是涉及一种整体外翼及其制造方法。

背景技术：

1、目前，在航空航天复合材料制造技术领域中，传统预浸料热压罐成型工艺应用较广泛，通过树脂与增强纤维的预先复合得到高纤维准直度的预浸料，经过热压罐成型工艺可制造具有较高纤维体积分数的优异力学性能的复合材料，但对于预浸料热压罐成型工艺而言，适用于制造较大面积的壁板类结构，对于一些具有复杂结构形式的整体复合材料结构而言，其制造灵活性较差，同时热压罐成型工艺耗时，耗能，制造成本高。

2、现有飞机的外翼工艺多采用热压罐成型工艺，在制造过程中分别成型外翼的前缘，盒段的上、下蒙皮，后缘，再通过胶-铆工艺，将各个零件装配到一起，对于现有的外翼制造工艺，外翼的装配过程中采用大量的紧固件，造成外翼的重量偏大，制造周期长，制造成本高，利用现有工艺制备的外翼存在装配阶差，影响外翼升力，整体性能差。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了提供一种整体外翼及其制造方法，可提升外翼升力，整体化程度高。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种整体外翼，包括前梁、中梁、后梁、蒙皮和长桁；所述前梁、中梁和后梁设置在蒙皮之间，长桁设置在蒙皮上。

3、优选地，所述长桁有1根，设置在上部蒙皮上。

4、优选地，所述整体外翼的前缘部分设置防撞泡沫，防撞泡沫表面包裹纤维织物。

5、优选地，所述长桁为ω型，ω型长桁内部设置填充泡沫。

6、进一步优选地，所述填充泡沫与防撞泡沫为同一种泡沫。

7、一种上述整体外翼的制造方法，包括以下步骤：

8、s1：在清理完成的芯模模具上铺贴c型长梁、ω型长桁，并将芯模组装，获得工字型长梁；

9、s2：在组装芯模模具上铺贴蒙皮，制得整体外翼预制体；

10、s3：整体外翼预制体放在成型模具里，通过rtm工艺注胶固化制得整体外翼粗成品；

11、s4：粗成品经过边缘切割、打磨获得最终整体外翼。

12、进一步优选地，步骤(1)中，芯模组装后需要制袋抽真空，在30-50℃的温度下保温0.5-1h，释放芯模内应力，保证蒙皮铺贴理论外型。

13、进一步优选地，步骤(1)所述芯模模具采用铝材制得。

14、进一步优选地，步骤(1)中，所述芯模模具表面铺贴一层带胶脱模布作为导气通道。

15、进一步优选地，步骤(1)中，所述c型长梁的内、外两层采用半含浸预浸料铺贴，保证预制体导气效果。

16、进一步优选地，步骤(2)中，铺贴蒙皮所用的纤维织物为经编织物。

17、进一步优选地，步骤(2)中，铺贴蒙皮前，需要c型长梁组合成的工字型长梁的圆角区填半含浸纤维纱。

18、进一步优选地，步骤(2)中，铺贴蒙皮前，需要在工字型长梁翻边、ω型长桁翻边区域铺贴一层胶膜。

19、进一步优选地，步骤(3)中，注胶过程模具温度达到注胶温度后需保温20-30min，让预浸料有一定的粘度，利于树脂加压及工字梁腹板压实。

20、进一步优选地，步骤(3)成型模具的上、下模采用钢材制得，通过模具各部分材质膨胀系数不同给工字梁腹板加压。

21、本发明中，rtm工艺是闭模成型工艺，成型模具为钢制金属模，表面质量靠模具保证，芯模又是可膨胀模，最终可实现产品无阶差。

22、本发明整体外翼通过对结构优化设计，将原外翼的前缘、盒段、后缘部分集合成一个整体结构，整体外翼外包括蒙皮，3个长梁，1个长桁，整体外翼采用rtm工艺整体成型，rtm工艺过程中模具各部分采用不同材质，成型过程中引进预浸料及胶膜。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、1.本发明采用整体蒙皮，3个长梁，1个长桁结构，提高了外翼的结构稳定性，同时，此结构利于rtm工艺成型。

