整体成型复合材料模型机翼设计、制造与验证

航空复合材料整体成型技术应用（作者单位：哈尔滨飞机工业集团有限责任公司）◎郭璐璐整体成型技术的应用对以往的装配流程进行了简化，可以在较短的时间内完成零部件的装配作业，有利于提高生产制造效率，减少成本投入。

航空复合材料整体成型技术具有经济性、装配简单和翼身一体化等特点，要加强对这项技术的研究与应用，选择合适的整体成型技术方法，以此促进施工工艺的有效落实，保证这项技术应用的有效性，对航空制造业的进一步发展有着重要意义。

一、航空复合材料整体成型技术优点复合材料在多个领域中都得到了广泛应用，在大型机械设备制造中也能够取得良好效果，逐步向着大型化的方向发展。

大型化构件在应用期间方便装配作业，节省了施工时间，同时也可以避免多构件装配过程中存在的隐患问题。

航空复合材料整体成型技术应用优点比较多，主要体现在以下几个方面：1.经济性良好。

整体成型技术在应用期间能够利用多种连接方法将多种复合材料零件连接在一起，组成一个整体结构，这在一定程度上节省了装配时间，不需要进行零件对接，使得航空构件内部分段数量减少，航空设备的整体性得到了提升。

在成本投入方面，由于整体成型技术的应用省去了多个环节，减轻了结构重量，复合材料的用量也有所减少，节约了材料成本投入，具有良好的经济性特点。

2.便于装配工作的顺利开展。

航空产品的内部结构较为复杂，组成的零件数量和种类比较多，以往在进行装配时需要的紧固构件有几十万个，装配人员的工作量比较大，同时，容易出现监控管理不到位的情况，无法保证构件之间连接的有效性，所以存在一定的质量隐患。

复合材料整体成型技术的应用能够将多种零件形成一个整体，使装配期间使用的紧固构件缩减到几千个甚至几百个，便于装配工作的顺利开展，节省了装配时间，方便了装配期间的管理与控制工作。

