一种飞机整体油箱结构的利记博彩app
【专利摘要】一种飞机整体油箱结构，含有复合材料制作的多个油箱内胆、前梁、后梁以及上壁板和下壁板，油箱内胆位于上壁板和下壁板之间，前梁和后梁分别连接着上壁板和下壁板的前缘和后缘，油箱内胆之间相邻壁胶接成机翼的结构肋，所述的油箱内胆是利用复合材料预制的密封容器，油箱内胆的外壁分别与相邻的上壁板、下壁板、前梁、后梁之间胶接固化。
【专利说明】一种飞机整体油箱结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及飞机设计技术，具体是复合材料制造的机翼整体油箱的结构设计。
【背景技术】
[0002]飞机的机翼整体油箱是利用机翼结构形成的密封空间储存燃油的装置，它结构简单并能有效利用机翼空间，降低机翼载荷，是现代飞机设计中主要的油箱结构形式。现有的机翼整体油箱充分利用了结构本身形成的封闭空间加以密封，达到了既能储存燃油，又能提供飞机升力的目的，省去了软油箱的重量。现代整体油箱以金属结构整体油箱为主，部分飞机整体油箱少量使用复合材料。由于复合材料具有重量轻，强度、刚度好的优越性能，在飞机上的使用率越来越高。机翼整体油箱关键技术在于密封储存燃油，承受燃油系统需要的压力，同时，它又是提供飞机升力的重要结构，承担飞机飞行的全部升力需求。目前，先进长航时无人机均采用全复合材料机翼，大展弦比，短粗机身设计。采用复合材料机翼结构减轻飞机重量，短粗机身又要容纳大量的控制、侦查、通讯、导航等设备，机身内部几乎没有燃油储存空间，全复合材料机翼整体油箱是最终必然的设计选择。国内多家单位均在开发该项目，还未有成功。究其原因，一是未利用好复合材料的性能，直接照搬以前机翼整体油箱设计，采用型架装配的方法，装配难度大，不易保证装配精度；二是按以往整体油箱设计方法，主要受力结构件保证油箱油密、气密要求，增加整体装配精度及结构刚性要求，需要设计特殊的密封结构，制造要求高，可承担变形能力小，而飞机飞行过程中机翼变形是不可避免的，以现有的复合材料制造技术困难较多。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对上述设计技术的不足而提出一种新的结构，设计既能满足飞机使用要求，同时可以按照现有复合材料加工制造能力完成的全复合材料机翼整体油箱。
[0004]一种飞机整体油箱结构，其特征在于含有复合材料制作的多个油箱内胆、前梁、后梁以及上壁板和下壁板，油箱内胆位于上壁板和下壁板之间，前梁和后梁分别连接着上壁板和下壁板的前缘和后缘，油箱内胆之间相邻壁胶接成机翼的结构肋，所述的油箱内胆是利用复合材料预制的密封容器，油箱内胆的外壁分别与相邻的上壁板、下壁板、前梁、后梁之间胶接固化。
[0005]上述的飞机整体油箱，在油箱内胆与上壁板、下壁板之间分别有一层弹性填充层。
[0006]上述的飞机整体油箱，在油箱内胆之间还有用复合材料预制的加强肋。
[0007]上述的飞机整体油箱，在油箱内胆之间还有用复合材料预制的加强梁。
[0008]上述的油箱内胆由复合材料三维编织而成，根据每个油箱内胆在机翼的位置和功能以及采取的供油方式，设置有必要的进油口、出油口、交叉输油孔、通气孔及其相关装置的安装位置。相邻的油箱内胆之间直接贴合，形成普通肋或形成加强肋。机翼的前梁、后梁、加强梁由复合材料编织或采用模具压制而成，根据燃油系统需要设置与油箱内胆相通的燃油通过孔，及相关装置的安装位置。机翼上下壁板采用复合材料蜂窝板，随着复合材料技术的发展还会有更好的方式如栅格结构板等。最后，用弹性填充层(通常是海绵软垫)填充油箱内胆与上下壁板之间间隙，形成软夹层的防冲击结构。用复合材料垫板填充普通肋、力口强肋、油箱以及各梁之间的间隙，增加整个结构的连接强度，使整个结构形成一个完整的受力件。
[0009]本发明的优点在于:
[0010]I)由复合材料制造的油箱内胆，有利于保证油箱油密和气密要求，给机翼结构选材用胶提供了更大的空间，复合材料油箱内胆的主要功能是储存燃油，保证油箱的密封，肋与肋之间密封更可靠，选材用胶倾向于耐燃油腐蚀，可以做耐油防腐处理；结构选材用胶主要倾向于高强度，可以充分利用现有的设计制造经验，有利于发挥复合材料最大强度，符合复合材料失效原理，最大限度保证油箱使用功能；
