本發(fā)明屬于航空航天制造。

背景技術(shù)：

1、隨著航天航空領(lǐng)域?qū)Ω叱曀亠w行器飛行速度的需求日益增加，所制造的高超聲速飛行器也需要變得更加輕薄與小巧。為了解決飛行器減重瘦身過(guò)程中，儲(chǔ)油嚴(yán)重不足的問(wèn)題，往往采用集成燃料存儲(chǔ)功能與機(jī)翼及舵翼結(jié)構(gòu)功能于一體的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)可以有效地利用舵翼內(nèi)部空間，減輕整體重量，同時(shí)優(yōu)化燃料分布，提升飛行器的穩(wěn)定性和航程，是如今高超聲速飛行器的主要優(yōu)化和設(shè)計(jì)方向。

2、與傳統(tǒng)飛行器不同，高超聲速飛行器的機(jī)翼及舵翼會(huì)面臨更大的高熱環(huán)境與巨大的空氣動(dòng)力載荷。這些高溫?zé)岘h(huán)境帶來(lái)的材料熱膨脹、強(qiáng)度衰減與對(duì)油箱傳熱的問(wèn)題，對(duì)舵翼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與隔熱性能提出了較高的需求?，F(xiàn)有的隔熱結(jié)構(gòu)往往采用蜂窩板隔熱結(jié)構(gòu)，板筋隔熱結(jié)構(gòu)，柱狀隔熱結(jié)構(gòu)等，但是這些隔熱結(jié)構(gòu)都有著隔熱能力欠佳，熱橋無(wú)法避免，且重量過(guò)高的局限性。針對(duì)儲(chǔ)油機(jī)翼及舵翼的輕量化與防隔熱性能仍有很大的優(yōu)化與改進(jìn)的空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決現(xiàn)有的儲(chǔ)油機(jī)翼及舵翼結(jié)構(gòu)面對(duì)輕量化、高應(yīng)力協(xié)調(diào)與強(qiáng)隔熱需求的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼。

2、一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼，它由外蒙皮、中間隔熱層、穿孔懸浮油箱、多個(gè)支撐豎直柱、多個(gè)側(cè)邊協(xié)調(diào)柱及多個(gè)穿孔協(xié)調(diào)柱組成；所述的外蒙皮是由上外蒙皮、下外蒙皮及側(cè)外蒙皮組成的密封結(jié)構(gòu)；

3、所述的穿孔懸浮油箱中間設(shè)置多個(gè)孔洞；所述的穿孔懸浮油箱四周及上下表面與外蒙皮之間的間隙、穿孔懸浮油箱的孔洞均填充中間隔熱層，且多個(gè)支撐豎直柱、多個(gè)側(cè)邊協(xié)調(diào)柱及多個(gè)穿孔協(xié)調(diào)柱均設(shè)置于中間隔熱層內(nèi)；

4、所述的多個(gè)支撐豎直柱沿機(jī)翼/舵翼長(zhǎng)度方向分布在機(jī)翼/舵翼與機(jī)身連接端和穿孔懸浮油箱之間，且沿機(jī)翼/舵翼長(zhǎng)度方向中心線軸對(duì)稱排列成一行；所述的支撐豎直柱由頂部豎直柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)、底部豎直柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)及中間豎直柱組成，中間豎直柱兩端分別設(shè)置頂部豎直柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)及底部豎直柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)，且頂部豎直柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)、底部豎直柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)及中間豎直柱的橫截面中心重合；

5、所述的多個(gè)側(cè)邊協(xié)調(diào)柱沿機(jī)翼/舵翼寬度方向分布在穿孔懸浮油箱兩側(cè)，且沿機(jī)翼/舵翼長(zhǎng)度方向中心線軸對(duì)稱排列；

6、所述的多個(gè)穿孔協(xié)調(diào)柱設(shè)置在穿孔懸浮油箱的孔洞內(nèi)，且沿機(jī)翼/舵翼長(zhǎng)度方向中心線軸對(duì)稱排列；

7、所述的多個(gè)支撐豎直柱與上外蒙皮、下外蒙皮垂直連接，多個(gè)側(cè)邊協(xié)調(diào)柱及多個(gè)穿孔協(xié)調(diào)柱與上外蒙皮、下外蒙皮呈傾角連接。

8、本發(fā)明的有益效果是：

9、本發(fā)明提供了一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)/舵翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)油箱進(jìn)行挖孔，使連接的柱狀穿孔而過(guò)?？梢杂行П苊鈾C(jī)翼/舵翼外蒙皮與油箱之間的熱連接，最大程度上阻斷了熱的傳播，大幅提升了結(jié)構(gòu)的防隔熱能力。

10、本發(fā)明依托于穿孔油箱的結(jié)構(gòu)，將不同區(qū)域進(jìn)行劃分，讓其實(shí)現(xiàn)不同的功能，在關(guān)鍵受力區(qū)域可以通過(guò)穿孔避開(kāi)油箱，從而可以有效保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，大幅提升機(jī)翼/舵翼的應(yīng)力承載能力。同時(shí)，更合理的分布減少了柱狀的數(shù)量，進(jìn)一步的減小了機(jī)翼及舵翼的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)輕量化的同時(shí)進(jìn)一步提高了機(jī)翼及舵翼的抗載荷能力。