原有的航空制造中，装配期间需要使用专门的工具设备对构件进行打孔操作，在此期间要保证孔的精度和质量。

另外，为了对电化腐蚀现象进行有效控制一般都会用湿化装配方法，这种方法所需的资金量比较大，增加了设备制造成本。

复合材料制作飞机机翼工艺复合材料制作飞机机翼是现代航空制造中的重要工艺。

复合材料通常由纤维增强树脂或金属基体组成，具有高强度、轻质和耐腐蚀等优点，因此在飞机制造中得到广泛应用。

下面我将从几个方面介绍复合材料制作飞机机翼的工艺。

首先，复合材料制作飞机机翼的工艺包括材料选择和预制。

在材料选择方面，通常会选用碳纤维、玻璃纤维或者芳纶纤维等作为增强材料，再配以环氧树脂、酚醛树脂或者聚酰亚胺等作为基体树脂。

这些材料需要经过精确的配比和预处理，以确保制成的复合材料具有理想的性能。

在预制阶段，通常会采用手工层叠或自动化纺织工艺，将纤维与树脂浸渍后叠压成型，形成所需的复合材料构件。

其次，复合材料制作飞机机翼的工艺还包括模具制作和成型。

模具是制作复合材料构件的关键工具，通常采用金属或者复合材料制成。

在成型过程中，预制的复合材料会被放置在模具中，并经过加热和压力处理，使其固化成型。

成型工艺通常包括热压成型、自动纺织成型、注塑成型等多种方法，以满足不同形状和尺寸的机翼构件需求。

另外，复合材料制作飞机机翼的工艺还涉及到后续加工和连接。

制作好的复合材料构件需要进行表面处理、修整和加工，以满足飞机机翼的设计要求。

同时，这些构件还需要与其他部件进行连接，通常采用粘接、螺栓连接或者机械连接等方式，确保机翼的整体性能和稳定性。

总的来说，复合材料制作飞机机翼的工艺涉及材料选择、预制、模具制作、成型、后续加工和连接等多个环节。

这些工艺需要严格控制每个环节的质量和工艺参数，以确保最终制成的飞机机翼具有优良的性能和可靠的质量。

同时，随着航空制造技术的不断进步，复合材料制作飞机机翼的工艺也在不断创新和改进，以满足飞机制造的需求并提升飞行器的性能和安全性。

飞机复合材料整体结构的制造技术飞机复合材料是指由纤维增强树脂基体组成的复合材料，广泛应用于飞机的结构中。

复合材料相较于传统金属材料具有更高的强度、更轻的重量和更好的抗腐蚀性能，因此在飞机制造中得到了广泛的应用。

飞机复合材料的整体结构制造技术主要分为设计、材料选择、预制件制造、组合与装配、固化和后续加工等多个环节。

首先，设计是制造复合材料结构的第一步。

设计师需要根据飞机的需求和性能要求，确定结构的尺寸、形状和布局等。

设计过程中需要考虑各个部件的受力情况，并进行仿真分析来优化结构的设计。

其次，材料选择是关键一步。

针对不同的部件和要求，需要选择不同类型和性能的增强纤维和树脂。

目前常用的增强纤维有碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维等，而常用的树脂有环氧树脂、聚酰亚胺和苯氨酮等。

材料选择的合理性直接影响到结构的强度和重量等性能。

接下来，预制件的制造是将材料加工成为具备特定形状和性能的部件。

预制件的制造采用的方法有包括手工涂胶剪裁、自动涂胶剪裁、服纺织品热成型、树脂膜层或树脂纤维原料悬挂成形、涂层压模胶原料热压成型等多种技术。

预制件制造需要严格控制每个环节的质量和尺寸，以保证最终结构的可靠性。

然后，预制件的组合与装配是将不同的预制件按照设计要求进行组合和装配成为整体结构。

组合与装配的过程中需要严格控制每个预制件的位置和间距，以确保整体结构的几何尺寸和外观质量。

接下来，固化是将装配好的结构置于特定的温度和压力条件下进行固化，使树脂基体和纤维材料变得更加紧密。

通常采用的固化方法有热固化和热动力固化两种。

固化过程中需要保证温度和压力的均匀分布，以确保结构的强度和稳定性。

最后，进行后续加工是为了满足结构的概要尺寸和表面要求。

后续加工的过程中常涉及到机械加工、打磨和喷漆等多个技术。

后续加工的质量直接影响到整体结构的外观和性能。

综上所述，飞机复合材料的整体结构制造技术涵盖了设计、材料选择、预制件制造、组合与装配、固化和后续加工等多个环节。

复合材料结构件工装的设计与制造摘要：飞机的安全性能与其复合材料结构件工装的设计与制造密切相关，如果飞机运行过程中，复合材料结构件出现问题，就会导致飞机发生安全事故严重危及到乘客的人身安全。

随着时代的发展与技术的革新，复合材料结构件已成为飞机的主要构成类型，因此需要加强对复合材料结构件工装的设计与制造管理。

本文主要分析了复合材料结构件工装的设计与制造流程，确保飞机复合材料的安全性能，希望对飞机复合材料结构件制作和质量验证提供帮助，促进我国飞机制造业的健康稳定发展。

关键词：飞机符合材料；结构件；设计与制造；质量验证引言：随着社会经济的发展，我国交通运输体系愈发完善，飞机覆盖面积不断扩大，飞机运输的比重不断上升，飞机在具体的交通运输中发挥的作用也不断增大。

各种全新的工艺和材料应用到了民用飞机上，特别是各种复合材料的结构件，极大的提升了飞机的承载力，降低了飞机的制造成本，同时提升了飞机的运输效率。

安全性是衡量飞机质量的第一标准，而各个构件的安全性能直接决定了飞机的整体性能，因此需要在飞机的研制阶段加强复合材料结构件工装的设计和制造实验，确保符合材料结构件的质量。

1.飞机复合材料结构件工装的传统工艺方法符合材料在飞机制造中的应用是时代发展的必然趋势，也是增强飞机性能的必经阶段，在研发过程中需要根据飞机的型号和用途对各种符合材料结构件进行合理的设计与研发制造，确保飞机的整体运行效率和安全性能。

