蜂窝夹层复合材料弹翼

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1、10.6.1导弹复合材料结构的选择原则1）承载较大、要求结构刚度好的大型主受力件宜用高强度或高模量碳纤维/树脂复合材料桁条结构型式。桁条和蒙皮可采用全胶接连接方式，如果采用胶—螺或胶—铆连接方式可获得更高的可靠性；2）承载较小的中型受力件，可采用碳纤维/树脂或混杂纤维/树脂复合材料面板、蜂窝夹芯结构。蜂窝有铝蜂窝、玻璃钢蜂窝和Nomex蜂窝。三种蜂窝都适用于全胶接的结构型式。虽然碳纤维和铝蜂窝之间存在介电腐蚀问题，但两者间可用胶膜隔离，而且铝蜂窝成形前可进行表面处理，这样可使它们不直接接触，即可解决介电腐蚀问题；3）刚度要求不大的小型结构件可采用玻璃钢面板、泡沫夹芯结构。4）结构要求高抗

2、冲击性能和断裂韧性时可采用玻璃钢纤维或凯芙拉纤维。若同时还要求高的比强度、比模量时，可采用碳纤维中加少量玻璃钢纤维或凯芙拉纤维的混合纤维；5）雷达罩结构要求有良好的透波性，可选用玻璃钢纤维或凯芙拉纤维/环氧树脂复合材料，也可用玻璃纤维/树脂复合材料面板、蜂窝夹心或泡沫夹心结构，而不能使用碳纤维。10.6.2复合材料弹/箭身结构应用较多的有三种结构：复合材料蒙皮桁条加筋壳、复合材料面板夹层结构壳体和复合材料网格加筋整体结构壳体。其中前两种结构在工程中已得到应用，复合材料网格加筋整体结构壳体正处于研制与发展阶段，由于这种结构属于整体结构，强度刚度好，质量轻，空间利用率高，加工和设计的整体化程

3、度最高，所以是一种很有应用前景的结构型式。（1）蒙皮桁条加筋壳在这种壳体中，蒙皮厚度应保证在使用载荷作用下不发生局部失稳，桁条的铺层：一般在外表面全包或半包±450铺层，在中间铺00层，这样可大大提高其轴向刚度和强度。桁条与对接框连接处，可采用两种连接方式：当桁条剖面不大，或者承载能力不大时，可采用桁条端面与对接框内表面直接接触的连接形式；当桁条面积较大，或者承载能力较大时，可采用桁条端面处增加肘板，并使肘板的外表面与框内表面相连。（2）复合材料面板夹层壳在此种结构中，复合材料蜂窝夹层结构应用较多。例如运城火箭“阿里安”1的头部整流罩倒锥高1700mm、半锥角100，是非金属蜂窝夹层结构

4、，上下面板厚1mm，用凯夫拉纤维制成，夹芯是玻璃钢纤维环氧树脂蜂窝，蜂格边长4mm、夹层总厚40mm。此段结构可以透过无线电波以适应内部设备工作的需要。又如某型号火箭的头部有效载荷整流罩是半锥角分别为250、150的双锥段的玻璃钢蜂窝夹层结构，上下面板厚0.8mm，用平纹玻璃布和低压钡酚醛树脂制成，夹芯壁厚0.2mm，用高硼无碱布和低压钡酚醛树脂制成，蜂格边长5mm，夹层总厚20mm，实际透波率在78%～98%之间。10.6.3复合材料翼面结构（1）单块式结构该结构形式是由蒙皮、筋条、肋和梁共同构成的受力盒段。一般蒙皮较厚，筋条（相当于长桁）较强，多肋。其中蒙皮主要受面内载荷，铺层情况由

5、面内载荷决定，一般采用/4层合板。弯矩引起的轴向载荷由筋条、梁缘条和蒙皮组成的壁板承受，因此筋条与缘条以00铺层为主。梁腹板可由所受剪力确定±450铺层数，再由泊松比或屈曲等其他要求确定900、00铺层数。各元件之间有用二次固化或机械连接，也有采用共固化工艺将不同的元件直接做成整体结构。（2）多墙（多梁）式结构因多墙（多梁）式结构形式能提供上、下蒙皮间较大的形心间距和较大的弯曲、扭转刚度而得到广泛应用。这种结构型式蒙皮较厚，有多个墙（或梁）。复合材料多梁式结构的优点是，可将其设计成一侧蒙皮（通常是下翼面蒙皮）与全高度复合材料梁（或墙）共固化成整体件，再把上蒙皮用高锁紧螺栓将它们装配在一起

6、。对小型翼面，在采用夹层蒙皮时，可以采用只布置梁肋的梁式结构，没有长桁或筋条。（3）全高度夹层结构对于某些薄翼型或楔形结构，可以采用全高度复合材料夹层结构，这样能大大减小层合板的连接孔和紧固件数量。特别是对某些受载较小的结构件，如果采用轻质纸蜂窝夹芯，既能够保证结构具有很好的刚度特性，又可使结构有更高的减重效益。图10.6.1为分散接头蜂窝夹层弹翼，它的蒙皮是变厚度的，在铆钉区蒙皮厚2.2mm，依次由1.8降到0.7和0.5mm。此结构比铆接翼减重15～30%。（4）复合材料厚蒙皮壁板整体结构和实心结构此类结构通常是在小型翼面或相对厚度较小的翼面上采用。例如碳纤维/树脂复合材料作外层，玻

7、璃钢作内部芯子的混合实心结构（图10.6.2）。上述各种导弹翼面结构中，蒙皮、梁（或墙）、肋等复合材料结构元件可以用实心层合结构，也可采用各种夹层结构，其材料可用预浸单向带，也可以用布，应视具体结构而定。1翼根2固体泡沫3蜂窝结构4蒙皮5翼刀图10.6.1分散接头式蜂窝夹层弹翼图10.6.2混合复合材料实心板10.6.4复合材料夹层结构翼面设计夹层结构由面板和芯材组成。按不同芯材可分为蜂窝夹层结构、泡沫塑料夹层结构及其他夹层结构。蜂