RU2616662C1

RU2616662C1 - Method of producing integrated stringer panel

Info

Publication number: RU2616662C1
Application number: RU2015154142A
Authority: RU
Inventors: Валентин Илдарович Халиулин; Владимир Владимирович Батраков; Елена Марковна Герштейн
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2017-04-18

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: method comprises forming a prepreg sheet lagging, producing a system of stringer preforms from other prepreg sheets, connecting a system of stringer preforms with a lagging, followed by forming an integrated stringer panel. System of stringer preforms is made of a solid prepreg sheet by folding. Transformable mandrel is laid in a flat state on a prepreg sheet designed for producing the system of stringer preforms. The prepreg sheet with the transformable mandrel are placed in a vacuum bag, where vacuum is produced for pressing the prepreg to the transformable mandrel and folding the transformable mandrel with the prepreg to the end position with the formation of a given system of the stringer preforms. After removal of the vacuum bag, the system of stringer preforms with transformable mandrel are laid by the flat side on the prepreg sheets, constituting the mandrel, and themolding process is carried out to form an integrated stringer panel, and then the transformable mandrel is removed.

EFFECT: reduced labor intensivity of structure production due to elimination of the pattern cutting operations during the preparation of stringer preforms while increasing the strength of the integrated stringer panel due to the increased strength of the stringer connection with the mandrel by forming a stringer system from a solid sheet of reinforcing material without violating its integrity.

8 dwg

Description

Изобретение относится к технологии изготовления панелей с интегрированным силовым набором и может быть использовано в производстве летательных и космических аппаратов.The invention relates to a technology for manufacturing panels with an integrated power set and can be used in the manufacture of aircraft and spacecraft.

Известен способ изготовления интегральной стрингерной панели из композитов (Composite Airframe Structures. Practical Design Information and Data, Michael C.Y. Niu, Conmilt Press Ltd., Hong Kong, 2005, 664 p., pp. 232-233).A known method of manufacturing an integrated stringer panel of composites (Composite Airframe Structures. Practical Design Information and Data, Michael C. Y. Niu, Conmilt Press Ltd., Hong Kong, 2005, 664 p., Pp. 232-233).

Данный способ включает укладку листов преформы обшивки на пологую поверхность оснастки, раскрой листов препрега для изготовления преформ стрингеров, изготовление преформ каждого стрингера отдельно, установку преформ стрингеров на обшивку и фиксацию в заданном положении с образованием системы преформ стрингеров, совместное формование преформ обшивки и системы стрингеров с образованием интегральной стрингерной панели.This method includes laying sheets of preform sheathing on a flat surface of a snap, cutting sheets of prepreg for the manufacture of preforms of stringers, manufacturing preforms of each stringer separately, installing preforms of stringers for sheathing and fixing in a predetermined position to form a system of preforms of stringers, joint forming of preforms of stringers, and a system of stringers with the formation of an integrated stringer panel.

Недостатком является невысокая прочность соединения стрингеров с обшивкой, высокая трудоемкость получения преформы для системы отдельно расположенных стрингеров и фиксация каждой преформы на обшивке.The disadvantage is the low strength of the connection of the stringers with the casing, the high complexity of obtaining a preform for a system of separately located stringers and the fixation of each preform on the casing.

Известен способ изготовления интегральной стрингерной панели из композитов (Assessment of Structural Effect of Selective Stitching on Composite Skin-Stiffener Bonding, P. Linde, N. Heltsch et al., 28^th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, 23-28 September 2012, Paper ICAS 2012-8.9.1).A known method of manufacturing an integral stringer panel of composites (Assessment of Structural Effect of Selective Stitching on Composite Skin-Stiffener Bonding, P. Linde, N. Heltsch et al., 28 ^th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, 23-28 September 2012, Paper ICAS 2012-8.9.1).

Данный способ включает изготовление преформы обшивки и отдельно преформ каждого стрингера с дальнейшим формованием. Для усиления прочности соединения стрингеров с обшивкой преформы последних дополнительно соединяют с преформой обшивки прошивкой нитью в поперечном направлении (такая прошивка носит названием «tufting»). Данный способ принят за прототип.This method includes the manufacture of a sheathing preform and separately preforms of each stringer with further molding. To enhance the strength of the connection of the stringers with the casing, the preforms of the latter are additionally connected to the preform of the casing by flashing the thread in the transverse direction (this firmware is called "tufting"). This method is adopted as a prototype.

