本發明公開一種復合材料長桁圓角過渡區結構及復合材料加筋壁板，屬于航空制造領域。該長桁圓角過渡區結構包括蒙皮外側鋪層，位于長桁圓角過渡區結構一側；蒙皮中間鋪層，位于蒙皮外側鋪層上部；長桁鋪層，位于蒙皮中間鋪層上部，呈U型或T型布置；長桁插層，插入長桁鋪層之間，包括多層不同長度插層，通過設置插層在不同長度終止，使得長桁鋪層在圓角過渡區始終按光滑的函數曲線過渡；捻子條填充區，由兩側的長桁鋪層在圓角過渡區構成。本申請涉及結構可以有效解決一般長桁圓角過渡區域存在的插層質量不高等問題，所提出的結構適用于多種U型/T型長桁插層數量，提高了復合材料U型/T型長桁結構鋪層質量。

技術領域

本發明屬于航空制造領域，具體涉及一種復合材料長桁圓角過渡區結構及復合材料加筋壁板。

背景技術

國內目前對于復合材料加筋壁板結構還主要以T型長桁加筋壁板和Ω形長桁加筋壁板這兩種構型為主，對于U型加筋壁板構型還沒有太多的應用實例，目前航空領域中某些大型客機方向舵等部件上采用U型加筋壁板構型。U型長桁加筋壁板結構構型主要包括蒙皮壁板、U型長桁兩部分，U型長桁的底部鋪層與蒙皮基本層固化后形成加筋壁板的蒙皮結構，兩個U型長桁的緣條區域固化后形成加筋壁板上的壁板筋條，長桁對接的局部區域增加捻子條填充間隙，其構型如圖1所示，圖中結構包括1-蒙皮鋪層、2-長桁鋪層、3-長桁緣條插層、4-捻子條填充區、5圓角過渡區。

為了提高U型長桁的剛度，不可避免的要在長桁腹板中間增加一系列插層，如所示(U型壁板示意圖)。插層數量通常為4～8層。與T型長桁的插層區結構和成型方案類似，現有的U型長桁圓角插層過渡區結構主要包括以下3種，如圖2～圖4所示。圖中結構包括1-蒙皮鋪層、2-長桁鋪層、3-蒙皮中間插層、4-捻子條填充區、5-長桁腹板插層、6-長桁鋪成圓角處圓心。

現有技術中主要采用的方式包括：

方式一：“U”型長桁插層延伸到圓角區內部直至蒙皮鋪層，插層始終與蒙皮鋪層保持垂直。此插層區結構方式將長桁圓角區分為獨立的2部分，需要2根捻子條。優點是減小了圓角區捻子條的大小，并分為了2個獨立的捻子條，有利于提高圓角區的力學性能；缺點是插層與蒙皮鋪層之間的距離不容易控制(例如蒙皮丟層區)，且圓角區插層容易褶皺(特別是插層數量少、剛度差的情況下)，每個圓角2根捻子條也一定程度上增加了工藝復雜度。

方式一插層方式，成型過程中R區插層容易變形，造成R區質量較差。如圖5所示，為第一中插層方式成型后截面圖。

方式二：“U”型長桁插層不延伸到圓角區內部，在長桁圓角區開始處截止，圓角區內填充1根捻子條。此插層過渡區結構方式在長桁R區留有較大的空間，優點是長桁插層不容易褶皺，缺點是在圓角區留有較大的空間，需要在圓角區添加較大的捻子條影響U型長桁結構的力學性能。

方式二插層方式，本方案插層方式R區區域較大，在成型過程中，R區較容易變形，成型后R區質量較差。

方式三：“U”型長桁插層延伸到圓角區內部直至蒙皮鋪層，插層進入圓角區后與左、右長桁圓角貼合(不再垂直于蒙皮鋪層)，沿圓角弧度向蒙皮鋪層延伸。圓角區填充1根捻子條。此插層區結構方案的優點是控制了圓角區捻子條的大小，且插層與圓角區貼合不易發生褶皺，有利于提高圓角區的力學性能，且每個圓角區只需要1根捻子條，減少工藝難度；缺點是較難控制插層的長度(例如蒙皮丟層區)，插層長度設計不當或工藝精度達不到設計要求會對圓角區質量產生影響。

方式三插層方式，成型過程中R區插層容易變形，造成R區質量較差。

發明內容

為了克服以上問題，本申請提供一種復合材料長桁圓角過渡區結構及復合材料加筋壁板，涉及復合材料U型長桁圓角插層的方式，以及插層長度計算方法，本申請涉及結構可以有效解決一般長桁圓角過渡區域存在的插層質量不高等問題，所提出的結構適用于多種U型/T型長桁插層數量，提高了復合材料U型/T型長桁結構鋪層質量。