专利名称：一种飞机翼面前缘结构的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及民用飞机结构设计技术领域，具体涉及一种飞机翼面前缘结构。
背景技术：
商用飞机在飞行过程中，鸟撞已经成为一个潜在的威胁。据不完全统计，自1998年以来，鸟撞导致每年198人丧生；在美国，民用航空飞机的鸟撞事故造成的经济损失每年平均超过4亿美金，而全世界有30多亿美金。基于鸟撞事故的发生将会带来严重的后果，在各国出台的适航条例中明确规定飞机设计单位在设计飞机时，应有相应的抗鸟撞措施。其中，中国民航总局制定的《运输类飞机适航标准》第25部631条款对尾翼结构的抗鸟撞要求如下尾翼结构的设计必须保证飞机在与3. 6公斤(8磅)重的鸟相撞之后，仍能继续安全飞行和着陆，相撞时飞机的速度(沿飞机飞行航迹相对于鸟)等于飞机在选定海平面的巡航速度。通常飞机翼面前缘的抗鸟撞能力都是以牺牲重量为代价的。有一些研究者，如美国的Timothy J. Lee等人，提出在前缘内部放置加固件，利用加固件切割鸟体来达到抗鸟撞作用，但这种设计会加大制造成本并同样会增加结构重量，且其在前缘内部的装配不容易实现。总之，现有的抗鸟撞前缘结构要么以牺牲重量为代价，要么就是制造成本较高，这些都会降低民用飞机的整体经济性。
发明内容
因此，提供一种能够满足抗鸟撞功能，且减轻重量和降低制造成本的飞机翼面前缘结构将是有利的。根据本发明的一种实施方式，提出了一种飞机翼面前缘结构，其包括金属面板、蜂窝夹心层和复合材料内衬三个部分，其中，金属面板、蜂窝夹心层和复合材料内衬按照从外到内的顺序铺贴在一起并在热压罐中共固化成型。优选地，上述蜂窝夹心层为过拉伸纸蜂窝。优选地，上述蜂窝夹心层的厚度为8 30mm。进一步优选地，上述蜂窝夹心层的厚度为10 15mm。优选地，上述复合材料内衬由玻璃纤维或碳纤维制成。优选地，上述复合材料内衬设置成一层或者多层优选地，上述金属面板的厚度为0. 5 1. 5mm。进一步优选地,上述金属面板的厚度为1_。与现有技术相比，由于本发明的飞机翼面前缘结构仅由金属面板、蜂窝夹心层和复合材料面板共固化而成，不需要再与其它零部件进行装配，上述三个零部件制成即形成了前缘结构，这样，大大降低了制造成本，而与此同时，蜂窝夹心层的设置可以提供较高的刚度，高强度的复合材料内衬进一步对承受冲击的外部金属面板起到加强作用，从而使外面板在受到鸟体冲击时能够将鸟体的动能转化为结构的塑性变形能。
本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式更好地理解，附图中，相同的附图标记标识相同或相似的部件，其中图1为根据本发明优选实施方式的飞机翼面前缘结构的三维示意图；图2为图1中飞机翼面前缘结构的横截面放大后的示意图；图3为图1中飞机翼面前缘结构的金属面板的三维示意图；图4为图1中飞机翼面前缘结构的蜂窝夹心层的三维示意图；图5为图1中飞机翼面前缘结构的复合材料内衬的三维示意图。附图标记说明I金属面板2 蜂窝夹心3复合材料面板 31 凹进
具体实施例方式下面详细描述本发明的具体实施例的实施和使用。然而，应当理解，所描述的具体实施例仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的范围。参见图1、图2，并结合图3、图4、图5，根据本发明优选实施方式的飞机翼面前缘结构包括金属面板1、蜂窝夹心层2和复合材料内衬3共三个部分，这三个部分按照从外到内的顺序铺贴在一起并在热 压罐中共固化成型。优选地，蜂窝夹心层2为过拉伸蜂窝，厚度控制在8 30mm的范围内，更好地将厚度控制在10 15mm的范围内。复合材料内衬3优选由玻璃纤维或碳纤维制成，可以设置成多层。金属面板I的厚度优选为0. 5 1. 5_，最好为 Imm0再如图5所示，在本实施方式中，复合材料内衬3优选在与蜂窝夹心层2贴合的一侧形成有凹进31，该凹进31可用来在其内接收蜂窝夹心层2，从而使本发明结构的三个部分更好地铺贴在一起。本发明充分考虑鸟撞问题的本质，即如何把鸟体的动能转化为结构的塑性变形能。在上述实施方式中，蜂窝夹心层2可以提供较高的刚度，其发生变形时需要更多的能量；高强度的复合材料内衬3对承受冲击的外部金属面板I进行加强，从而使金属面板在受到冲击时能够产生大面积的塑性变形而不是被冲击成一个洞。试验表明，通过改变蜂窝夹心层的厚度、金属面板的厚度以及复合材料内衬的铺层数量，均可改变飞机翼面前缘结构的抗鸟撞性能，以适应不同的抗鸟撞要求。下面给出本实施方式中飞机翼面前缘结构的几个实例。实例I本实例用于某型号飞机的平尾前缘。本实例包括金属面板、蜂窝夹心层和复合材料内衬。金属面板为招合金，厚度为1mm。蜂窝夹心层为过拉伸纸蜂窝结构，厚度为10mm。复合材料内衬为玻璃纤维织物，铺层数量为4层。金属面板、蜂窝夹心层和复合材料内衬按照从外到内的顺序铺贴在一起，然后放进热压罐中共固化成型为平尾前缘。
