尖部铺层:[/" & /"& &](共 &层
长桁形式和铺层
长桁形式选择,进行了帽形材、丁字形材, .字形材, %种型材等截面加筋板弯曲刚度和扭转刚度对比试验。试验结果:帽形材加筋板弯曲刚度和扭转刚度最佳; .字形材加筋板弯曲刚度和扭转刚度比之减小近一半;丁字形材加筋板最差,效果仅达 %/左右。
帽形材长桁铺层:
冒顶:[ ,"%*% ,"%]共 &"层
帽腰: ]共 *&层
[ ,"% ,"%
冒缘: ,"%]共 *"层
[ ,"% %
帽形材表面包一层玻璃布以防止制孔、铆接时损伤零件表面。
"翼肋和垫板铺层两者均为对称均衡铺层件具体铺层情况不再重述。
(&)承力翼盒的装配
长桁、垫板与蒙皮胶接装配、并辅以纯钛铆钉压铆连接(钉距 0"11,以提高抗剥离强度);组装骨架(前梁、后梁、 *%个肋和 %个方向舵悬挂接头组装);蒙皮壁板与骨架在安定面型架上组装。采用加垫补偿处理满足翼面外形要求。
(%)雷击防护措施
在左右蒙皮外表面于 *2,%2,"2长桁处各贴一条宽 "11,厚 3 11的铝箔。为防止电偶腐蚀,铝箔下铺一层玻璃布。铝箔与蒙皮一起固化成形。全复合材料双梁垂直安定面承力翼盒设计与制造,经试验、试飞证明是成功的。实例 &复合材料双梁结构水平安定面设计实例波音 0%0碳 环氧水平安定面是第一个持有适航证书的商用飞机的重要部件。
以 45556&—*0(*’07年 0月)为指导,设计时考虑了碳 环氧( 8% "&7)织物和单向带直至破坏保持线弹性的特性;按商用飞机的环境条件考虑材料的响应特性;损伤容限设计采用“损伤无扩展概念”等。设计分析以试验为支持。
波音 0%0水平安定面复合材料翼盒结构与金属结构布局相同,为双梁、多肋、加筋蒙皮结构,见图 % -’ -&。上、下蒙皮壁板为碳 环氧 .字形加筋与层合板共固化结构,肋为碳 环氧蜂窝夹层结构,梁为 .字形层合结构梁。整个翼盒采用机械连接装配。安定面与机身通过耳片连接。金属结构升降舵与安定面连接,研制了热胀连杆系统。翼尖部位表面喷涂铝以防雷击。
•+•
图 " "%波音 &&水平安定面复合材料翼盒结构布局
波音 &&&采用了与波音 &&类似的水平安定面翼盒结构,所用复合材料已改为 ’())* + )) " ,见图 ——。
图 " "%波音 &&&复合材料水平安定面翼盒结构示图
三、多墙结构安定面设计实例
多墙结构中,按墙的截面,可以是 “[ ”形”、“ ,”形、 “ -”形层合板墙或 “ ”形筋条夹层腹板墙等形式,多墙结构的技术关键是保证墙与蒙皮连接可靠。为此,应进行充分的工艺试验和设计研制试验,以及选择适用的无损检测技术,证明结构工艺质量稳定、可靠。翼面外形主要由模具精度保证。
实例 .% 形筋条夹层腹板多墙结构垂直安定面设计实例
垂直尾翼安定面丌形筋条夹层腹板多墙结构形式如图 " "/所示。 -形前梁和[形后梁为铝合金;墙由 “”形凸缘筋条和夹层腹板两部分组成。复合材料面板蜂窝夹层结构腹板可提高腹板临界载荷。蒙皮为变厚度层合板,铺层过渡从根部 00层 &1 22到中间 /(层 31 &022至尖部 /层 1 ((22,4墙轴线为 )5轴线。
•/0.•
图 " "多墙结构垂直尾翼布置图
(%)结构参数的确定
墙的功能是传递翼面的剪力和扭矩并参与传递翼面部分正应力,同时提供对翼型的支持。墙凸缘筋条主要参与传递翼面轴向力,其剖面面积主要应根据总体受力需要而确定。腹板主要用于传递翼面的剪力和扭矩。筋条和腹板的胶接面主要承受翼面剪力、扭矩产生的剪流。“丌”形筋条夹层腹板墙的设计关键就是保证胶接面有足够的胶接强度以便顺利地传递翼面剪流。
为了保证胶接面有足够的胶接强度,必须将胶层的厚度控制在一定范围内,过厚或过薄都会影响胶接强度。同时,还应在胶接过程中给胶接面施加一定压力,压力过大会挤跑胶粘剂,压力过小胶层不致密,都不能达到理想的胶接强度。胶接压力由丌形筋条的两只“脚”的弹性提供,合理设计丌形筋条和腹板可保证胶接面上的压力。
形筋条和腹板的装配详图及主要参数如图 " "&所示。
图 " "&中, ’为筋条的高度,其值主要取决于翼面剪流的大小。 ’尺寸对胶接压力有一定影响,尺寸要适中; (为筋条根部宽度与尖部开口宽度差值的 %)*。+值大小决定了胶层的厚度; ,为筋条尖部开口宽度,对胶接压力有重要影响; -为腹板厚度,对胶接压力有重要影响; .",应大于零,该值越大,胶接压力越
大, .",为零时胶接压力为零;同时 .应小于 , /*(。经过试验,参数 +在装配前取 %—%0 &11,装配后为 20* 320&11。’取 *2 3 211,-—,取 %2/20 11。 •-*•
图 " "% 形筋条和腹板结构参数图(&)形筋条、腹板装配详图( ’)形筋条参数( ()腹板参数
形筋条的详细结构如图 " ")所示。
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