因此要对复合材料结构件工装的制造工艺方法进行革新与优化，进而提升复合材料结构件的整体性能，为飞机制造行业的发展提供助益。

飞机复合材料结构件的主要优点之一是容易成型，设计与制作流程相对简便高效，可以满足各种型号飞机的需求，形状复杂的构件也是如此。

复合材料的应用不仅使得组成构件的零件数量少，而且大大提高了结构的整体性能，对于高温和严重的作用力有着良好的抵抗性能，形态十分稳定。

采用复合材料结构件可获得比常规金属构件减重的显著效果。

试制一架复合材料模型飞机作者：来源：《航空模型》2013年第09期复合材料模型飞机因结构强度高、抗坠毁能力强等特点，近年来受到广泛关注。

模型飞机上使用的复合材料主要有玻璃钢和碳纤维两类。

相比碳纤维材料，玻璃钢价格更低、工艺也相对简单，主要用于大型模型飞机的机体蒙皮等结构；碳纤维材料则因更高的强度重量比，多被用于主承力件及增强结构中。

为了更深入地了解复合材料在模型飞机上的应用情况，笔者设计了一款复合材料验证机。

这架模型主体采用泡沫夹芯材料，以之为模具，外面铺玻璃纤维环氧树脂基复合材料蒙皮，机体部分主承力件使用碳纤维材料加强。

一总体设计这架验证机属于低速飞行器，机身外形设计主要根据内部装载需要及机翼、发动机的安装要求进行，并兼顾气动与加工工艺。

综合考虑后，模型采用了中单翼常规布局，总重约6kg、翼展2.65m（图1）。

根据选定的翼载荷、展弦比和翼型等参数，确定了机翼主要参数（表1）。

由于验证机较大，除了机翼翼尖附近的副翼外，翼根处还增设了一对襟翼，用以减小模型的起降滑跑距离。

而且，模型落地后襟翼向上升起，还能充当减速板产生一定的空气刹车效果（图2）。

机身前部为等截面圆柱体，体积较大，便于安装设备。

机身两侧凸出的翼台与机身平滑过渡，并预留有机翼对接槽，方便中单翼机翼与机身的连接。

机身中部为整流需要逐渐收缩（图3）。

机身后部等截面向后延伸，用于安装尾翼。

平尾和垂尾主要保证模型的纵向和航向稳定性，使模型在飞行中受到气流影响时仍能保持平稳。

升降舵和方向舵的面积大小主要考虑能否提供足够的抬头/低头力矩与转向力矩。

在常规布局的模型中，平尾多提供“负升力”，一般选择对称翼型，而垂尾大都选对称翼型。

这架验证机的平尾与垂尾设计图分别见图4和图5。

整机设计定型后，下面开始模型的制作。

二泡沫机体的加工1.泡沫机翼切割泡沫机翼的翼肋样板使用普通层板制作，先用线切割锯按翼型切割几个端面的翼肋样板毛坯（图6），再用电动磨砂打磨机将它们的边缘毛刺打磨光滑（图7）。

基于复合材料的飞机机翼结构设计与分析随着科技的不断发展，飞机作为一种重要的交通工具，在人们生活中扮演着越来越重要的角色。

而在现代飞机的设计中，机翼的结构设计具有至关重要的作用。

近年来，基于复合材料的飞机机翼结构设计与分析逐渐成为研究的热点。

首先，我们来了解一下飞机机翼的结构。

飞机机翼是飞机的重要组成部分，承载飞机自重及飞行动力产生的各种载荷，同时具有满足飞行稳定性和机动性的功能。

在传统的设计中，机翼多采用金属材料，如铝合金。

然而，随着科技的进步，复合材料逐渐应用到飞机机翼的设计中。

复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳等优点，因此在航空航天领域有广泛的应用。

复合材料由两种或以上的不同材料组成，通常是将纤维与基体材料复合而成。

纤维材料主要用于承受拉力，而基体材料则用于传递压力。

常见的纤维材料有碳纤维、玻璃纤维等，基体材料可以是树脂、金属等。

这样的组合能够使复合材料具有独特的力学性能。

基于复合材料的飞机机翼结构设计与分析，首先需要对材料的力学性能进行深入研究和分析。

通过试验和数值模拟等手段，可以了解材料在不同载荷下的变形、破坏行为以及其它力学性能。

同时，还需要对材料的制造工艺进行研究，以保证机翼的质量和稳定性。

在飞机机翼的结构设计中，考虑到复合材料的特性，不仅要满足飞机的强度和刚度要求，还需要兼顾材料的疲劳寿命、抗冲击性能等。

另外，还需要考虑到材料的热膨胀系数、导热性能等因素，以提高空中飞行中的稳定性和安全性。

因此，在机翼结构设计中，需要综合考虑多个因素，通过优化设计，使机翼能够更好地适应不同的载荷和环境条件。

同时，在飞机机翼结构设计中，还需要考虑到制造和维修的可行性。

复合材料的制造过程相对复杂，需要特定的工艺和设备。

而对于飞机机翼这样的大型构件，制造和维修的难度更加突出。

因此，设计人员需要充分考虑到制造和维修过程中的实际情况，选择合适的工艺和材料，以提高机翼的制造和维修效率。

基于复合材料的飞机机翼结构设计与分析不仅可以提高飞机的性能，还可以减轻整个飞机的重量。

复合材料整体成型大后掠机翼设计与验证研究蒋建军1何利军2何建3赵琛41.陆军装备部驻北京地区航空军事代表室 北京 100012；2.海鹰航空通用装备有限公司 北京 100018；3.陆军装备部驻株洲地区航空军事代表室 湖南株洲 412000；4.陆军装备部驻哈尔滨地区航空军事代表室 黑龙江哈尔滨 150060摘要：根据机翼设计及材料工程力学性能要求，基于给定的机翼外形设计并制造了一种满足工程应用要求的全复合材料整体模压成型机翼结构。

