一种复合材料液体成型超轻型飞机舵面的方法及舵面与流程

技术领域：

本发明属于航空航天复合材料成型工艺技术领域，具体涉及一种复合材料液体成型超轻型飞机舵面的方法，并基于此方法还提供了一种超轻型飞机舵面。

背景技术：
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先进的复合材料具有高比强度、高比模量、耐疲劳、材料与结构的同一性等优异性能，自从上世纪60年代，先进的复合材料很快获得广泛应用，成为航空航天四大材料之一，复合材料的成型工艺多种多样。飞行器舵面结构一般包括上蒙皮、下蒙皮及梁等结构，内部结构较为复杂，尤其对于复杂的三维形状，例如腹板及下缘条部分，固化成型比较麻烦。

技术实现要素：
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鉴于此，本发明提供了一种复合材料液体成型超轻型飞机舵面的方法，包括如下步骤：

步骤一:准备铝板、碳纤维布及腹板模具，对碳纤维布涂定型剂，采用下料机将涂抹完定型剂的碳纤维布剪裁中成梁的上缘条、下缘条、前腹板、中腹板及后腹板；

步骤二：将经步骤一得到的上缘条、下缘条、前腹板、中腹板及后腹板铺放在铝板上进行组装，前腹板、中腹板及后腹板与腹板模具配合形成c型，均安装在上缘条与下缘条之间，组装后套入真空袋内，所述真空袋上设有真空管，通过真空管抽真空处理；

步骤三：抽真空处理后，再进行加热固化预成型，停止加热后，保持真空状态待凉到室温再拆开，得到固化成型后的上、下缘条及各腹板；

步骤四：将固化成型后的上缘条、下缘条、前腹板、后腹板、中腹板放在铝板上组装成梁的结构：下缘条放在最下面，与铝板接触；上、下缘条之间依次放置各腹板，所述前腹板与中腹板之间的空腔内及中腹板与后腹板之间的空腔内均填充有泡沫做支撑；

步骤五：在经过步骤四组装的梁结构的上缘条上依次进行铺层，从下至上依次为脱膜布及导流网，铺层后整体装入真空袋里面进行抽真空处理后导入树脂到有碳纤维布的地方；

步骤六：导入树脂后，对真空状态的整体进行中温固化，固化温度120-145度，固化时间为50-70分钟，保持真空状态待凉到室温20-30度后，脱膜，并将里面的泡沫抠出，得到梁的结构；

步骤七：制作机翼的上蒙皮与下蒙皮，同时将上蒙皮、下蒙皮与步骤六中得到的梁进行组装后，在上下蒙皮与梁接触处之间加入中温固化胶，之后用真空袋在外包裹梁与上下蒙皮后，对其抽真空进行胶粘后固化成型。

进一步地，步骤五中，导入树脂时，将真空袋上通过一注胶座安装一导流管，抽真空同时将导流管打开，将树脂从导流管导入到真空袋内，当导气管内有树脂流出的时候，关闭导流管，同时过抽导气管8-12分钟。

进一步地，所述步骤七中，将上蒙皮、下蒙皮与梁进行组装后，用袋子包裹颗粒物作内填充物或者充气，放在梁、上、下蒙皮之间形成的空腔处做支撑。

进一步地，在步骤六中，对真空状态下的整体进行固化前，拔掉导流管与导气管后，在外面再套有一层真空袋，进行抽真空固化成型。

进一步地，在步骤一中，定型剂的用量控制在小于12克/m^2。

进一步地，在步骤三中，抽真空后，进行加热固化预成型处理的工艺为加热温度110-130度，加热时间50-70分钟，停止加热，保持真空状态待凉到室温20-30度，再拆开。

通过以上复合材料液体成型超轻型飞机舵面的方法，本发明还提供了一种超轻型飞机舵面。

本发明的优势在于：第一，本发明中对腹板和下缘条由树脂渗入完成注胶，解决了复杂的三维形状的真空导入。用袋子包裹颗粒物或者充气作内填充物，之后用真空袋在外包裹复合材料蒙皮抽真空粘接的方法，既保证了蒙皮在高温高压下的粘接质量，又解决了空心蒙皮中填充物的取出问题，不存在残留物，减轻了舵面的重量。