[0011]2)采用成型蜂窝芯板制造机翼上下壁板代替以往金属长桁铆接蒙皮结构，即可满足上下机翼壁板抗弯、抗剪受力要求，简化上下壁板结构，更符合复合材料制造特点，可使油箱下表面平整，有利于减少油箱余油，提高燃油利用率。同样道理正交格栅壁板也可采用(正交格栅壁板更适于大型飞机机翼整体油箱)；
[0012]3)飞机载油系数通常在30%?60%，燃油的重量、重心变化直接影响飞机的飞行控制安全(载油系数既燃油占飞机总重量之比)。复合材料油箱内胆的设计，有利于实现油箱分组设计，控制飞机燃油消耗重心变化，保证油箱组与组之间的密封。该特点对机翼翼展在15米以上，展弦比大于15的无人机燃油系统非常有利(由于分布在机翼的燃油距飞机重心远，大翼展大展弦比机翼的整体油箱必须分组控制)。支持机翼增加工艺分离面分段，可以在尽可能长的翼展范围部置油箱，有利于提高飞机载油系数，进而增加飞机有效航程;
[0013]4)采用复合材料油箱内胆，支持机翼分段制造，支持多梁机翼结构，由于油箱与油箱之间密封好，在局部油箱受损时，其他油箱不受影响。飞机整体抗毁伤能力强；
[0014]5)采用复合材料油箱内胆，在油箱与上下壁板之间可以添加海绵软衬垫(也可根据技术发展添加其他材料衬垫)，可使整体油箱具备有以前软油箱的防弹功能。这种结构类似防弹软油箱，当小口径子弹击中油箱时，由于海绵软衬垫的作用，油箱会先向内变形，继而开胶，拉长抽丝断裂，弹孔会逐渐缩小，子弹通过后，被带出的海绵基复合材料会被油箱内压力压回弹孔，阻止燃油外流，从而改变以往整体油箱不防弹，怕冲击的弱点。以往飞机油箱分组依赖肋与长桁之间密封实现，肋与长桁之间由于装配方法的原因，不能实现完全密封，同时作为油箱下壁的机翼壁板不具有缓冲能力，受到冲击后会产生裂纹，并由于受飞行气动力影响会逐步扩大，进而使油箱失去储存燃油的功能。
[0015]6)采用复合材料油箱内胆结构简化了制造过程，由于复合材料油箱内胆具有固定的形状和一定的刚性，在装配制造过程中可起到定位作用，即用油箱上下前后面分别定位梁、上下壁板，简化胶接装配，同时避免由于结构受力件变形引起的漏油。
[0016]机机翼结构形式早有定论，本发明的主要特点在于利用油箱内胆，改善了油箱整体密封，利用结构强度改善整体油箱的耐压特性；其原理类似于自行车轮胎或火炮炮筒的内衬管，充分发挥材料性能，内胆参与结构中受力，降低了飞机重量；利用内胆刚性，定位胶接，改变了以往机翼必须通过型架装配保证的工艺方法，采用胶合夹具装配，更符合复合材料加工特性，节省工时提高效率；
[0017]以下结合具体实施例及附图对该申请作进一步详细描述:
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1整体油箱在飞机位置示意
[0019]图2整体油箱纵向剖面示意
[0020]图3整体油箱横向剖面示意
[0021]图4普通肋结构示意
[0022]图5加强肋结构示意
[0023]图6是具有双列油箱内胆的结构示意
[0024]图7加强梁结构示意
[0025]图8整体油箱胶接示意
[0026]图中编号名称:1机身、2整体油箱、3上壁板、4后梁、5填充层、6油箱内胆、7下壁板、8加强肋、9前梁、10加强梁、11夹具
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对本发明做任何限制的依据。
[0028]飞机的整体油箱2也称为机翼翼盒，固定在飞机机身I上。该整体油箱结构，含有复合材料制作的多个油箱内胆6、前梁9、后梁4以及上壁板3和下壁板7，油箱内胆6位于上壁板3和下壁板7之间，前梁9和后梁4分别连接着上壁板3和下壁板7的前缘和后缘，油箱内胆6之间还有用复合材料预制的加强肋8，所述的油箱内胆6是利用复合材料预制的密封容器，油箱内胆6的外壁分别与相邻的上壁板3、下壁板7、前梁9、后梁4之间胶接固化。
