CN114261506B - 一种具有整体油箱的复合材料机翼 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种具有整体油箱的复合材料机翼，包括机翼盒段、襟翼、副翼及翼尖，其中：机翼盒段包括前梁、后梁、起落架短梁、多个翼肋、前缘隔板、后缘隔板、内襟翼支臂和外襟翼支臂、内副翼支臂和外副翼支臂、空速管、电搭接通路及上壁板、下壁板；前梁和后梁沿翼展方向延伸，翼肋设置在前梁和后梁之间，且垂直设置；前缘隔板和后缘隔板分别设置在前梁的前侧和后梁的后侧，与翼肋一起构成机翼的气动平面支撑结构；上壁板和下壁板铺敷在前梁、后梁、翼肋及前缘隔板、后缘隔板构成的气动平面支撑结构上，形成机翼气动型面；其中，前梁、后梁、翼肋、前缘隔板、后缘隔板、上壁板、下壁板和翼尖均为复材结构，整体油箱位于中部的两翼肋之间。

Description

一种具有整体油箱的复合材料机翼

技术领域

本申请属于飞机机翼设计技术领域，特别涉及一种具有整体油箱的复合材料机翼。

背景技术

复合材料具有比强度高、疲劳性能好等优点，在飞机上得到越来越多的应用，但复材的连接一般为间隙配合，若采用复材机翼整体油箱，容易漏油，且复材机翼的雷电防护和电搭接也较难解决。

对于上单翼和下单翼飞机，左右机翼一般为一体，这样可以避免机翼的弯矩传递到机身，减轻机身结构重量，为了机翼和机身的完整性和传力直接，机翼凸出机身，这样会增加气动阻力。

发明内容

本申请的目的是提供了一种具有整体油箱的复合材料机翼，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种具有整体油箱的复合材料机翼，所述机翼包括机翼盒段、襟翼、副翼及翼尖，其中：

机翼盒段包括前梁、后梁、起落架短梁、多个翼肋、前缘隔板、后缘隔板、内襟翼支臂和外襟翼支臂、内副翼支臂和外副翼支臂、空速管、电搭接通路及上壁板、下壁板；

前梁和后梁沿机翼翼展方向延伸，翼肋设置在前梁和后梁之间，且垂直设置；

前缘隔板和后缘隔板分别设置在前梁的前侧和后梁的后侧，与翼肋一起构成机翼的气动平面支撑结构；

上壁板和下壁板铺敷在前梁、后梁、翼肋及前缘隔板、后缘隔板构成的气动平面支撑结构上，形成机翼气动型面；

其中，前梁、后梁、翼肋、前缘隔板、后缘隔板、上壁板、下壁板和翼尖均为复材结构，且机翼上下壁板均为泡沫夹芯复材壁板，整体油箱位于中部的两翼肋之间。

在本申请一实施方式中，所述翼肋共有八个，自靠近机身一侧向外依次为第一翼肋至第八翼肋，所述整体油箱位于第三翼肋与第六翼肋之间，起落架位于第一翼肋和第二翼肋之间。

进一步的，所述前梁和后梁为整体式横梁，前梁和后梁穿过机身，并与机身的结构框连接，且向复合材料机翼两侧继续延伸，使得左右两侧的复合材料机翼均采用同一根前梁和同一根后梁作为两侧机翼的主支撑结构，左右机翼的上下壁板在机身处截断。

进一步的，所述起落架短梁位于第一翼肋与第二翼肋之间，且平行于前梁和后梁，起落架立柱顶部的横梁设置在后梁和起落架短梁之间，立柱的斜撑杆连接到起落架短梁，起落架短梁架在第一翼肋和第二翼肋上，使得起落架短梁上的外力通过第一翼肋和第二翼肋传递到前后梁上，通过将起落架短梁与起落架的前接头连接，将壁板载荷通过翼肋向前后梁进行扩散。