通过有限元仿真分析和工程静力学试验方法对该机翼结构进行了全面验证，有限元仿真分析结果与工程静力学试验结果吻合良好，满足复合材料工程力学许用值要求及机翼最大变形不大于半翼展长8%的刚度设计需求，该机翼的力学承载性能得到了充分验证。

关键词：复合材料 大后掠机翼 整体成型 有限元分析 力学试验中图分类号：V279文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2024)01-0098-04 Research of the Design and Verification of Highly Swept-BackWings Based on the Integral Molding of Composite MaterialsJIANG Jianjun1HE Lijun2HE Jian3ZHAO Chen41.Aviation Military Representative Office of Army Equipment Department in Beijing Area, Beijing, 100012 China;2. Seahawk General Aviation Equipment Co., Ltd., Beijing, 100018 China;3.Aviation Military RepresentativeOffice of Army Equipment Department in Zhuzhou Area, Zhuzhou, Hunan Province, 412000 China;4.Aviation Military Representative Office of Army Equipment Department in Harbin Area, Harbin,Heilongjiang Province, 150060 ChinaAbstract:According to the requirements of wing design and the engineering mechanical properties of materials, this paper designs and manufactures a kind of wing structure made of the integral molding of all-composite materials which meets the requirements of engineering application based on the shape of the given wing. This paper com‐prehensively verifies the structure of the wing by the methods of finite element simulation analysis and engineering statics tests. The results of finite element simulation analysis are well consistent with the results of engineering statics tests, which satisfies the requirement of the engineering mechanical allowable value of composite materials and the stiffness design requirement that the maximum deformation of the wing is not more than the 8% of the span length of the half wing. The mechanical bearing capacity of the wing has been fully verified.Key Words: Composite materials; Highly swept-back wing; Integral molding; Finite element method; Mechanical test复合材料相较于传统的金属材料具有比强度高、比刚度高、耐腐蚀、可设计性等诸多优点，在航空航天领域中得到了广泛的应用［1-3］。

飞机机翼结构的复合材料优化设计随着科技的不断进步，飞机的设计和制造也在不断演进。

其中，飞机机翼结构作为飞行过程中最重要的部分之一，其设计及制造工艺也在持续改进。

复合材料是一种非常适合用于飞机机翼结构的材料，它具有轻质、高强度和良好的耐久性等优点。

在本文中，将探讨飞机机翼结构的复合材料优化设计。

首先要了解的是，飞机机翼结构的优化设计需要考虑多个方面。

其中最主要的因素是飞行载荷、航行速度和机翼形状。

飞行载荷通常由飞机的重量和飞行动力引起，而航行速度和机翼形状则直接影响到机翼受力和飞行性能。

复合材料的选择非常关键。

传统的金属结构有一定的局限性，如重量较重、容易疲劳等。

而复合材料则克服了这些问题，它由多种材料的有机组合形成，如碳纤维、玻璃纤维和纺织物等。

这些材料具有高强度、低密度的特点，能够满足飞机机翼结构对轻量化和高强度的要求。

同时，复合材料的耐久性和抗腐蚀性也较金属材料优越。

在进行复合材料的优化设计时，首先需要确定机翼的结构类型。

常见的机翼结构有蜂窝结构、热固性胶合结构和复合材料龙骨结构等。

每种结构类型都有其独特的优点和应用范围。

例如，蜂窝结构具有较高的拉伸强度和压缩强度，适用于大型飞机的机翼设计；而热固性胶合结构则具有更好的抗腐蚀性能，适用于海洋环境中的飞机。

一旦确定了机翼的结构类型，接下来就是进行材料层压的优化设计。

层压是指将不同材料的薄片按一定的叠放方式进行复合而成。

在层压设计中，需要考虑材料的类型、厚度和叠放顺序等因素。

不同的层压方式会直接影响到机翼的强度、稳定性和振动特性。

在层压设计中，常用的方法是使用有限元分析软件进行模拟计算。

有限元分析是一种基于数值方法的力学分析技术，可以模拟真实环境下的机翼受力和变形情况。

通过有限元分析，可以对机翼的层压结构进行优化，以满足飞行载荷和航行速度的要求。

同时，还可以通过对不同材料进行试验测试，更准确地确定材料的力学性能和疲劳寿命，以确保机翼的安全性和可靠性。

目前，我国航空设备中复合材料结构件的用量逐渐增加，增强了飞机的抗冲击性，保证飞机操作期间的安全性，机身质量和强度也得到了优化，在提升飞机整体性能的同时，也促进了行业的进一步发展。

