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化成形，不仅工艺难度大，而且没有组装容差。 采用角形材将凸缘和夹层结构腹板连在一起。工艺简单，但工艺程序多、增重（结构效率较低）。 采用丌形梁凸缘，丌形梁凸缘两个支脚形成对梁夹层结构腹板的夹持，过盈胶
接夹持配合，工艺简单连接可靠，结构效率高。（）正弦波腹板梁设计。（"）翼梁与机体的连接设计翼梁与机体连接时，梁凸缘和腹板应分别与机体对应
的接头相连接。这种方案不仅传力路线短，而且结构简单、重量轻。若梁腹板与机体不设对接接头，则腹板剪力应通过加强件传递到凸缘上。翼梁与机体若仅采用腹板连接，切断了凸缘传力路线，增加了参与受力区，结构必将明显地增重。因此，这种连接方案不可取。墙与机体连接一般通过墙腹板连接接头传递载荷。
第五节 正弦波腹板梁设计
正弦波腹板梁是目前复合材料翼面结构中，已经采用并有广泛应用前景的结构形式。 %—&’机翼、 (—))机翼、尾翼等均采用了正弦波腹板梁。
金属结构机翼曾采用波纹板作主要承力结构梁的腹板。金属薄板压制成波纹板作梁腹板，显然，在保持腹板厚度相同的情况下，波纹板腹板不仅能提高腹板的屈曲应力，而且可以取消腹板上的支柱、角材等加强件，减少了零件数量，同时，腹板与梁凸缘焊接在一起，连接减少，在给定载荷条件下能获得较轻的重量。但由于工艺困难，没有推广应用。 *+,-年 *.月 ’—*飞机垂直安定面最先研制采用层合板波纹板腹板梁结构，不仅结构重量轻、刚度大、稳定性好，而且易于制造，只需要一排紧固件与梁凸缘连接，所以得到推广应用。由于复合材料波纹板腹板的波形酷似正弦曲线，故称为正弦波腹板。
一、波纹腹板波型与参数选择
矩形波、半圆形波、正弦波、三角形波等波形均可成形波纹腹板。尽管如此，仍称为正弦波腹板。弓形波纹板，主要参数是波高 /，半径 0及腹板厚度 %。/与 0应权衡考虑屈曲条件和重量要求而确定。由波纹板屈曲分析 •--*•
知，屈曲临界应力与半径 " 成反比，当只减少时，屈曲临界应力增加，但 减少使波纹板结构重量增加。
二、正弦波腹板梁设计
复合材料机翼，由于采用多梁（墙）式结构布局，因此梁腹板剪流一般较小，只需采用在临界载荷下屈曲的薄腹板；梁凸缘上的拉伸或压缩载荷相应也较低。 %&—’(复合材料多梁式机翼结构，率先采用正弦波腹板梁结构。现以 %&—’(机翼正弦波腹板梁为例介绍有关设计问题。
（"）正弦波构形确定
确定正弦波构形是正弦波腹板梁设计的关键。正弦波构形确定主要考虑因素：
穿透梁凸缘厚度的紧固件的直径和紧固件间距；
"要求的螺母类型；
腹板波形平直部分或近似乎直部分的宽度（临界载荷要求）。
（)）正弦波腹板梁铺层设计
%&—’(机翼正弦波腹板梁设计选材： *+,, -+,"—.碳 -环氧织物，幅宽 " )/，固化后织物单层厚度为 , +.//；%0 -+,"—.碳 -环氧单向带，其固化后单层厚度为 , "+)//。
正弦波梁腹板的设计许用值，按工作剪流与所需 12织物铺层数关系给出。这是一条以试验数据导出的经验曲线。设计许用值为试验值的 3,4左右。梁凸缘法向拉伸破坏形式为螺母接触部位周边层间剪切分层，破坏载荷取决于螺母的接触面积和螺母到梁腹板壁的距离。
根据梁腹板工作剪流 5，即可由许用值曲线确定梁腹板的铺层。正弦波腹板梁典型横剖面，如图 3—)3所示。除前梁和后梁外，中间各梁的腹板由两层 12织物铺层夹一层 6,2单向带（梁轴线方向为 ,2方向）共 +层构成。织物 7 12纤维用以传递剪切载荷，而 6,2单向带用以提供垂直方向刚度，承受蒙皮上的气动载荷和燃油压力载荷。根据铺层数和单层厚度，即可计算出腹板厚度值 。
前梁和后梁既是机翼抗扭盒主要构件又是燃油箱的边框构件。因此，前、后梁的腹板和凸缘都需要加厚（增加铺层），以便开孔和密封设计。（+）正弦波腹板梁细节设计 开口补强设计由于管路通过或安装固定等要求，梁腹板需要开设通孔。 %&— ’(机翼梁腹板开有 "6//直径的燃油通孔和大于 "6//的大孔。
"6//直径的燃油通孔开在正弦波腹板波形较平直段上，补强办法是加厚开孔处腹板的铺层，将 12织物铺层增加 )倍，即将原来 )层 12织物增加到 .层 12织物。对直径大于 "6//的大孔，需要将正弦波腹板上开口处改为平直段，同时将 12
•11)•
第三篇 ;复合材料飞机结构设计
织物铺层增加 倍，即 "织物增加到 %层。
油箱密封为防止燃油渗出，前梁和后梁凸缘加宽加厚，以便在紧固件部分开设 &’( )) * &( ))的沟槽。沟槽中充以非固化的氟代硅酮化合物，使燃油密封。沟槽是在梁凸缘上模压成形的，以防止沟槽发生脱层。
"电偶腐蚀防护铝合金加强肋或金属镶嵌件与碳 +环氧复合材料件之间采用玻璃纤维布隔离防腐措施。
三、正弦波腹板梁制造
正弦波腹板梁可采用热压罐成形方法、软模成形方法和 ,-.方法等多种工艺方法制造。（&）正弦波腹板梁热压罐成形方法采用热压罐成形方法制造正弦波腹板梁，关键是模具设计。正弦波腹板梁制造用成形模具为金属模具，通常由上、下凸缘模具和腹板模具组成。因为模具型线带有倾角，模具在合拢一侧，必须分块，以便能取出构件。模具采用数控机床加工的，在有开口补强部位，模具通过化学铣切成形。从而达到高精度配套模具。制件在热压罐内固化成形。
（’）正弦波腹板梁软模成形方法
（）正弦波腹板梁 ,-.成形方法正弦波腹板梁 ,-.成形方法，是美国 /01 2-公司开发的工业化方法，已用于 3—’’机翼辅助翼梁制造。
,-.成形方法所用模具为闭合模具，有树脂注人口和流出口。 3—’’机翼正弦波腹板梁加工过程如下：首先将增强碳纤维或其他纤维及其织物按设计要求铺放在模具中，并用 4 54的树脂固定，形成胶粘预成形件；闭合模具；然后以 ’( 6.78的压力向模具内注入液体树脂；最后在 ’’9下固化成形。 3—’’翼梁所用树脂体系为双马 ’:—",-.。
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飞机检测与维修实用手册 2(31)