实例2本实例用于某型号飞机的机翼前缘。本实例包括金属面板、蜂窝夹心层和复合材料内衬。金属面板为招合金,厚度为0. 5mm。蜂窝夹心层为过拉伸纸蜂窝，厚度为8mm。复合材料内衬为玻璃纤维织物，铺层数量为6层。金属面板、蜂窝夹心层和复合材料内衬按照从外到内的顺序铺贴在一起，然后放进热压罐中共固化成型为机翼前缘。实例3本实例用于某型号飞机的机翼前缘。本实例包括金属面板、蜂窝夹心层和复合材料内衬。金属面板为招合金，厚度为1. 5mm。蜂窝夹心层为过拉伸纸蜂窝,厚度为15mm。复合材料内衬为玻璃纤维织物，铺层数量为4层。金属面板、蜂窝夹心层和复合材料内衬按照从外到内的顺序铺贴在一起，然后放进热压罐中共固化成型为机翼前缘。实例4本实例用于某型号飞机的机翼前缘。本实例包括金属面板、蜂窝夹心层和复合材料内衬。金属面板为招合金，厚度为1. 2mm。蜂窝夹心层为过拉伸纸蜂窝，厚度为30mm。复合材料内衬为玻璃纤维织物，铺层数量为4层。金属面板、蜂窝夹心层和复合材料内衬按照从外到内的顺序铺贴在一起，然后放进热压罐中共固化成型为机翼前缘。实例5本实例用于某型号飞机的垂尾前缘。本实例包括金属面板、蜂窝夹心层和复合材料内衬。金属面板为招合金，厚度为0. 8mm。蜂窝夹心层为过拉伸纸蜂窝，厚度为12mm。复合材料内衬为碳纤维织物，铺层数量为6层。金属面板、蜂窝夹心层和复合材料内衬按照从外到内的顺序铺贴在一起，然后放进热压罐中共固化成型为垂尾前缘。以上已揭示本发明的具体实施方式
及其实例的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的各种特征和未在此明确示出的特征的组合作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施方式和实例的描述是示例性的而不是限制性的。
权利要求
1.一种飞机翼面前缘结构，其特征在于，所述飞机翼面前缘结构包括金属面板(I)、蜂窝夹心层(2)和复合材料内衬(3)三个部分，这三个部分按照从外到内的顺序铺贴在一起并在热压罐中共固化成型。
2.根据权利要求1所述的飞机翼面前缘结构，其特征在于，所述蜂窝夹心层(2)为过拉伸纸蜂窝。
3.根据权利要求2所述的飞机翼面前缘结构，其特征在于，所述蜂窝夹心层(2)的厚度为8 30mm。
4.根据权利要求3所述的飞机翼面前缘结构，其特征在于，所述蜂窝夹心层(2)的厚度为 10 15mm。
5.根据权利要求1至4任一项所述的飞机翼面前缘结构，其特征在于，所述复合材料内衬由玻璃纤维或碳纤维制成。
6.根据权利要求5所述的飞机翼面前缘结构，其特征在于，所述复合材料内衬设置成多层。
7.根据权利要求1至4任一项所述的飞机翼面前缘结构，其特征在于，所述金属面板(I)的厚度为0. 5 1. 5mm。
8.根据权利要求7所述的飞机翼面前缘结构，其特征在于，所述金属面板(I)的厚度为1mm0
全文摘要
本发明涉及民用飞机结构设计技术领域，提供一种飞机翼面前缘结构以满足抗鸟撞功能，该结构包括金属面板、蜂窝夹心层和复合材料内衬三个部分，其中，该三个部分按照从外到内的顺序铺贴在一起并在热压罐中共固化成型。本发明除上述三个零部件外不需要再与其它零部件进行装配即可形成前缘结构，从而大大降低了制造成本；同时，由于蜂窝夹心层和高强度复合材料内衬的设置，大大提高了结构刚度、强度和抗冲击能力，从而使本发明结构在受到鸟体冲击时能够将鸟体的动能转化为结构的塑性变形能。
文档编号B64C3/00GK103057690SQ20121056352
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者刘兴宇, 周良道, 张正礼, 刘若斯, 张元卿 申请人:中国商用飞机有限责任公司, 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院