大尺寸复合材料翼梁的研制

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1、COMPOSITES复合材料大尺寸复合材料翼梁的研制ManufacturingofLargeScaleCompositesSpar中航复合材料有限责任公司王菲杨博陈永清侯军生【摘要】针对大尺寸复合材料翼梁的结构特点，采用刚性阳模配合软模的方案用于翼梁成型，翼梁模具材料选用普通钢，模具设计时对凸缘回弹和热膨胀进行合理的补偿，研制过程通过对BA9916-II系列预浸料纤维面密度和含胶量的控制实现对翼梁厚度的精确控制，保证了翼梁外型面的尺寸精度。研制的大尺寸复合材料翼梁很好地满足了设计各项指标要求，是一种低成本、高质量的成型方案，适合工程化应用。关键词：复合材料翼梁大尺寸阳模IABSTRAC

2、TlAccordingtothestrIlctIlrefeatureoflargescalecompositesspar,themethodofrigidmalemouldcooperatewithsoftmouldisusedinsparmanufac—turing．Thematerialofmouldissteels，theradiusdeforma-tionofsparflangeandthermalexpansionofcompositesspararecompensatedwhenthesparmouldisdesigned．Inordertoguaranteetheboun

3、darydimensionaccuracyofspar,thethicknessofspariscontrolledbythefibersurfacedensityandresincontentofBA9916·IIprepreg．ThesparmanufacturedbythismethodCanperfectlysatisfyallofthedesignneeds．Themethodisprovedlowcostandhi【ghqualityformanufactureoflargescalecompositessparinmassproduction．Keywords：Compo

4、sitesSparLargescaleMalemouldDoI：10．16080／j．issnl671-833x．2015．S1．055随着先进复合材料技术的飞速发展，复合材料在飞机结构中所占的比重越来越大，其所应用的部位已从次承力结构向主承力结构方向发展，复合材料结构也向着零件大型化、结构整体化方向发展。结构尺寸的增大和集成程度的增加，对制造工艺提出了很高的要求。本文通过某飞机翼梁的研制对大尺寸复合材料翼梁的成型技术进行了系统的研究，为其工程化应用打下了基础。1大尺寸复合材料一梁介绍1．1翼梁结构翼梁是飞机翼面类结构的主承力构件，通常由受剪切载荷的腹板及受轴向拉、压载荷的缘条构成。某

5、飞机复合材料翼梁截面为“c”型，长约8m，腹板高度约800ram，左、右凸缘宽度120mm，厚度从5．68—17．12mm变化显著，变厚台阶多，坡度大。1．2原材料翼梁材料为高温环氧增韧碳纤维单向带预浸料CCF300，BA9916一II和织物预浸料CF3031／BA9916一II，其工艺特点是零吸胶、常温加压，由中航复合材料有限责任公司生产。BA9916一碳纤维预浸料主要参数见表1。2大尺寸复合材料一粱研制表1BA9916-II碳纤维预浸料主要参数一r。：一‘r■■丝“7●W!■113Ir#lll●■■■■■●t卫●■■■■■■■■■lt●■■■■■■■■■■¨■■‘■■■_【一墨I●

6、工-¨：毛IZ脚I酒●■____喱‘●■■_____lK■■■■■■■■_-—誓-__2．1成型方案选择模具是复合材料赖以成型的基础，其结构形式决定着制件的内部质量和外型尺寸精度，工艺过程中是否易于组装和脱模。从模具结构形式考虑，翼梁的成型方案可分为2种：方案1为刚性阳模配合软模的成型方案；方案2为刚性阴模+软模的成型方案。2种成型方案的优缺点对比如表2所示川。所需研制的复合材料翼梁尺寸大、厚度变化显著、外形公差要求高，比较上述2种方案，方案1制造成本低，成型质量好，变形易控制，可通过对厚度的控制实现对翼梁外形的精确控制，因此采用方案1刚性阳模配合软模的成型方案。表2翼梁2种成型方案优

7、缺点比较模具易于加工；易用剐性阳模配合于铺贴，铺贴质量1容易保证；成型质外形受制件厚度软模成型影响量好；凸缘回弹量稳定模具加工成本较高；铺贴难度较大；R角成型质量用钢性阴模配合成型出的制件外差．对于高温成型2软模成型形规整较大的制件固化后有压伤复合材料的风险；凸缘回弹量不易控制复合材料2．2制造工艺流程翼梁制造采用传统的真空袋，热压罐法，在零件制造之前，需要利用翼梁成型模具预先制造工艺件，在此基础之上制造软模，然后再成型零件，其主要制造工艺流程