航空制造企业想要提高市场竞争力，则需要对复合材料结构制造设计进行深入研究，并对以往应用的检测技术进行优化和完善，实现对飞机复合材料结构的有效检测，保证大型飞机使用期间的安全性和稳定性。

一、大飞机复合材料结构制造技术1.数字化设计制造技术。

采用数字化设计与制造技术可以预测零件制造周期、提高零件生产效率、缩短复合材料产品研发时间，同时可以减少材料浪费及过程损耗，从而降低产品研制成本。

目前，飞机结构复合材料在设计-制造一体化方面采用较多的是基于美国VISTAGY 公司在CATIA 软件平台上开发用于复合材料制造和分析的FiberSIM 软件。

应用FiberSIM 软件可以设计结构铺层边界，在CATIA 软件中生成三维视图，并且可以将复合材料结构的三维铺层信息通过可展性分析后展开为二维铺层信息，生成CAD 文件，CAD 文件经铺层切割数据转换软件生成预浸料排料数据，在采用自动剪裁机控制软件进行预浸料自动剪裁及标识。

自动剪裁技术的应用取代了下料样板及手工下料，铺叠过程中再结合激光投影定位技术，将铺层的形状和纤维方向更准确的投影在模具上，可以提高铺叠的准确性。

2.自动化制造技术。

低成本的另一途径是发展复合材料自动化制造技术，如自动铺带技术（ATL ）、自动纤维铺放技术（AFP ），纤维缠绕和拉挤技术等，检测上采用C 扫描等快速无损检测方法可以大大更加生产效率，降低劳动力成本，也减小了人为因素的影响，提高产品质量的一致性。

自动铺带与自动铺丝的共同特点是铺贴速度快、质量可靠性高，特别是针对大型复合材料零件制造，其中自动铺带主要用于翼面等率曲较小的零件，由于预浸带较宽，其效率较高；自动铺丝则更适用于复杂形状结构，如机身、翼身融合体等，其适应范围宽，但效率逊于前者。

复合材料在飞机航空中的应用与发展学校：西安航空职业技术学院专业：金属材料与热处理技术学号：12806216**：**摘要复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一；复合材料构件的整体成型、共固化技术不断进展，复杂曲面构件不断扩大应用；复合材料的数字化设计，设计、制造一体化，以及基于三维模型铺层展开的专用设计／制造软件等技术的开发是先进复合材料发展的基本技术保障.复合材料在飞机航空中的应用与发展复合材料大量用于航空航天工业和汽车工业，特别是先进碳纤维复合材料用于飞机尤为值得注意。

不久前，碳纤维复合材料只能在军用飞机用作主结构，但是，由于技术发展的进步，先进复合材料已开始在民航客机止也应用作主结构，如机身、机翼等。

一．飞机结构用复合材料的优势现今新一代飞机的发展目标是“轻质化、长寿命、高可靠、高效能、高隐身、低成本”。

而复合材料正具备了上面的几个条件，成为实现新一代飞机发展目标的重要途径。

复合材料具有质轻、高强、可设计、抗疲劳、易于实现结构/功能一体化等优点，因此，继铝、钛、钢之后迅速发展成为四大飞机结构材料之一。

复合材料在飞机结构上的应用首先带来的是显著的减重效益，复合材料尤其是碳纤维复合材料其密度仅为1.6g/cm3左右，如等量代替铝合金，理论上可有42%的减重效果。

近年来随着复合材料技术的深入研究和应用实践的积累，人们清楚地认识到：复合材料在飞机结构上应用效益绝不仅仅是减重，而且给设计带来创新舞台，通过合理设计，还可提供诸如抗疲劳、抗振、耐腐蚀、耐久性和吸透波等其它传统材料无法实现的优异功能特性，可极大地提高其使用效能，降低维护成本，增加未来发展的潜力和空间。