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость получения преформы для системы отдельно расположенных стрингеров и фиксация каждой преформы в заданном положении. Кроме того, прошивка преформ нитями травмирует волокна стрингеров и приводит к снижению прочности панели.The disadvantage of this method is the high complexity of obtaining a preform for a system of separately located stringers and fixing each preform in a given position. In addition, flashing preforms with threads injures stringer fibers and reduces panel strength.

Технический результат, на достижение которого направлен заявляемый способ, заключается в снижении трудоемкости получения преформы конструкции с одновременным повышением прочности интегральной стрингерной панели за счет повышения прочности соединения стрингеров с обшивкой.The technical result, which is achieved by the claimed method, is to reduce the complexity of obtaining the structural preform with a simultaneous increase in the strength of the integral stringer panel by increasing the strength of the connection of the stringers with the casing.

Технический результат достигается тем, что по способу изготовления интегральной стрингерной панели, включающему образование обшивки из листов препрега, изготовление системы преформ стрингеров из других листов препрега, соединение системы преформ стрингеров с обшивкой с последующим формованием интегральной стрингерной панели, новым является то, что систему преформ стрингеров изготавливают из цельного листа препрега складыванием, для чегоThe technical result is achieved by the fact that by the method of manufacturing an integrated stringer panel, including the formation of a sheath from prepreg sheets, the manufacture of a stringer preform system from other prepreg sheets, the connection of the stringer preform system with the sheathing followed by the formation of an integral stringer panel, the new is that the stringer preform system made from a single sheet of prepreg folding, for which

- на лист препрега, предназначенный для изготовления системы преформ стрингеров, укладывают трансформируемую оправку в плоском состоянии,- on the sheet of the prepreg intended for the manufacture of a system of preforms of stringers, lay the transformable mandrel in a flat state,

- лист препрега вместе с трансформируемой оправкой помещают в вакуумный мешок, где создают вакуум, обеспечивающий прижим препрега к трансформируемой оправке и складывание трансформируемой оправки вместе с препрегом до конечного положения с образованием заданной системы преформ стрингеров,- the prepreg sheet together with the transformable mandrel is placed in a vacuum bag, where a vacuum is created, which ensures the prepreg is pressed against the transformable mandrel and the transformable mandrel is folded together with the prepreg to the final position with the formation of a given stringer preform system,

затем после удаления вакуумного мешка систему преформ стрингеров вместе с трансформируемой оправкой укладывают плоской стороной на листы препрега, образующие обшивку, и осуществляют процесс формования с образованием интегральной стрингерной панели, после чего трансформируемую оправку удаляют.then, after removing the vacuum bag, the stringer preform system together with the transformable mandrel is laid flat on the prepreg sheets forming the skin and the molding process is carried out with the formation of an integrated stringer panel, after which the transformable mandrel is removed.

На фиг. 1 и 2 показаны существующие способы изготовления стрингерной панели, где фиг. 1 (аналог) - схема изготовления стрингерной панели из отдельно изготовленных обшивки и стрингеров; фиг. 2 (прототип) - схема изготовления стрингерной панели, состоящей из отдельно изготовленных обшивки и стрингеров, с помощью прошивки.In FIG. 1 and 2 show existing methods for manufacturing a stringer panel, where FIG. 1 (analogue) is a diagram of the manufacture of a stringer panel from separately manufactured casing and stringers; FIG. 2 (prototype) is a diagram of the manufacture of a stringer panel, consisting of separately manufactured casing and stringers, using firmware.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 3-8, где фиг. 3 - трансформируемая оправка; фиг. 4-7 - этапы технологического процесса изготовления интегральной стрингерной панели; фиг. 8 - готовая интегральная стрингерная панель.The invention is illustrated in FIG. 3-8, where FIG. 3 - transformable mandrel; FIG. 4-7 - stages of the technological process of manufacturing an integrated stringer panel; FIG. 8 - finished integrated stringer panel.

