СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СТРИНГЕРНОЙ ПАНЕЛИ
METHOD OF PRODUCING INTEGRATED STRINGER PANEL

Изобретение относится к технологии изготовления панелей с интегрированным силовым набором и может быть использовано в производстве летательных и космических аппаратов.
Известен способ изготовления интегральной стрингерной панели из композитов (Composite Airframe Structures. Practical Design Information and Data, Michael C.Y. Niu, Conmilt Press Ltd., Hong Kong, 2005, 664 p., pp. 232-233).
Данный способ включает укладку листов преформы обшивки на пологую поверхность оснастки, раскрой листов препрега для изготовления преформ стрингеров, изготовление преформ каждого стрингера отдельно, установку преформ стрингеров на обшивку и фиксацию в заданном положении с образованием системы преформ стрингеров, совместное формование преформ обшивки и системы стрингеров с образованием интегральной стрингерной панели.
Недостатком является невысокая прочность соединения стрингеров с обшивкой, высокая трудоемкость получения преформы для системы отдельно расположенных стрингеров и фиксация каждой преформы на обшивке.
th
Известен способ изготовления интегральной стрингерной панели из композитов (Assessment of Structural Effect of Selective Stitching on Composite Skin-Stiffener Bonding, P. Linde, N. Heltsch et al., 28 Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, 23-28 September 2012, Paper ICAS 2012-8.9.1).
Данный способ включает изготовление преформы обшивки и отдельно преформ каждого стрингера с дальнейшим формованием. Для усиления прочности соединения стрингеров с обшивкой преформы последних дополнительно соединяют с преформой обшивки прошивкой нитью в поперечном направлении (такая прошивка носит названием «tufting»). Данный способ принят за прототип.
Недостатком данного способа является высокая трудоемкость получения преформы для системы отдельно расположенных стрингеров и фиксация каждой преформы в заданном положении. Кроме того, прошивка преформ нитями травмирует волокна стрингеров и приводит к снижению прочности панели.
Технический результат, на достижение которого направлен заявляемый способ, заключается в снижении трудоемкости получения преформы конструкции с одновременным повышением прочности интегральной стрингерной панели за счет повышения прочности соединения стрингеров с обшивкой.
Технический результат достигается тем, что по способу изготовления интегральной стрингерной панели, включающему образование обшивки из листов препрега, изготовление системы преформ стрингеров из других листов препрега, соединение системы преформ стрингеров с обшивкой с последующим формованием интегральной стрингерной панели, новым является то, что систему преформ стрингеров изготавливают из цельного листа препрега складыванием, для чего
- на лист препрега, предназначенный для изготовления системы преформ стрингеров, укладывают трансформируемую оправку в плоском состоянии,
- лист препрега вместе с трансформируемой оправкой помещают в вакуумный мешок, где создают вакуум, обеспечивающий прижим препрега к трансформируемой оправке и складывание трансформируемой оправки вместе с препрегом до конечного положения с образованием заданной системы преформ стрингеров,
затем после удаления вакуумного мешка систему преформ стрингеров вместе с трансформируемой оправкой укладывают плоской стороной на листы препрега, образующие обшивку, и осуществляют процесс формования с образованием интегральной стрингерной панели, после чего трансформируемую оправку удаляют.
На фиг. 1 и 2 показаны существующие способы изготовления стрингерной панели, где фиг. 1 (аналог) - схема изготовления стрингерной панели из отдельно изготовленных обшивки и стрингеров; фиг. 2 (прототип) - схема изготовления стрингерной панели, состоящей из отдельно изготовленных обшивки и стрингеров, с помощью прошивки.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 3-8, где фиг. 3 - трансформируемая оправка; фиг. 4-7 - этапы технологического процесса изготовления интегральной стрингерной панели; фиг. 8 - готовая интегральная стрингерная панель.
Здесь 1 - пластинчатые элементы, образующие стрингера панели; 2 - пластинчатые элементы, определяющие расстояние между стрингерами панели; 3 - соединительные шарниры; 4 - листы препрега, образующие систему преформ стрингеров; 5 - система преформ стрингеров; 6 - листы препрега, образующие обшивку; 7 - отвержденная система стрингеров после формования.
Способ изготовления интегральной стрингерной панели из композитов реализуют следующим образом. Трансформируемую оправку (фиг. 3), состоящую из пластинчатых элементов 1 и 2 и соединительных шарниров 3, в плоском состоянии укладывают на листы препрега 4, образующие систему преформ стрингеров (фиг. 4, а, б). Затем трансформируемую оправку вместе с листами препрега 4, образующими систему преформ стрингеров, помещают в вакуумный мешок, в котором создают вакуум, обеспечивающий прижим листов препрега 4 к трансформируемой оправке и их совместное складывание (фиг. 5, в) до конечного положения с образованием заданной системы преформ стрингеров 5 (фиг. 5, г). После удаления вакуумного мешка систему преформ стрингеров 5 вместе с трансформируемой оправкой укладывают плоской стороной на листы препрега, образующие обшивку 6 (фиг. 6, д, е). Затем осуществляют процесс формования, после чего трансформируемую оправку удаляют (фиг. 7). В результате получают интегральную стрингерную панель (фиг. 8).
Таким образом, данный способ изготовления интегральной стрингерной панели обеспечивает снижение трудоемкости изготовления конструкции за счет исключения операций раскроя при подготовке преформ стрингеров с одновременным повышением прочности интегральной стрингерной панели за счет повышения прочности соединения стрингеров с обшивкой путем формирования системы стрингеров из цельного листа армирующего материала без нарушения его целостности.