способ изготовления пустотелой аэродинамической конструкции из композиционных материалов

Формула изобретения

Способ изготовления пустотелой аэродинамической конструкции из композиционных материалов, заключающийся в выкладке нижней и верхней обшивок из нескольких слоев препрега в пресс-формы, формировании и установке элементов жесткостей на эластомерных вкладышах, количество, форма и расположение которых соответствуют данной конструкции, прессовании эластомерными вкладышами и удалении их из изделия, отличающийся тем, что на нижнюю обшивку накладывают препрег в виде лент усиления в местах расположения продольных и поперечных элементов жесткостей, а перед установкой эластомерных вкладышей, выполненных трехгранными и с поперечными канавками одинакового шага, на них формируют элементы продольных и поперечных жесткостей, при этом для образования поперечных элементов жесткостей в виде форменных нервюр препрег укладывают в поперечные канавки трехгранных эластомерных вкладышей, а для образования продольных элементов жесткостей - вдоль внутренних граней эластомерных вкладышей, причем в процессе установки трехгранных эластомерных вкладышей на нижнюю обшивку между препрегом, уложенным в канавки на внутренних гранях соседних эластомерных вкладышей, прокладывают твердотельные стержни, а поверх установленных трехгранных эластомерных вкладышей на сформированные продольные и поперечные элементы жесткостей накладывают препрег в виде лент усиления.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к авиационной технике, а именно к способам изготовления самолетов, и может быть использовано при изготовлении несущих аэродинамических и вспомогательных конструкций.

В патенте № 2009075, В 64 С 3/26 описывается несущая аэродинамическая конструкция и осуществление ее путем изготовления из препрега (слоистый материал, пропитанный неотвержденным связующим) трехгранных трубок с последующим склеиванием их между собой и с обшивками. В поперечном сечении аэродинамическая конструкция представляет собой ферму. Недостатком данного технического решения является низкая технологичность и увеличенное время изготовления в два приема.

В патенте № 1058199, В 64 С 3/26 приводится способ изготовления криволинейной трехслойной панели с объемно-стержневой структурой заполнителя путем предварительного изготовления стержней и соединения их с криволинейными обшивками склеиванием и механическим скреплением. Недостатком данного способа является низкая технологичность и невысокая надежность изготовленной конструкции.

В патенте № 2030336, B 64 F 5/00 приведен способ изготовления полой панельно-каркасной конструкции, заключающийся в формировании и формовании препрега между пресс-формами и эластомерными вкладышами (полимерные элементы, обладающие высокоэластичными свойствами, способные к обратимым деформациям растяжения), при этом изготавливается пустотелая панельно-каркасная конструкция с продольными элементами жесткостей и с поперечными, сформированными на пенопластовом заполнителе в виде поясков нервюр. Недостатком данного способа является низкая технологичность операции формирования поперечных элементов жесткостей, а также большое количество эластомерных вкладышей разной формы, что увеличивает время их установки.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение изготовления пустотелой аэродинамической конструкции из композиционных материалов, повышение технологичности и надежности этой конструкции, уменьшение массы и сокращение времени ее изготовления.

Поставленная задача достигается за счет того, что производят следующие операции: выкладка нижней и верхней обшивок из нескольких слоев препрега в пресс-формы, формирование и установка элементов жесткостей на эластомерных вкладышах, количество, форма и расположение которых соответствует данной конструкции, прессование эластомерными вкладышами и удалении их из изделия. При этом на нижнюю обшивку прокладывают препрег в виде лент усиления в местах расположения продольных и поперечных элементов жесткостей. Перед установкой эластомерных вкладышей, выполненных трехгранными и с поперечными канавками одинакового шага, на них формируют элементы продольных и поперечных жесткостей, при этом для образования поперечных элементов жесткостей, в виде форменных нервюр, препрег укладывают в поперечные канавки трехгранных эластомерных вкладышей, а для образования продольных элементов жесткостей - вдоль их внутренних граней. В процессе формирования продольных и поперечных элементов жесткостей устаналивают трехгранные эластомерные вкладыши на нижнюю обшивку, причем между препрегом, уложенным в канавки на внутренних гранях эластомерных вкладышей, закладывают твердотельные стержни. Поверх установленных трехгранных эластомерных вкладышей на сформированные продольные и поперечные элементы жесткостей, укладывают препрег в виде лент усиления.