Здесь 1 - пластинчатые элементы, образующие стрингера панели; 2 - пластинчатые элементы, определяющие расстояние между стрингерами панели; 3 - соединительные шарниры; 4 - листы препрега, образующие систему преформ стрингеров; 5 - система преформ стрингеров; 6 - листы препрега, образующие обшивку; 7 - отвержденная система стрингеров после формования.Here 1 - lamellar elements forming the stringer panel; 2 - plate elements that determine the distance between the stringers of the panel; 3 - connecting hinges; 4 - prepreg sheets forming the stringer preform system; 5 - stringer preform system; 6 - sheets of the prepreg forming the skin; 7 - cured stringer system after molding.

Способ изготовления интегральной стрингерной панели из композитов реализуют следующим образом. Трансформируемую оправку (фиг. 3), состоящую из пластинчатых элементов 1 и 2 и соединительных шарниров 3, в плоском состоянии укладывают на листы препрега 4, образующие систему преформ стрингеров (фиг. 4, а, б). Затем трансформируемую оправку вместе с листами препрега 4, образующими систему преформ стрингеров, помещают в вакуумный мешок, в котором создают вакуум, обеспечивающий прижим листов препрега 4 к трансформируемой оправке и их совместное складывание (фиг. 5, в) до конечного положения с образованием заданной системы преформ стрингеров 5 (фиг. 5, г). После удаления вакуумного мешка систему преформ стрингеров 5 вместе с трансформируемой оправкой укладывают плоской стороной на листы препрега, образующие обшивку 6 (фиг. 6, д, е). Затем осуществляют процесс формования, после чего трансформируемую оправку удаляют (фиг. 7). В результате получают интегральную стрингерную панель (фиг. 8).A method of manufacturing an integrated stringer panel of composites is implemented as follows. A transformable mandrel (Fig. 3), consisting of plate elements 1 and 2 and connecting hinges 3, is laid flat on sheets of prepreg 4, forming a stringer preform system (Fig. 4, a, b). Then, the transformable mandrel together with the prepreg 4 sheets forming the stringer preform system is placed in a vacuum bag, in which a vacuum is created, which compresses the prepreg 4 sheets to the transformable mandrel and their folding together (Fig. 5, c) to the final position with the formation of a given system preform stringers 5 (Fig. 5, g). After removing the vacuum bag, the stringer preform system 5 together with the transformable mandrel is laid flat on the prepreg sheets forming the skin 6 (Fig. 6, e, f). Then, the molding process is carried out, after which the transformable mandrel is removed (Fig. 7). The result is an integrated stringer panel (Fig. 8).

Таким образом, данный способ изготовления интегральной стрингерной панели обеспечивает снижение трудоемкости изготовления конструкции за счет исключения операций раскроя при подготовке преформ стрингеров с одновременным повышением прочности интегральной стрингерной панели за счет повышения прочности соединения стрингеров с обшивкой путем формирования системы стрингеров из цельного листа армирующего материала без нарушения его целостности.Thus, this method of manufacturing an integrated stringer panel reduces the complexity of manufacturing the structure by eliminating cutting operations during the preparation of stringer preforms while increasing the strength of the integrated stringer panel by increasing the strength of the connection of the stringers with the casing by forming a stringer system from a single sheet of reinforcing material without breaking it integrity.

Claims

A method of manufacturing an integral stringer panel from composites, which includes forming a sheath from prepreg sheets, manufacturing a stringer preform system from other prepreg sheets, joining a stringer preform system with a sheath, followed by molding an integral stringer panel, characterized in that the stringer preform system is made from a single prepreg sheet folding for what

- on the sheet of the prepreg intended for the manufacture of a system of preforms of stringers, lay the transformable mandrel in a flat state,

- the prepreg sheet together with the transformable mandrel is placed in a vacuum bag, where a vacuum is created, which ensures the prepreg is pressed against the transformable mandrel and the transformable mandrel is folded together with the prepreg to the final position with the formation of a given stringer preform system,

then, after removing the vacuum bag, the stringer preform system together with the transformable mandrel is laid flat on the prepreg sheets forming the skin and the molding process is carried out with the formation of an integrated stringer panel, after which the transformable mandrel is removed.