25、2.本发明在外翼蒙皮前缘部分引进泡沫，并在泡沫上包裹纤维布，有效的降低了鸟类撞击前梁的破坏风险，提高了外翼的安全系数。

26、3.本发明采用rtm一体成型工艺，将外翼的前缘、盒段、后缘集合到一起，消除了装配公差，提高了外翼的升力。

27、4.本发明成型工艺减少了紧固件的数量，降低了制造工时，与传统热压罐工艺相比，大大的节约了制造成本。

28、5.本发明利用复合材料rtm成型工艺，并创新的在rtm成型过程中引进半含浸、全含浸预浸料及胶膜等，半含浸、全含浸预浸料的引入，很大程度的降低了rtm工艺的制造难度，大大提高了外翼的成功率，利用芯模上的带胶脱模布与半含浸预浸料形成的界面作为导气通道，提高了预浸料中气体排出效率，提高了外翼的质量。

29、6.本发明将芯模模具材质设计为铝材，将成型模具的上、下模材质设定为钢材，利用两种材质的膨胀系数不同，给工字梁的腹板加压，提升了外翼质量。

30、7.本发明在注胶、固化过程中设置了定温保温段，利于预制体中气体的排出以及预制体之间融合，明显的提高了外翼质量。

31、8.本发明整体外翼表面无阶差，可提升外翼升力，整体化程度高，大大降低紧固件数量，减少装配工时，成型工艺降低了rtm成型工艺难度，保证了制件的外部气动外形及内部界面质量。

32、9.本发明可应用于航空航天高性能复合材料的低成本制造技术领域，能够实现外翼的一体化成型，减小整体外翼的重量，降低外翼的制造成本，增加外翼的升力。

33、10.本发明应用的技术可以广泛应用于各个技术领域。

技术特征：

1.一种整体外翼，其特征在于，包括前梁(1)、中梁(2)、后梁(3)、蒙皮(4)和长桁(5)；所述前梁(1)、中梁(2)和后梁(3)设置在蒙皮(4)之间，长桁(5)设置在蒙皮(4)上。

2.根据权利要求1所述的整体外翼，其特征在于，所述整体外翼的前缘部分设置防撞泡沫(6)，防撞泡沫(6)表面包裹纤维织物。

3.根据权利要求2所述的整体外翼，其特征在于，所述长桁(5)为ω型，ω型长桁(5)内部设置填充泡沫(7)。

4.根据权利要求3所述的整体外翼，其特征在于，所述填充泡沫(7)与防撞泡沫(6)为同一种泡沫。

5.一种权利要求1～4任一项所述的整体外翼的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的整体外翼的制造方法，其特征在于，步骤(1)中，芯模组装后需要制袋抽真空，在30-50℃的温度下保温0.5-1h。

7.根据权利要求5所述的整体外翼的制造方法，其特征在于，步骤(1)所述芯模模具采用铝材制得，表面铺贴一层带胶脱模布作为导气通道。

8.根据权利要求5所述的整体外翼的制造方法，其特征在于，步骤(1)中，所述c型长梁的内、外两层采用半含浸预浸料铺贴。

9.根据权利要求5所述的整体外翼的制造方法，其特征在于，步骤(2)中，铺贴蒙皮所用的纤维织物为经编织物，铺贴蒙皮前，需要c型长梁组合成的工字型长梁的圆角区填半含浸纤维纱，工字型长梁翻边、ω型长桁翻边区域铺贴一层胶膜。

10.根据权利要求5所述的整体外翼的制造方法，其特征在于，步骤(3)中，注胶过程模具温度达到注胶温度后需保温20-30min。

技术总结本发明涉及一种整体外翼及其制造方法，整体外翼包括前梁(1)、中梁(2)、后梁(3)、蒙皮(4)和长桁(5)；所述前梁(1)、中梁(2)和后梁(3)设置在蒙皮(4)之间，长桁(5)设置在蒙皮(4)上；制造方法包括以下步骤：S1：在芯模模具上铺贴C型长梁、Ω型长桁，并将芯模组装，获得工字型长梁；S2：在组装芯模模具上铺贴蒙皮，制得整体外翼预制体；S3：整体外翼预制体放在成型模具里，通过RTM工艺注胶固化制得整体外翼粗成品；S4：粗成品经过边缘切割、打磨获得最终整体外翼。与现有技术相比，本发明整体外翼表面无阶差，可提升外翼升力，整体化程度高，大大降低紧固件数量，减少装配工时。技术研发人员：曹宇,王丹丹受保护的技术使用者：上海奈米孔复合材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29