附图说明：

图1为导入树脂时的铺层结构剖面图；

图2为上蒙皮、下蒙皮与梁的组装结构示意图；

图中附图标记分别为：上缘条1、下缘条2、前腹板3、后腹板4、中腹板5、铝板6、泡沫7、支撑块8、脱模布9、导流网10、真空袋11、上蒙皮12、下蒙皮13、细沙14；

具体实施方式：

下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。

为了完成超轻型飞机舵面复杂的三维结构的导入树脂成型，本发明提供了一种本发明提供了一种复合材料液体成型超轻型飞机舵面的方法，包括如下步骤：

步骤一:准备铝板6、碳纤维布及腹板模具，对碳纤维布涂定型剂，这里的定型剂采用es-t321低成本成型用环氧定型剂。定型剂的用量控制在小于12克/m^2。采用下料机将涂抹完定型剂的碳纤维布剪裁中成梁的上缘条1、下缘条2、前腹板3、中腹板5及后腹板4；

步骤二：将经步骤一得到的上缘条1、下缘条2、前腹板3、中腹板5及后腹板4铺放在铝板6上进行组装，前腹板3、中腹板5及后腹板4与腹板模具配合形成c型，均安装在上缘条1与下缘条2之间，组装后套入真空袋11内，所述真空袋11上设有真空管，通过真空管抽真空处理；

步骤三：抽真空处理后，再进行加热固化预成型，进行加热固化预成型处理的工艺为加热温度120度，加热时间60分钟，停止加热，保持真空状态待凉到室温20-30度，再拆开得到固化成型后的上、下缘条及各腹板；

步骤四：如图1所示，将固化成型后的上缘条1、下缘条2、前腹板3、后腹板4、中腹板5放在铝板6上组装成梁的结构：下缘条2放在最下面，与铝板6接触；上缘条1与下缘条2之间依次放置各腹板，从左至右依次为前腹板3、中腹板4与后腹板5，前腹板3与中腹板4之间的空腔内及中腹板4与后腹板5之间的空腔内均填充有泡沫7做支撑；在前腹板3的左侧以及后腹板4的右侧可分别添加一支撑块8来支撑。此处的支撑块8可以采用泡沫或者铝块。

步骤五：在经过步骤四组装的梁结构的上缘条1上依次进行铺层，从下至上依次为脱膜布9及导流网10，铺层后整体装入真空袋11里面进行抽真空处理后导入树脂到有碳纤维布的地方；导入树脂时，将真空袋11上通过一注胶座安装一导流管，抽真空同时将导流管打开，将树脂从导流管导入到真空袋内，当导气管内有树脂流出的时候，关闭导流管，同时过抽导气管10分钟。

步骤六：导入树脂后，对真空状态下的整体进行固化前，先拔掉导流管与导气管后，在外面再套有一层真空袋11，再进行一次抽真空，对此时套有两层真空袋状态下的整体进行中温固化，固化温度120-145度，固化时间为50-70分钟，保持真空状态待凉到室温20-30度后，脱膜，并将里面的泡沫7抠出，得到梁的结构；

步骤七：如图2所示，制作机翼的上蒙皮12与下蒙皮13，同时将上蒙皮12、下蒙皮13与步骤六中得到的梁进行组装后，在上下蒙皮与梁接触处之间加入中温固化胶，之后用真空袋11在外包裹梁与上蒙皮12、下蒙皮13后，对其抽真空后，进行胶粘后固化成型，其中固化成型工艺参数为，固化温度为110度，时间为1个小时。

作为方案的改进，所述步骤七中，将上蒙皮12、下蒙皮13与梁进行组装后，用袋子包裹颗粒物作内填充物或者充气，放在梁、上、下蒙皮之间形成的空腔处做支撑。这里颗粒物我们可以采取比较细的细沙14来填充，放在梁与上、下蒙皮之间来做支撑，既保证了蒙皮在高温高压下的粘接质量，又解决了空心蒙皮中填充物的取出问题，不存在残留物，减轻了舵面的重量。通过以上复合材料液体成型超轻型飞机舵面的方法，本发明还提供了一种超轻型飞机舵面。在本发明中，所用的真空袋规格均为一个大气压的压力。

以上所述，仅为本发明的优选实施例，本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所披露的任何变换或替换，都应涵盖在本发明的范围之内。