进一步的，所述整体油箱的上壁板开有三个检修口盖，第一口盖为金属口盖，第二口盖和第三口盖为泡沫夹芯复材口盖，在第一口盖内嵌套一个重力加油口盖。

进一步的，所述下壁板在第一翼肋至第三翼肋间开多个检修口盖，并在第二翼肋至第三翼肋之间开有起落架容纳口，在第六翼肋与第七翼肋之间和第七翼肋与第八翼肋之间分别开有一检修口盖，从第三翼肋向机身方向，下壁板由夹芯结构转变为层合板结构。

进一步的，在上下壁板与前梁、后梁、起落架短梁和翼肋的连接部位，上下壁板都由夹芯结构转变为层合板结构。

进一步的，所述第三翼肋和第六翼肋的翻边向油箱外侧，第三翼肋与内襟翼支臂的连接紧固件、第六翼肋与内副翼支臂的连接紧固件都位于油箱外侧。

进一步的，第五翼肋与外襟翼支臂通过四个穿透油箱的螺栓连接，与螺栓配合的托板螺母连接在金属带板上，铆钉仅穿透金属带板，不穿透油箱，金属带板再粘贴在油箱内侧。

进一步的，在机翼后梁后侧设置有一根贯穿整个机翼的铜条作为电搭接通路，用于机翼结构的电搭接和雷电流传导通路，同时作为系统的电搭接和电回路。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请的复合材料机翼结构示意图。

图2为本申请中的机翼盒段示意图。

图3为本申请中的复合材料机翼与机身连接示意图。

图4为本申请中的机翼盒段与起落架连接示意图。

图5为本申请中的上壁板示意图。

图6为本申请中的内副翼支臂与后梁连接示意图。

图7为本申请中的内襟翼支臂与后梁连接示意图。

图8为本申请中的外襟翼支臂与后梁连接示意图。

图9为本申请中的外襟翼支臂与后梁连接示意图。

图10为本申请中的机翼电搭接通路位置示意图。

图11为本申请中的机翼电搭接通路组成示意图。

附图标记：

100-复合材料机翼

10-机翼盒段

111-前梁

112-后梁

121-前缘隔板

122-后缘隔板

131～138-第一至第八翼肋

14-起落架短梁

151-内襟翼支臂

152-外襟翼支臂

161-内副翼支臂

162-外副翼支臂

17-空速管

18-电搭接通路

191-上壁板

1911～1913-第一至第三口盖

1914-重力加油口盖

192-下壁板

1921～1923-第一至第三检修口盖

1924～1925-第一至第二通气口盖20-副翼

30-襟翼

40-翼尖

200-起落架300-机身

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

如附图1所示，本申请提供的具有整体油箱的复合材料机翼100主要由机翼盒段10、襟翼20、副翼30及翼尖40组成。

如图2至图11所示，机翼盒段10包括前梁111、后梁112、起落架短梁14、多个翼肋131～138、前缘隔板121、后缘隔板122、内襟翼支臂151和外襟翼支臂152、内副翼支臂161和外副翼支臂162、空速管17、电搭接通路18及上壁板191、下壁板192。

前梁111和后梁112沿机翼翼展方向延伸，翼肋131～138设置在前梁111和后梁112之间，且垂直设置。前缘隔板121和后缘隔板122分别设置在前梁111的前侧和后梁112的后侧，与翼肋一起构成机翼的气动平面支撑结构。上壁板191和下壁板192铺敷在前梁111、后梁112、翼肋131～138及前缘隔板121、后缘隔板122构成的气动平面支撑结构上，形成机翼气动型面。

如附图3所示，在本申请中，前梁111和后梁112为整体式横梁，两梁穿过机身300，并与机身300的结构框连接，且向复合材料机翼两侧继续延伸，使得左右两侧的复合材料机翼均采用同一根前梁111和同一根后梁112作为两侧机翼的主支撑结构，左右机翼的上下壁板在机身300处截断。该结构形式可避免复合材料机翼100的弯矩向机身300传递，保证中央翼不凸出机身300，从而可以减小全机阻力，且整体式前梁和后梁无对接，减轻了结构重量。

在本申请该实施例中，翼肋共有八个，自靠近机身一侧向外依次为翼肋131至翼肋138。整体油箱位于翼肋133与翼肋136之间，起落架200位于第一翼肋131和第二翼肋132之间。