Создается конструкция с поперечными форменными элементами жесткостей, не содержащая клеевых и механических соединений и изготавливающаяся за один прием, без готовых входящих элементов жесткостей конструкции.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где

- на фиг.1 показана схема взаиморасположения пресс-форм и трехгранных эластомерных вкладышей с проложенным между ними препрегом в боковой проекции;

- на фиг.2 показана нижняя пресс-форма с выложенной нижней обшивкой и проложенным препрегом в виде лент усилений;

- на фиг.3 показан трехгранный эластомерный вкладыш с поперечными канавками;

- на фиг.4 изображен фрагмент поперечного элемента жесткости в виде ферменной нервюры с проложенными твердотельными стержнями между препрегом;

- на фиг.5 показано поперечное сечение А-А твердотельного стержня, охваченного с двух сторон препрегом;

- на фиг.6 показана пустотелая аэродинамическая конструкция с частично снятой обшивкой.

Способ изготовления пустотелой аэродинамической конструкции из композиционных материалов заключается в выкладке на рабочую поверхность нижней 1 пресс-формы нижней обшивки 2 из нескольких слоев препрега, в местах расположения продольных 3 и поперечных 4 элементов жесткостей прокладывают препрег, образующий ленты усиления 5 на внутренней стороне нижней обшивки 2. Для формирования элементов жесткостей продольных 3 и поперечных 4 используются эластомерные вкладыши 6, выполненные трехгранными с поперечными канавками 7 по каждой грани и одинакового шага по всей длине эластомерного вкладыша, в поперечные канавки 7 укладывают препрег для образования поперечных 4 элементов жесткостей, а для образования продольных 3 элементов жесткостей препрег укладывают вдоль внутренних граней трехгранных эластомерных вкладышей 6, только в тех местах, где предполагается образование продольных элементов жесткостей 3, причем препрег для этого раскраивают с припуском по ширине, который подворачивают так, что образуется полка продольного 3 элемента жесткости, которая будет прилегать к соответствующим лентам усиления 5. Затем трехгранные эластомерные вкладыши 6 с образованными из препрега элементами жесткостей 3 и 4, последовательно устанавливают в нижнюю 1 пресс-форму на нижнюю обшивку 2, при этом на внутренних гранях трехгранных эластомерных вкладышей 6 на уложенный в канавки 7 препрег прокладывают твердотельные стержни 8 так, что проложенный в канавки 7 препрег соседних трехгранных эластомерных вкладышей 6 охватывает твердотельные стержни 8 с двух сторон. Затем сверху на препрег, уложенный в канавки 7, на внешних гранях трехгранных эластомерных вкладышей 6 и на верхние полки продольных элементов жесткостей 3 прокладывают препрег в виде лент усиления 5, сверху прокладывается верхняя обшивка 9, устанавливается верхняя 10 пресс-форма. Производится термообработка под давлением, при этом под воздействием температуры трехгранные эластомерные вкладыши 6 увеличивают свой объем и прижимают нижнюю 2 и верхнюю 9 обшивки к рабочим частям верхней 10 и нижней 1 пресс-форм соответственно, а препрег, образующий продольные 3 и поперечные 4 элементы жесткостей, расправляется и прижимается к соответствующим лентам усиления 5, а ленты усиления 5 прижимаются к обшивкам верхней 2 и нижней 9, образуется пустотелая аэродинамическая конструкция. После остывания конструкция вынимается из пресс-форм 1 и 10, и из внутренних объемов удаляются трехгранные эластомерные вкладыши 6.

Изготовление пустотелой аэродинамической конструкции по предложенному способу дает возможность изготовить технологичную и надежную конструкцию с ферменными элементами поперечных жесткостей, не содержащую клеевых и механических соединений, что также влечет за собой уменьшение массы и сокращение времени изготовления, т.к. нет входящих готовых элементов жесткостей, и конструкция изготавливается в одной форме в один прием.