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CN110937119A - 一种一体式全复合材料连杆结构 - Google Patents

一种一体式全复合材料连杆结构 Download PDF

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CN110937119A
CN110937119A CN201911349608.4A CN201911349608A CN110937119A CN 110937119 A CN110937119 A CN 110937119A CN 201911349608 A CN201911349608 A CN 201911349608A CN 110937119 A CN110937119 A CN 110937119A
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CN
China
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composite material
composite
connecting rod
joints
combined material
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CN201911349608.4A
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Inventor
徐忠海
王荣国
赫晓东
蔡朝灿
白玉娇
刘文博
董旭伦
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Zhaoqing Haite Composite Technology Research Institute
Original Assignee
Zhaoqing Haite Composite Technology Research Institute
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    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)

Abstract

一种一体式全复合材料连杆结构，实现帮助飞机减重的问题，属于飞机减重技术领域。为了改善复合材料浸润性，本发明提供一种连杆的复合材料浸润性测试方法，属于飞机结构的设计领域。本发明包括两个复合材料接头和复合材料筒身，两个复合材料接头分别与复合材料筒身的两端连接,两个复合材料接头与复合材料筒身为一体结构。每个复合材料接头包括两个复合材料耳片和一个复合材料连接结构，两个复合材料耳片设置在复合材料连接结构的首端，两个复合材料接头的复合材料连接结构的末端分别与复合材料筒身的两个端部一体连接，所述复合材料耳片的尺寸需满足承受载荷时的刚度要求。