结合图2至图4所示，起落架短梁14位于翼肋131与翼肋132之间，且平行于前梁111和后梁112。起落架200立柱顶部的横梁设置在后梁112和起落架短梁14之间，立柱的斜撑杆连接到起落架短梁14，起落架短梁14架在翼肋131和翼肋132上，作用在起落架短梁14上的外力通过翼肋131和第二翼肋132可传递到前后梁上，通过将起落架短梁14与起落架200的前接头连接，可将壁板载荷通过翼肋向前后梁进行扩散。

如附图5所示，机翼盒段20内的翼肋133至翼肋136之间形成整体油箱，整体油箱的上壁板191开有3个检修口盖，第一口盖1911为金属口盖，第二口盖1912和第三口盖1913为泡沫夹芯复材口盖，在第一口盖1911内嵌套一个重力加油口盖1914。

再次结合图2或3所示，下壁板192在翼肋131至翼肋133间开多个检修口盖1921～1922，并在翼肋132至翼肋133之间开有起落架容纳口1923，在翼肋136与翼肋137之间和翼肋137与翼肋138之间分别开有一检修口盖1924-1925，从翼肋133往内(向机身方向)，下壁板192由夹芯结构转变为层合板结构，便于大开口和连钉。

本申请中的机翼上下壁板均为泡沫夹芯复材壁板，可承受拉压载荷，极限载荷内不失稳，气动外形好，刚度大。外翼为单块式机翼，由前、后梁缘条和上下壁板共同承担弯矩，在机身内部的中央翼(机翼与机身重复段)为双梁式，仅有梁缘条承受弯矩。弯矩所产生的拉压载荷在翼肋131至翼肋133间逐渐由壁板向前后梁汇聚，起落架短梁14架在第一翼肋131和第二翼肋132上，一部分轴向载荷作用在起落架短梁14上，再通过翼肋131和翼肋132传递到前后梁。该结构形式实现了单块式机翼向梁式机翼的载荷过渡，减轻了结构重量。

为了便于胶接和机械连接，在前梁111、后梁112、起落架短梁14、翼肋131、翼肋132等部位，上下壁板都由夹芯结构转变为层合板结构，以便传递较大载荷。

为了减少穿透油箱的紧固件数量，油箱端肋翼肋133和翼肋136的翻边向油箱外侧，翼肋133与内襟翼支臂151的连接、翼肋136与内副翼支臂161的连接紧固件都位于油箱外，如图6和图7所示。

翼肋135与外襟翼支臂152连接的4个螺栓穿透油箱，采用了密封托板螺母154，如附图8和图9所示，托板螺母154连接在金属带板153上，铆钉仅穿透金属带板153，不穿透油箱。金属带板153再粘贴在最内侧，通过这种结构可以减少穿透油箱的紧固件数量，即使不安装螺栓，也不会漏油。

在机翼后梁112后侧设置有一根贯穿整个机翼的铜条作为电搭接通路18，用于机翼结构的电搭接和雷电流传导通路，同时作为系统的电搭接和电回路。如附图10和图11所示，该通路与机身电搭接通路连接形成全机电搭接和闪电防护通路，在机翼上下壁板外表面靠近翼尖0.5m范围内(直接雷击区)铺一层铜网，铜网连接在电搭接通路上，油箱、襟、副翼悬挂接头及系统的电搭接元件均连接在该通路上。

在机翼前缘外表面铺贴电阻膜，通电后发热进行防除冰。防除冰方式结构简单，对机翼内部结构影响小。

本申请所提供的复合材料机翼，除了少部分集中力接头和形状复杂的零件外，其他零部件均采用复材结构，具体包括前梁111、后梁112、翼肋、前缘隔板121、后缘隔板122、上壁板191、下壁板192和翼尖40。由于上述结构大量采用复合材料，可以显著降低复合材料机翼100的结构重量，提高疲劳性能。

