碳纤维复合材料飞机整体盒段制造技术

  轻质、高效和低成本是飞机机体结构追求的目标,国内外达到这一目标的措施和手段之一是采用结构效率高的整体化结构。近年来,在国内外飞机结构上大量采用了复合材料整体化结构。

  飞机的翼面盒段主要由蒙皮和骨架组成。在满足结构性能要求的前提下,相对而言,蒙皮与骨架一体成形的复合材料整体盒段的结构效率较高。本文介绍了一种基于热压罐工艺的碳纤维复合材料整体盒段制造技术。

  整体盒段由上下蒙皮、工字型纵墙组成,先固化上下复合材料蒙皮,再与骨架共胶接。整体盒段的上下蒙皮外形面精度是由上下蒙皮模具的型面保证的。因此,必须有效控制上下蒙皮模具之间的位置精度。骨架腹板位置精度是由骨架模具保证的。因此,必须有效控制骨架模具的定位精度,骨架模具定位采用了夹持定位的方法。真空袋封装是保证复合材料构件在热压罐内对其实施加压的关键环节。若真空袋不能封装,或真空袋系统不可靠,则制造工艺方案是无效的。

  上下蒙皮通过无损检测:未见超差缺陷;孔隙率:不大于1%;厚度偏差:满足要求。碳纤维预浸料具有可“零吸胶”、“常温加压”的特点,可以避免复合材料构件升温过程中由于不同区域温差大导致加压点无法确定的弊端。采用这种工艺制造的产品质量稳定,并可降低制造成本。

  上述的蒙皮与骨架一体成形技术称之为共胶接工艺。在上述的制造工艺过程中,也可以先不固化上下蒙皮,即首先完成上下蒙皮的铺叠,之后直接与骨架一体成形,这种成形技术称之为共固化工艺。上述蒙皮与骨架一体成形技术适用于骨架为单向的盒段,若骨架为纵横向,则不适于采用上述技术。对不适合胶接的零件可用紧固件连接。

  多批次、大批量的使用结果表明,碳预浸料可满足“零吸胶”“常温加压”的工艺要求,质量稳定,一致性好。骨架与蒙皮一体成形技术不仅可用于蒙皮与骨架的共胶接工艺,也可用于蒙皮与骨架的共固化工艺。碳纤维复合材料整体盒段制造技术的质量一致性好,工艺稳定,制造成本低,适于工程化生产。

 

  阅读延伸:《光固化碳纤维预浸料在航空装备修理领域的应用