Description

一种一体式全复合材料连杆结构
技术领域
本发明涉及一种飞机吊挂传力结构，特别涉及一种复合材料连杆，属于飞机减重技术领域。
背景技术
飞机的发展主要以低成本、高运载能力为目标，要达到这个目标首先要解决的是结构减重问题，吊挂盒段下连杆,是吊挂盒段的重要传力零件，用于连接吊挂盒段底部和机翼下翼面,传递发动机推力。传统飞机，包括B737、B777、C919飞机均采用金属材料，但随着复合材料技术的进步，相比于传统钢制下连杆结构，如果吊挂下连杆采用金属和复合材料相结合，可以减重50％～60％，潜在经济效益巨大。因此，发展复合材料下拉杆是实现飞机减重目的的关键技术之一。
飞机吊挂团队一直希望采用复合材料连杆技术，以帮助飞机减重，而材料性能对吊挂下连杆具有很重要的作用，截至目前尚未进行有效的探索。
发明内容
针对如何帮助飞机减重的问题，本发明提供一种一体式全复合材料连杆结构。
本发明的一种一体式全复合材料连杆结构，包括两个复合材料接头1和复合材料筒身2，两个复合材料接头1分别与复合材料筒身2的两端连接,两个复合材料接头与复合材料筒身2为一体结构。
作为优选，每个复合材料接头1包括两个复合材料耳片1-1和一个复合材料连接结构1-2，两个复合材料耳片1-1设置在复合材料连接结构1-2的首端，两个复合材料接头1的复合材料连接结构1-2的末端分别与复合材料筒身2的两个端部一体连接，所述复合材料耳片1-1的尺寸需满足承受载荷时的刚度要求。
作为优选，所述两个复合材料接头1中的一个复合材料接头1的两个金属连接结构1-2相对面为外凸弧面；
所述两个复合材料接头1中的另一个复合材料接头1的两个金属连接结构1-2相对面为倾斜平面，两个属连接结构1-2底端形成夹角。
作为优选，所述复合材料筒身的铺层角度为±10°。
本发明的有益效果，本发明采用的是全复合材料的结构，大大减轻了结构体的重量，提高了结构效率，该结构是一体成型，没有筒身与接头的连接，因此加载不易产生局部应力集中的现象。
附图说明
图1为一体式全复合材料连杆结构的结构原理图；
图2为本发明的接头处剖面结构示意图；
图3为一个复合材料接头结构示意图；
图4为另一个复合材料接头结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明的一种一体式全复合材料连杆结构，包括两个复合材料接头1和复合材料筒身2，两个复合材料接头1分别与复合材料筒身2的两端连接,两个复合材料接头与复合材料筒身2为一体结构。
作为优选，如图2所示，每个复合材料接头1包括两个复合材料耳片1-1和一个复合材料连接结构1-2，两个复合材料耳片1-1设置在复合材料连接结构1-2的首端，两个复合材料接头1的复合材料连接结构1-2的末端分别与复合材料筒身2的两个端部一体连接，所述复合材料耳片1-1的尺寸需满足承受载荷时的刚度要求。
作为优选，所述两个复合材料接头1中的一个复合材料接头1的两个金属连接结构1-2相对面为外凸弧面，如图3所示；
所述两个复合材料接头1中的另一个复合材料接头1的两个金属连接结构1-2相对面为倾斜平面，两个属连接结构1-2底端形成夹角，如图4所示。
作为优选，所述复合材料筒身的铺层角度为±10°。
在满足设计及工艺可实现性的条件下，本实施方式的筒身与接头均采用复合材料制造，即复合材料一体式结构，如图1所示。本实施方式方案无工程应用结构参考，因此其设计方案可行性一般。通过应用CATIA软件对该复合材料连杆结构进行建模，采用Abaqus软件可以对此模型进行强度的分析。这两种软件在有限元仿真设计中应用广泛，且与试验结果的误差较小。采用仿真模拟的方法使结构设计变得直观，所得的计算结果与真实情况较吻合，从而最大程度地减少制造成本，提高设计产品精度。CATIA和Abaqus软件功能完全满足该连杆结构的设计要求，且成熟度较高。
本实施方式的结构是一体成型，没有筒身与接头的连接，因此加载不易产生局部应力集中的现象。但是，由于接头的耳片是复合材料结构，所以，相比金属结构，在承受载荷时，耳片处的结构刚度较弱，需要增加耳片尺寸从而满足刚度要求。
本实施方式的结构可以在MTS2500KN电液伺服试验上进行拉伸和压缩试验，但试验件安装时，需要设计夹具连接复合材料连杆端部和试验机，从而保证结构的稳定性。
由于本实施方式的结构是复合材料一体成型，试验件在使用过程中产生小面积的损伤时，可参考飞机结构修理手册SRM，飞机维护手册AMM，部件修理手册CMM等进行修理，但是试验件损伤面积较大时，试验件无法维修。由于该结构不存在接头，加载过程中损伤面积较小，因此可维护性较好。
该方案工艺可行，但为了保证质量，需要大量的模具和工装，相关辅助费用高。同时需要使用多轴向间断缠绕，阴阳模具加压固化，高精度定位工装等多套保障模具和工装，加工复杂，成本高，但制品性能得到充分发挥，性能最高。
本实施方式的方案需要多轴向缠绕，高压加压固化，因此需要大型多轴缠绕铺放设备和大型压机，单件制造操作成本与其他几个方案相比工序增多两项，预计制造成本提升50％。装配时主要靠模具保证精度，难度较低。多轴向缠绕该结构时，需要两台定位夹持工装，阴阳整体模具三套分别加工嵌件，整体固化和內撑件，此外还需要内嵌件定位高精工装。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (4)

1.一种一体式全复合材料连杆结构，其特征在于，包括两个复合材料接头(1)和复合材料筒身(2)，两个复合材料接头(1)分别与复合材料筒身(2)的两端连接,两个复合材料接头与复合材料筒身(2)为一体结构。
2.根据权利要求1所述的一体式全复合材料连杆结构，其特征在于，每个复合材料接头(1)包括两个复合材料耳片(1-1)和一个复合材料连接结构(1-2)，两个复合材料耳片(1-1)设置在复合材料连接结构(1-2)的首端，两个复合材料接头(1)的复合材料连接结构(1-2)的末端分别与复合材料筒身(2)的两个端部一体连接，所述复合材料耳片(1-1)的尺寸需满足承受载荷时的刚度要求。
3.根据权利要求2所述的一体式全复合材料连杆结构，其特征在于，所述两个复合材料接头(1)中的一个复合材料接头(1)的两个金属连接结构(1-2)相对面为外凸弧面；
所述两个复合材料接头(1)中的另一个复合材料接头(1)的两个金属连接结构(1-2)相对面为倾斜平面，两个属连接结构(1-2)底端形成夹角。
4.根据权利要求3所述的一体式全复合材料连杆结构，其特征在于，所述复合材料筒身的铺层角度为±10°。
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