本申请中的复合材料机翼100采用了以胶接为主、机械连接为辅的连接方案，胶接使用糊状结构胶。单侧机翼仅有4个螺栓穿透油箱。胶接的大量使用，减少了紧固件用量，尤其对于整体油箱，穿透油箱的紧固件容易成为漏油点，减少了穿透油箱的紧固件数量。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种具有整体油箱的复合材料机翼，其特征在于，所述机翼包括机翼盒段、襟翼、副翼及翼尖，其中：

机翼盒段包括前梁、后梁、起落架短梁、多个翼肋、前缘隔板、后缘隔板、内襟翼支臂和外襟翼支臂、内副翼支臂和外副翼支臂、空速管、电搭接通路及上壁板、下壁板；

前梁和后梁沿机翼翼展方向延伸，翼肋设置在前梁和后梁之间，且垂直设置；

前缘隔板和后缘隔板分别设置在前梁的前侧和后梁的后侧，与翼肋一起构成机翼的气动平面支撑结构；

上壁板和下壁板铺敷在前梁、后梁、翼肋及前缘隔板、后缘隔板构成的气动平面支撑结构上，形成机翼气动型面；

其中，前梁、后梁、翼肋、前缘隔板、后缘隔板、上壁板、下壁板和翼尖均为复材结构，且机翼上下壁板均为泡沫夹芯复材壁板，整体油箱位于中部的两翼肋之间，所述翼肋共有八个，自靠近机身一侧向外依次为第一翼肋至第八翼肋，所述整体油箱位于第三翼肋与第六翼肋之间，起落架位于第一翼肋和第二翼肋之间；

所述起落架短梁位于第一翼肋与第二翼肋之间，且平行于前梁和后梁，起落架立柱顶部的横梁设置在后梁和起落架短梁之间，立柱的斜撑杆连接到起落架短梁，起落架短梁架在第一翼肋和第二翼肋上，使得起落架短梁上的外力通过第一翼肋和第二翼肋传递到前后梁上，通过将起落架短梁与起落架的前接头连接，将壁板载荷通过翼肋向前后梁进行扩散。

2.如权利要求1所述的具有整体油箱的复合材料机翼，其特征在于，所述前梁和后梁为整体式横梁，前梁和后梁穿过机身，并与机身的结构框连接，且向复合材料机翼两侧继续延伸，使得左右两侧的复合材料机翼均采用同一根前梁和同一根后梁作为两侧机翼的主支撑结构，左右机翼的上下壁板在机身处截断。

3.如权利要求1所述的具有整体油箱的复合材料机翼，其特征在于，所述整体油箱的上壁板开有三个检修口盖，第一口盖为金属口盖，第二口盖和第三口盖为泡沫夹芯复材口盖，在第一口盖内嵌套一个重力加油口盖。

4.如权利要求1所述的具有整体油箱的复合材料机翼，其特征在于，所述下壁板在第一翼肋至第三翼肋间开多个检修口盖，并在第二翼肋至第三翼肋之间开有起落架容纳口，在第六翼肋与第七翼肋之间和第七翼肋与第八翼肋之间分别开有一检修口盖，从第三翼肋向机身方向，下壁板由夹芯结构转变为层合板结构。

5.如权利要求1至4任一所述的具有整体油箱的复合材料机翼，其特征在于，在上下壁板与前梁、后梁、起落架短梁和翼肋的连接部位，上下壁板都由夹芯结构转变为层合板结构。

6.如权利要求1所述的具有整体油箱的复合材料机翼，其特征在于，所述第三翼肋和第六翼肋的翻边向油箱外侧，第三翼肋与内襟翼支臂的连接紧固件、第六翼肋与内副翼支臂的连接紧固件都位于油箱外侧。

7.如权利要求1所述的具有整体油箱的复合材料机翼，其特征在于，第五翼肋与外襟翼支臂通过四个穿透油箱的螺栓连接，与螺栓配合的托板螺母连接在金属带板上，铆钉仅穿透金属带板，不穿透油箱，金属带板再粘贴在油箱内侧。

8.如权利要求1所述的具有整体油箱的复合材料机翼，其特征在于，在机翼后梁后侧设置有一根贯穿整个机翼的铜条作为电搭接通路，用于机翼结构的电搭接和雷电流传导通路，同时作为系统的电搭接和电回路。