图 " "%层合板接头连接螺栓受力分析示意图
的一致性。影响层合板接头铺层设计的主要因素有：接头的几何形状，连接要求，结构及工艺方案，补强方式，成本要求等。
对经常采用的 &’，( )*’，+&’铺层设计，与主传力方向成 ( )*’层的铺层百分比大于或等于 )*,；&’层的铺层百分比大于 *,；+&’层的铺层应不小于 -&,。这样，既可保证连接处有足够的拉豁强度和挤压强度，同时又有利于载荷扩散和改善应力集中。
"尽量选用织物预浸料。因为织物易成形复杂接头形状，转角处可避免单向预浸带容易出现的纤维束裂开和分层。
为减少孔边应力集中可考虑在连接区增加软化条带。
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第九章 安定面、全动翼面与操纵面结构设计
第一节 安定面结构设计
安定面结构采用复合材料是继口盖、舱门、减速板等一般构件之后的推广应用。主要目的是减轻结构重量和证实复合材料在飞机结构应用的效益。目前，军机和民机已普遍采用复合材料安定面结构。
一、安定面结构设计要求和翼盒结构形式选择
安定面结构的功能是保证飞机的方向安定性或俯仰安定性。
安定面结构包括前缘、翼尖和受力翼盒。前缘一般受载不大，并装有电缆、天线等，往往采用玻璃纤维复合材料；翼尖装有尾灯等，载荷小，设计关键是雷击防护；受力翼盒是安定面结构主体，根部与机身连接，承受气动载荷并为舵面提供支持。安定面根部还可能安装设备和操纵系统。因此，安定面结构设计主要是受力翼盒的设计。
（"）安定面结构设计要求 翼面按刚度要求设计，以保证全机的安定性和达到足够的临界颤振速度，并保
证舵面正确操纵；根部按强度要求设计，以满足结构连接和支持要求。 "后掠效应增载和薄蒙皮设计，要求翼面壁板稳定性足够。 垂尾安定面处于 级雷击区，必须采取有效的雷击防护措施。 %满足使用维护要求。
（）安定面翼盒结构形式选择安定面翼盒结构形式，主要是梁式结构和多墙（梁）结构。梁式结构安定面翼盒的受力布局（传力路线）为翼梁承弯、蒙皮承剪。结构特征
是翼梁凸缘粗大，承受绝大部分弯矩；蒙皮较薄，主要用于承受扭矩引起的剪流，受压易失稳。桁条较弱、与翼肋相交时，桁条断开。前后梁之间有时增加辅助梁或墙，以形成多闭室，提高抗扭能力和蒙皮稳定性。结构简单、内部空间大，开口方便。金属材料安定面结构多采用梁式结构，在具体结构形式上已向单块式结构方向发展，其外段为闭室承弯（即蒙皮也要承受轴向力），根部由双梁接头传力。复合材料在次承力 •&%•
结构中的应用首先是垂直定安面结构。主要考虑，垂直安定面载荷较小，蒙皮较薄，工艺相对简单。最初是等代设计，研制出复合材料蒙皮垂直安定面、全复合材料双梁结构安定面，以及民机大展弦比双梁多肋水平安定面结构等。使用经验表明，梁式结构安定面翼盒复合材料蒙皮较薄，一般 " %&&，梁间距大，蒙皮对冲击载荷敏感，增加了维护费用；根部弯距由双梁接头传力，载荷大，多为钛合金梁接头。
多墙结构翼盒为由厚蒙皮、多墙构成的无桁条、少翼肋结构。蒙皮和墙凸缘承受弯矩引起的轴向力。多墙腹板承剪、多闭室承扭，受力高度分散，局部刚度和总体刚度均较大、壁板抗失稳能力提高、破损安全特性好，结构效率高。但不宜大开口，与机身连接点多。多墙结构翼盒对复合材料应用有利，蒙皮较厚，一般 % ’&&，墙间距又小，抗冲击损伤能力提高；多墙分散了接头传递的集中载荷，有利于接头采用复合材料和接头连接设计。再有蒙皮和墙腹板可以共固化整体成形，减少连接件和明显减重，但工艺难度大、成本高，因此，载荷较大或有刚度要求的垂直安定面结构采用多墙结构形式。
当然，实际结构要具体分析，吸收各种结构形式的优点，确定结构形式，或采用混合型结构形式。
以上分析通过本节所述实例可获得印证。
至于格栅壁板安定面，是由模块工艺制造的带纵横加筋的复合材料格栅壁板双梁结构。这种结构优点是壁板可自动化生产，并具有格栅结构整体性好、抗损伤能力高等特点。因制造工艺需大量模块和专用设备，故应用十分有限。
二、梁式结构安定面设计实例
实例 (全复合材料双梁结构垂直安定面设计实例
全复合材料双梁结构垂直安定面设计实例是由金属结构等代设计的全复合材料结构，研制于 )’* )’年。承力翼盒为双梁式薄壁结构，如图 + ,) ,所示，选用材料为碳 -环氧，承力翼盒由前梁、后梁（槽形梁）、左右蒙皮和 +个翼肋（%个 .形肋， )个槽形肋）构成。蒙皮为胶（铆）接帽形长桁（根长桁按等百分比分布）的壁板。壁板开口边缘由垫板补强。连接件采用铝合金高锁螺栓、铝合金高锁螺帽和铆钉。
复合材料承力翼盒设计，应满足主要传力路线不能改变和与后机身的 /个对接点不能改变的约束条件。（）翼盒铺层设计
承力翼盒设计准则为刚度等代设计，满足弯曲刚度（ 01）和扭转刚度（ 213）要求，同时，垂尾 4*5后掠角有明显后掠效应，使后梁区应力明显增大，而在高应力区内大的长桁间距又不能改变，因此，壁板设计需满足稳定性要求。设计步骤：首先给出初步铺层，用有限元分析程序进行应力分析；再进行满足稳定性条件下的铺层优化设计；
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刚度调参以满足刚度值要求和刚度变化趋势要求；最后进行结构细节设计和连接设计。从工艺性考虑，各构件均采用对称均衡铺层设计。经优化设计，结果如下（供参考）：
前梁铺层
前梁槽形梁
凸缘铺层：根部［/" %& /" ’"］(共 层
尖部［/" % —"］(共 )层
腹板铺层：根部［/" / *" ’"］(共 )+层
尖部［/" —"］(共 )%层
图 & ’, ’)-全复合材料双梁结构垂直安定面结构简图 中国航空网 www.aero.cn 航空翻译 www.aviation.cn 本文链接地址：飞机检测与维修实用手册 2(36)