尤其与铝合金等传统材料相比，可明显减少使用维护要求，降低寿命周期成本，特别是当飞机进入老龄化阶段后效果更明显，据说B787较之B767机体维修成本会降低30％，这在很大程度上应归功于复合材料的大量应用。

同时，大部分复合材料飞机构件可以整体成型，大幅度减少零件数目，减少紧固件数目，减轻结构质量，降低连接和装配成本，从而有效地降低了总成本，如F/A-18E/F零件数减少42%，减重158kg。

现代民用无人机复合材料机翼结构设计摘要飞机机翼是飞机的主要承受载荷的部位，机翼的结构性能会直接影响飞机的飞行性能。

随着飞机设计技术的快速成长，对飞机的航行时间以及载荷重量要求也越来越高。

复合材料属于一种新型的材料，具有重量轻、可设计强等特点。

复合材料结构可以整体成型，从而可以通过结构设计减少飞机的结构数量，使工艺更简单,在飞机机翼结构上采用复合材料设计能有效减轻重量。

目前飞机结构对复合材料的使用比例也越来越高，了解复合材料设计要求对飞机结构设计人员尤为重要。

我国疆域辽阔、人口众多，通过发展航空业可以减少人们出行和物流快递的时间，缓解地面交通压力，对我国的经济发展具有重要意义。

本文介绍了国内外复合材料在航空工业的使用现状，概括了复合材料的设计准则，讨论了复合材料飞机结构设计的好处。

结合在实习过程中的工作内容，以CATIA进行机翼结构的三维建模，绘制出机翼蒙皮、翼梁、翼肋数模，进行机翼结构设计分析，并展望该领域未来的发展前景。

关键词：飞机机翼飞机载荷复合材料飞行性能整体成型Composite wing structure design of civil uavABSTRACTAircraft wing is the main load bearing part of the aircraft, the structural performance of the wing will directly affect the flight performance of the aircraft. With the rapid development of aircraft design technology, the requirements of flight time and load weight are becoming higher and higher. Composite material is a new kind of material, which is light in weight and strong in design. Composite structure can be formed as a whole, which can reduce the number of aircraft structures through structural design, making the process easier, using composite design on the aircraft wing structure can reduce the weight. At present, the proportion of composite materials used in aircraft structure is also increasing, so it is particularly important for aircraft structural designers to understand the design requirements of composite materials. China has a vast territory and a large population. The development of the aviation industry can reduce the time for people to travel, logistics and express delivery, and relieve the traffic pressure on the ground, which is of great significance to the economic development of China. This paper introduces the application ofcomposite materials in aviation industry at home and abroad, summarizes the design criteria of composite materials, and discusses the advantages of structural design of composite materials for aircraft. Combined with the CATIA in the internship process to conduct the three-dimensional modeling of the wing, draw out the wing skin, the wing SPAR, the wing rib mathematical model, carry out the design and analysis of the wing structure, and look forward to the future development prospect of this field.Key words: aircraft wing aircraft load composite materialflight performance integral molding目录摘要 (I)ABSTRACT (I)1引言 (1)1.1设计目的和现实意义 (1)1.2复合材料机翼结构的发展过程 (2)1.2.1复合材料在国外航空公司的发展状况 (2)1.2.2我国复合材料飞机的发展状况 (2)2设计目标与设计要求制定 (3)2.1复合材料结构设计的一般原则 (3)2.1.1铺层设计原则 (3)2.1.2铺层比例 (3)2.2层合板设计 (4)2.3夹层板结构 (5)2.3.1面板 (5)2.3.2芯子 (6)2.3.3防水保护 (9)2.4开口设计准则 (10)2.5中、小开口的补强设计 (10)2.5.1大开口的补强设计 (11)3机翼总体布局 (11)3.1机翼主体结构 (11)3.2蒙皮设计 (12)3.2.1机翼上蒙皮设计 (13)3.2.2机翼下蒙皮设计 (13)3.3机翼梁设计 (14)3.4机翼肋设计 (16)3.4.1前肋 (16)3.4.2中肋 (17)3.4.3后肋 (18)4设计不足 (19)5结论 (19)5.1工作总结 (19)5.2工作展望 (19)参考文献 (20)致谢........................................................... 错误!未定义书签。

复合材料机翼盒段的设计、模态分析和试验随着第三代以及新一代先进歼击机的研制，机翼柔度越来越大，重量越来越轻，颤振边界离飞机包线越来越近。

某机翼模型根据相似理论设计，按1：7的比例进行缩比，并考虑风洞因子的作用，导出刚度比为1：122500，采用金属材料已不可能制造出缩比模型，必须研制一种低模量的材料，寻找新的结构相似颤振模型的设计、制造方法。