11、本發(fā)明用于一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼。

技術(shù)特征：

1.一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼，其特征在于它由外蒙皮(1)、中間隔熱層(2)、穿孔懸浮油箱(3)、多個(gè)支撐豎直柱(4)、多個(gè)側(cè)邊協(xié)調(diào)柱(5)及多個(gè)穿孔協(xié)調(diào)柱(6)組成；所述的外蒙皮(1)是由上外蒙皮(11)、下外蒙皮(12)及側(cè)外蒙皮(13)組成的密封結(jié)構(gòu)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼，其特征在于設(shè)機(jī)翼/舵翼的最大高度為h，所述的中間隔熱層(2)最薄位置的厚度為b，b≥0.18h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼，其特征在于所述的穿孔懸浮油箱(3)的孔洞邊緣與相鄰穿孔協(xié)調(diào)柱(6)的距離為c，c≥10mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼，其特征在于所述的中間豎直柱(43)的橫截面形狀為圓形、方形或多邊形；所述的頂部豎直柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)(41)及底部豎直柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)(42)的橫截面形狀為圓形；所述的頂部豎直柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)(41)、底部豎直柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)(42)的橫截面積為中間豎直柱(43)橫截面積的4倍～6倍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼，其特征在于設(shè)中間豎直柱(43)橫截面的最遠(yuǎn)端兩點(diǎn)的距離為d1，設(shè)機(jī)翼/舵翼的長(zhǎng)為l，d1＝(0.01～0.02)l；設(shè)中間豎直柱(43)距離機(jī)翼/舵翼與機(jī)身連接端的側(cè)外蒙皮(13)的長(zhǎng)度為d2，設(shè)機(jī)翼/舵翼的寬為d，d2＝(0.1～0.25)d；設(shè)相鄰中間豎直柱(43)的中心距離為d3，d3＝(5～15)d1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼，其特征在于多個(gè)穿孔協(xié)調(diào)柱(6)設(shè)置于穿孔懸浮油箱(3)的孔洞內(nèi)，單個(gè)孔洞內(nèi)穿孔協(xié)調(diào)柱(6)成n行×m列排列，n為偶數(shù)，且n≥2，m≥2，其中行為沿機(jī)翼/舵翼長(zhǎng)度方向的排列，列為沿機(jī)翼/舵翼寬度方向的排列，相鄰兩行的穿孔協(xié)調(diào)柱(6)呈相互交錯(cuò)分布；所述的穿孔協(xié)調(diào)柱(6)的傾斜角度為40°～80°；所述的穿孔協(xié)調(diào)柱(6)的橫截面為圓形、方形或多邊形；設(shè)穿孔協(xié)調(diào)柱(6)橫截面的最遠(yuǎn)端兩點(diǎn)的距離為f1，f1＝(0.2～0.6)d1。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼，其特征在于所述的側(cè)邊協(xié)調(diào)柱(5)與穿孔協(xié)調(diào)柱(6)行數(shù)相同，同行的側(cè)邊協(xié)調(diào)柱(5)與穿孔協(xié)調(diào)柱(6)的傾斜角度相同，且側(cè)邊協(xié)調(diào)柱(5)設(shè)置在穿孔協(xié)調(diào)柱(6)沿機(jī)翼/舵翼的長(zhǎng)度方向上。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼，其特征在于當(dāng)側(cè)邊協(xié)調(diào)柱(5)的傾斜角度為60°～80°，所述的側(cè)邊協(xié)調(diào)柱(5)由頂部協(xié)調(diào)柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)(51)、底部協(xié)調(diào)柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)(52)及中間斜柱(53)組成，且中間斜柱(53)兩端分別設(shè)置頂部協(xié)調(diào)柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)(51)及底部協(xié)調(diào)柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)(52)，所述的頂部協(xié)調(diào)柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)(51)或底部協(xié)調(diào)柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)(52)與中間斜柱(53)接觸面的中心距離均為d4，d4＝(0.1～1)d1；所述的頂部協(xié)調(diào)柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)(51)、底部協(xié)調(diào)柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)(52)及中間斜柱(53)的橫截面形狀及橫截面尺寸分別與頂部豎直柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)(41)、底部豎直柱應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)(42)及中間豎直柱(43)相同。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼，其特征在于當(dāng)側(cè)邊協(xié)調(diào)柱(5)的傾斜角度為40°～60°，所述的側(cè)邊協(xié)調(diào)柱(5)為中間斜柱(53)；所述的中間斜柱(53)的橫截面形狀及橫截面尺寸與中間豎直柱(43)相同。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼，其特征在于所述的多個(gè)支撐豎直柱(4)、多個(gè)側(cè)邊協(xié)調(diào)柱(5)及多個(gè)穿孔協(xié)調(diào)柱(6)的材質(zhì)均與外蒙皮(1)相同；帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼的最終服役環(huán)境溫度為t，750℃≥t≥400℃。

技術(shù)總結(jié)
一種帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼，本發(fā)明屬于航空航天制造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明要解決現(xiàn)有的儲(chǔ)油機(jī)翼及舵翼結(jié)構(gòu)面對(duì)輕量化、高應(yīng)力協(xié)調(diào)與強(qiáng)隔熱需求的問(wèn)題。帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼，它由外蒙皮、中間隔熱層、穿孔懸浮油箱、多個(gè)支撐豎直柱、多個(gè)側(cè)邊協(xié)調(diào)柱及多個(gè)穿孔協(xié)調(diào)柱組成。本發(fā)明用于帶有應(yīng)力協(xié)調(diào)臺(tái)的柱狀支撐配懸浮油箱機(jī)翼/舵翼。

技術(shù)研發(fā)人員：邵斌,高晨曦,宗影影,陳平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8