[0029]以下结合上面介绍对本发明制造细节进行阐述。本发明是结合软油箱与整体油箱特点产生的一种新的设计，因此具有两者各自优点，采用复合材料内胆，相当拥有一个软油箱，它承担燃油储存密封功能，由于它具有刚度强度，并与结构件胶接在一起，无需像软油箱使用撑框保证外形，同时可以像整体油箱一样承担结构部分载荷，在加工和装配中起定位作用。
[0030]在油箱内胆与上壁板3、下壁板7之间分别有一层弹性填充层5。其他间隙采用复合材料垫板或复合材料纤维填充。
[0031]根据结构设计的任务需要，不同位置机翼结构肋强度有不同的要求，因此，设计有普通肋，加强肋两种结构形式，如图4所示，普通肋结构由两侧油箱内胆6外壁直接贴合形成，没有其他加强结构，该胶接结构相贴合处如有高度不足的间隙，必须采用复合材料垫板补齐，过度圆角形成的空隙应采用纤维填满，以防胶接时形成空腔，气泡等缺陷。该结构主要应用于该处没有外部连接要求，且该处不是应力集中点的结构。作为机翼受力连接交点部位时局部强度要求高，普通肋结构就不满足结构强度要求，为此，必须设计加强肋。加强肋如图5所示，加强肋由两个油箱内胆6中间胶结加强肋8构成，用以提高局部强度，达到上述装置安装受力要求。该胶接结构相贴合处如有高度不足产生的间隙，必须采用复合材料垫板补齐，过度圆角形成的空隙应采用纤维填满，以防胶接时形成空腔，气泡等缺陷。
[0032]根据机翼总体设计要求，在机翼展弦比大，机翼面积大，整个机翼相对厚度小，通常采用多梁结构，采用前、中、后梁，其中中梁为加强梁，用于增加机翼强度。根据这种结构要求，设计了如图6、图7所示三梁结构(多梁结构同理)，用于多梁结构机翼。其构成是前后梁中间增加加强梁10，油箱内胆6分成前后两排布置，油箱之间根据需要连通，前梁9、加强梁10、后梁4上应制相应的通过孔，保证燃油系统功能。
[0033]本发明的加工装配方案如下:
[0034]1、油箱内胆6的加工:推荐采用三维编织方法成型，其步骤如下，按燃油系统要求设计油箱内胆与各连接零件端面开孔设计固定芯棒，在三维编制设备上成型。根据国内外公开发布的资料，三维编制成型的零件已经非常复杂，该零件制造工艺性应可以保证。
[0035]2、前梁和后梁加工的方案，推荐采用三轴编织方法成型，也可采用模具成型。这是通用的做法。
[0036]3、机翼的上壁板3和下壁板7采用夹蜂窝芯可以解决壁板承受拉伸和压缩及剪切和弯曲的综合作用下不失稳，可以采用蜂窝芯加工成型胶接制造。
[0037]4、装配方法，以下壁板7在夹具11上定位，安装前梁9和后梁4以及内胆6，对于油箱内胆与上、下壁板之间的间隙可以用复合材料垫找平后固化成型，如图所示，在油箱内胆与下壁板间，在油箱内胆与上壁板间加软海绵垫弹性填充层5。
[0038]5、装配误差分析，整个装配过程如果直接胶接不调整，制造误差既为各零件误差和，高度上既梁、上、下壁板制造误差和，按现有技术水平应不超过1mm，如需提高装配精度，可用调整复合材料垫高度控制上壁板的外形高度。外形与以前一样，裁剪精度可以保证。
【权利要求】
1.一种飞机整体油箱结构，其特征在于含有复合材料制作的多个油箱内胆、前梁、后梁以及上壁板和下壁板，油箱内胆位于上壁板和下壁板之间，前梁和后梁分别连接着上壁板和下壁板的前缘和后缘，油箱内胆之间相邻壁胶接成机翼的结构肋，所述的油箱内胆是利用复合材料预制的密封容器，油箱内胆的外壁分别与相邻的上壁板、下壁板、前梁、后梁之间胶接固化。
2.如权利要求1所述的飞机整体油箱，其特征在于在油箱内胆与上壁板、下壁板之间分别有一层弹性填充层。
3.如权利要求1或2所述的飞机整体油箱，其特征在于在油箱内胆之间还有用复合材料预制的加强肋。
4.如权利要求3所述的飞机整体油箱，其特征在于在油箱内胆之间还有用复合材料预制的加强梁。
【文档编号】B65D25/02GK104369857SQ201410546198
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】徐波 申请人:中航飞机股份有限公司西安飞机分公司