本文见复合材料设计技术与结构相似设计结合，将研制出的低模量复合材料，应用与复合材料机翼盒段模型的设计制造。

采用由特种纤维毡与树脂制成的低模量复合材料，其拉伸模量在4Gpa左右，设计、制造机翼盒段模型，对其进行模态分析，并进行了模态分析，验证了设计方法的正确性，为解决在低速风洞中实现高速飞机机翼颤振试验的技术问题奠定了基础。

1 机翼盒段的设计与模态分析盒段是机翼模型上的一部分，它的结构及几何尺寸如图1所示，按机翼的结构形式，设计梁、肋、蒙皮同时模拟飞机的外形和刚度分布，机翼的受力形式和传力路线都与真实结构相似。

盒段的设计依据是刚度等代设计，用复合材料层合板结构取代原来的各向同性金属结构并保证复合材料结构取代原结构时的结构刚度相等，为保持结构和传力的相似，机翼盒段由3根梁、5根肋和上下蒙皮组成，中间梁为工字型。

两边为槽型，中间3根肋为工字型，前后为槽型。

以承弯刚度和扭转刚度相似为依据，进行刚度等代设计，即保证复合材料结构与原金属结构缩比模型的EI和相等，它们分别表征截面的承弯刚度和抗扭刚度，其中，E为材料的杨氏模量；I为截面的轴惯性矩；Ω为闭室截面面积的两倍；s为沿闭室的自然坐标；G为材料的剪切模量；t为材料厚度。

图1 盒段及在机翼上位置（单位：mm）为了和真实结构的质量相似，在盒段上附加配重，配重分布如图2所示，根据刚度相似和质量相似的计算，建立有限元模型，进行模态分析，为了检验质量变化对模态的影响，建立了2个有限元模型，使用了2种不同的配重方案，相应的试验盒段也完成了2个，分别称作盒段1和盒段2.图2 模型的集中质量分布（单位：g）2 机翼盒段的制造根据刚度相似和质量相似的分析接偶，采用研制出的低模量复合材料，制造试验所需的2个盒段。

一、实验目的1. 了解机翼的基本结构和工作原理。

2. 掌握制作机翼模型的方法和技巧。

3. 通过实验，加深对空气动力学原理的理解。

4. 培养动手能力和团队协作精神。

二、实验原理机翼是飞机产生升力的关键部件，其设计直接影响飞机的性能。

根据伯努利原理，流体流速越大，压强越小。

当飞机模型飞行时，由于空气通过上表面的距离大于下表面的距离，上表面的流速就大，气压就变小，形成一个向上的压强差，使机翼获得一个向升起的动力。

三、实验材料1. 塑料板或纸板：用于制作机翼主体。

2. 弹簧或橡皮筋：用于模拟机翼弹性。

3. 轻质木棒或塑料棒：用于制作机翼骨架。

4. 胶水或胶带：用于固定和连接部件。

5. 尺子、剪刀、直尺、铅笔等工具。

四、实验步骤1. 设计机翼形状：根据实验要求，设计机翼的形状、尺寸和角度。

可以使用计算机辅助设计软件进行初步设计。

2. 制作机翼骨架：使用轻质木棒或塑料棒制作机翼骨架，确保骨架牢固且具有一定的弹性。

3. 制作机翼表面：使用塑料板或纸板制作机翼表面，注意上表面略微向上突起，前4分之1长较陡，后4分之3长较缓。

下表面一般是平的，或者略向内凹一些。

4. 组装机翼：将骨架和表面组装在一起，使用胶水或胶带固定。

5. 连接弹簧或橡皮筋：将弹簧或橡皮筋连接到机翼的一端，模拟机翼的弹性。

6. 测试和调整：将制作好的机翼模型放置在实验台上，进行飞行测试。

根据测试结果，调整机翼形状和角度，直至达到最佳性能。

五、实验结果与分析1. 实验结果：通过实验，成功制作了一台简易的机翼模型，并进行了飞行测试。

2. 结果分析：- 机翼形状和角度对飞行性能有显著影响。

适当调整机翼形状和角度，可以提高飞行稳定性和升力。

- 弹簧或橡皮筋的弹性对飞行性能也有一定影响。

适当调整弹性，可以使机翼在飞行过程中保持良好的姿态。

- 制作机翼模型的过程中，要注意材料的选用和加工精度，以确保模型的性能。

六、实验结论1. 通过本次实验，掌握了制作机翼模型的方法和技巧，加深了对空气动力学原理的理解。

高载质比的全复材无人机机翼结构设计与试验验证发表时间：2021-01-04T06:02:41.518Z 来源：《现代电信科技》2020年第13期作者：王维陶[导读] 机翼作为飞机上的主要承力结构，也大量地使用了复合材料，逐步出现了全复合材料机翼在无人机上的应用。

