本發明涉及一種梁式結構，尤其是一種混雜復合材料平板梁式結構，及其加工方法。

背景技術：

根據梁式結構梁緣條主要承受軸向力(梁結構主要載荷)，腹板承受剪切力(梁結構次要載荷)的特點，目前在飛機機翼梁設計上一般采用的是“工”字梁結構或者“C”型梁結構，以加強梁緣條強度。隨著傳統金屬結構在被比強度，比剛度更高的復合材料逐漸替代的過程中，復合材料結構的應用成本是制約其進一步應用在民用飛機上的瓶頸。傳統的“工”字梁結構或者“C”型梁結構特點造成了其應用復合材料結構時鋪貼工裝復雜，鋪層工藝復雜的特點。不利于復合材料的進一步應用以降低飛機結構重量。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種結構效率高，制造成本較低的復合材料梁結構。

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案是：一種混雜復合材料平板梁式結構，為平板結構，上下表面為玻璃纖維面板，側面為碳纖維單向帶緣條，上、下玻璃纖維面板之間填充有泡沫夾心。

上述混雜復合材料平板梁式結構的加工方法包括以下步驟：

步驟1：將玻璃纖維預浸布鋪放于模具平面底板上，然后上部放置泡沫夾心，壓實；

步驟2：制備碳纖維單向帶預壓帶，將定寬幅預浸料按鋪貼預壓實，然后進行裁剪至所需要寬度；

步驟3：將碳纖維單向帶預壓帶利用預浸料本身的粘性貼到泡沫夾心兩側,將玻璃纖維預浸料一層翻到零件頂部，包裹碳纖維單向帶緣條和泡沫夾心；

步驟4：將碳纖維單項帶預壓帶第二層貼于兩側，將玻璃纖維預浸料另一層翻到零件頂部，包裹碳纖維單向帶緣條和零件腹板；

步驟5：根據實際鋪層需要可重復上述步驟3和4；

步驟6：蓋上模具頂板，模具兩側打真空袋后進行加溫固化。

根據機翼梁的受力狀態特點采用碳纖維單向帶預浸料，玻璃纖維布預浸料以及泡沫夾心三種材料混雜進行結構鋪層和鋪貼工藝設計。為了簡化零件工裝和鋪貼，梁結構采用平板形式，平板上下端部采用比強度較高的碳纖維單向帶沿展向鋪貼，形成梁緣條。玻璃纖維布覆蓋梁緣條和腹板區，承受腹板剪切載荷和改善緣條綜合性能。腹板區采用泡沫夾心以增加梁穩定性。

零件制造時模具由上下壓板和兩側立板作為工裝面壓制零件，零件鋪貼時利用泡沫夾心作為工裝一部分鋪貼緣條處單向帶。單向帶條由定寬幅預浸料按變厚度鋪貼后進行批量裁剪至所需要寬度。

效果

相比較一般的復合材料機翼大梁，平板混雜復合材料平板梁式結構及其加工方法擁有制造模具結構簡單、工藝簡單、結構效率高、易于大批量生產且成制造成本低。

附圖說明

圖1為混雜復合材料平板梁式結構剖面示意圖；

圖2～圖7為零件工藝過程示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖來進一步說明本發明的具體實施方式。

一種混雜復合材料平板梁式結構，為平板結構，上下表面為玻璃纖維面板，側面為碳纖維單向帶緣條，上、下玻璃纖維面板之間填充有泡沫夾心，如圖1所示。該結構形式相對于傳統的C型梁或工字梁具有結構簡單、結構效率高、工藝簡單、制造成本低的優點，是未來機翼梁復合材料結構的方向。

下面以一具體實施例描述上述混雜復合材料平板梁式結構的加工方法，包括以下步驟：

步驟1：將所需要數量的玻璃纖維預浸布鋪放于模具平面底板上，然后上部放置泡沫夾心，本例采用2層，壓實，如圖2所示；

步驟2：制備碳纖維單向帶預壓帶，將定寬幅預浸料按設計所需要的鋪層鋪貼預壓實，然后進行批量裁剪至所需要寬度，如圖3所示；

步驟3：將碳纖維單向帶預壓帶按圖4所示利用預浸料本身的粘性貼到泡沫夾心兩側，將預先放置的玻璃纖維預浸料第1層翻到零件頂部，包裹碳纖維單向帶緣條和泡沫夾心；

步驟4：按圖5將碳纖維單項帶預壓帶第二層貼于兩側，將玻璃纖維預浸料第一層翻到零件頂部，包裹碳纖維單向帶緣條和零件腹板。鋪貼完成狀態如圖6所示。

步驟5：按圖7蓋上模具側板和頂板，模具兩側打真空袋后進行加溫固化，形成所需零件。

本發明適用于小型飛機機翼梁結構，也可用于受力狀況類似的梁結構。