笔者的设计目标为尽可能提高全复合材料机翼的有效载荷与机翼质量之比（载荷／质量比，单位为Ｎ／ｇ）。

（航天神舟飞行器有限公司天津市 300300）摘要：无人机作为当今国际航空领域发展的一个热点，只有尽可能地降低结构重量，才能满足其低成本、长航时、大过载的要求。

机翼作为无人机主承力结构，承担了无人机大部分的气动载荷，是主要的升力部件，其结构性能对整个无人机的飞行性能起着决定性的作用。

因此，在保证结构强度的情况下，具有轻量化、高刚度特性的机翼结构是提高无人机各项性能的关键要素。

基于此，本文主要对无人机全复合材料机翼结构设计与试验验证进行分析探讨。

关键词：无人机；全复合材料；机翼结构设计；试验验证1前言机翼作为飞机上的主要承力结构，也大量地使用了复合材料，逐步出现了全复合材料机翼在无人机上的应用。

笔者的设计目标为尽可能提高全复合材料机翼的有效载荷与机翼质量之比（载荷／质量比，单位为Ｎ／ｇ）。

因此，首先建立一套能够有效预测全复合材料机翼破坏载荷的有限元模拟方法；然后，在此模拟方法的基础上，以载荷／质量比作为衡量机翼结构优劣的指标，设计并改进4种机翼结构布局形式（共包含多种不同铺层方式的机翼设计方案）；最终，获得具有较高承载效率的全复合材料机翼。

2 机翼结构设计为得到具有高结构承载效率的结构布局形式，建立并改进了１４种不同结构形式的全复合材料机翼，并为１４种结构形式赋予了不同的铺层方式，最终形成了１１７个机翼设计方案。

对１１７个机翼设计方案的数据进行统计处理，采用载荷／质量比的平均值以及最大值衡量该结构形式的承载效率，通过对比获得了较优的结构形式。

不同结构布局方案机翼的载荷／质量比如表1所示。

复合材料飞机机身工装模具一体化设计及验证薛继佳;李鹤;马少华【摘要】针对RXlE复合材料轻型飞机一体成型、胶结连接为主的工艺特性,进行了工艺方案的总体设计,包括装配顺序的确定和装配工装基准的选择等.其次,进行了一体化工装的结构设计,细化了制件模具的成型方案和结构零件的定位夹紧形式.最后,重新进行了尾翼、阻力板等较小部件制造,对一体化工装的实际使用进行了验证,类比分析了工装模具一体化的方案在复合材料结构轻型飞机机身上的技术可行性和先进性.研究成果可为复合材料飞机工装提供设计思路和参考.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2019(062)011【总页数】5页(P97-101)【关键词】复合材料;轻型飞机;成型模具;装配工装;一体化【作者】薛继佳;李鹤;马少华【作者单位】辽宁省通用航空研究院,沈阳110136;沈阳航空航天大学机电工程学院,沈阳110136;沈阳航空航天大学机电工程学院,沈阳110136【正文语种】中文飞机制造过程中需要采用多种成套工艺装备，工装的设计制造占用大量人力和财力。

飞机生产准备周期、工装制造成本占研制周期及研制成本相当大的比例。

现有的工装，特别是装配型架，占地面积大，制造周期长，使用复杂，导致整个飞机的生产周期长。

为减小装配过程中结构的变形并保证准确定位，飞机的装配工装一般采用刚性结构，一套工装只能用于一个对象的装配，因此，飞机生产过程中需要用到多套装配工装。

通过开展复合材料轻型飞机装配工装与成型模具一体化设计的研究，充分利用复合材料成型性好的优势[1-7]，将装配工序在成型模具中进行，可大幅度减少装配工装的数量，既可以减少工装的制造周期，又可以减少生产工序，缩短制造周期。

同时工装与成型模具一体化后，装配工作在成型模具中进行，重要零件可不脱模装配，因此可避免传统工艺脱模后装配零回弹所产生的误差；零件不脱模装配工装的基准即为成型模具，直至装配结束，基准不变，也可避免传统装配中多次定位造成的误差累计。