本發(fā)明屬于航空航天制造。

背景技術(shù)：

1、隨著航空航天技術(shù)的快速發(fā)展，高超聲速飛行器逐漸成為現(xiàn)代空天領(lǐng)域的重要研究對象。然而，高超聲速飛行器面臨著極端的空氣動力學(xué)載荷、熱環(huán)境以及結(jié)構(gòu)應(yīng)力挑戰(zhàn)。機翼及舵翼是高超聲速飛行器的重要控制部件，主要用于調(diào)整飛行姿態(tài)和航向。同時由于飛行器極端的輕量化與大油耗需求，往往需要采用儲油機翼及舵翼，從而使飛行器最大程度利用空間。因此，針對儲油機翼及舵翼的結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計和優(yōu)化變得尤為關(guān)鍵。

2、現(xiàn)有的儲油機翼及舵翼有蜂窩結(jié)構(gòu)、柱狀骨架連接結(jié)構(gòu)與多層復(fù)合板結(jié)構(gòu)等。這些結(jié)構(gòu)均有著各自的缺陷。蜂窩結(jié)構(gòu)重量過大，柱狀骨架連接結(jié)構(gòu)應(yīng)力承載能力較弱，多層復(fù)合板結(jié)構(gòu)隔熱能力欠佳。故迫切需要一種，可以同時滿足高承載能力與強隔熱能力的舵翼結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對更為復(fù)雜的高速飛行器服役環(huán)境需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決現(xiàn)有儲油機翼及舵翼在復(fù)雜航空航天環(huán)境下，高應(yīng)力承載能力不足與高溫下防隔熱能力欠佳的問題，而提供一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼。

2、一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼，它由豎直厚板、多列側(cè)邊桁梁、穿孔油箱、多個中間斜柱、翼外殼及隔熱填充組成；

3、所述的穿孔油箱中間設(shè)置多個孔洞；所述的穿孔油箱四周及上下表面與翼外殼之間的間隙、穿孔油箱的孔洞均填充隔熱填充，且豎直厚板、多列側(cè)邊桁梁及多個中間斜柱均設(shè)置于隔熱填充內(nèi)；

4、所述的豎直厚板由一個長厚板和多個短厚板組成，且長厚板設(shè)置于機翼/舵翼與機身連接端和穿孔油箱之間，并沿機翼/舵翼長度方向設(shè)置；設(shè)機翼/舵翼的長為l，寬為d，長厚板的長度為l，長厚板和機翼/舵翼與機身連接端之間的距離為d1，l＝l，d1＝(0.1～0.25)d；多個短厚板沿機翼/舵翼長度方向分布在長厚板與穿孔油箱之間，且沿機翼/舵翼長度方向中心線軸對稱排列成一行；

5、所述的多列側(cè)邊桁梁沿機翼/舵翼寬度方向分布在穿孔油箱兩側(cè)，且沿機翼/舵翼長度方向中心線軸對稱排列；每列側(cè)邊桁梁均由多個豎桿與多個斜桿組成；所述的長厚板上設(shè)置多個豎直凹槽，每列側(cè)邊桁梁一端端部的豎桿均嵌入長厚板的豎直凹槽內(nèi)，另一端位于機翼/舵翼的翼尾流線端處；

6、所述的多個中間斜柱設(shè)置在穿孔油箱的孔洞內(nèi)，且沿機翼/舵翼長度方向中心線軸對稱排列；

7、所述的豎直厚板及豎桿與翼外殼的上下面板垂直連接，斜桿及中間斜柱與翼外殼的上下面板呈傾角連接。

8、本發(fā)明的有益效果是：

9、本發(fā)明提供了一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼及舵翼結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)合現(xiàn)有的板筋結(jié)構(gòu)與多柱結(jié)構(gòu)復(fù)合成了新型機翼及舵翼結(jié)構(gòu)。其在大應(yīng)力的關(guān)鍵位置使用厚板以保留了板筋結(jié)構(gòu)的強應(yīng)力承載能力，在變形較大的區(qū)域使用多柱與桁梁結(jié)構(gòu)大幅降低了密度，同時有著一定的變形協(xié)調(diào)能力，還提高了結(jié)構(gòu)的防隔熱性能，實現(xiàn)機翼及舵翼的多功能優(yōu)化。

10、本發(fā)明通過引入橋梁中的桁梁結(jié)構(gòu)，一方面使桁梁與厚板形成十字榫，從而大幅提高了結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，更好的傳遞應(yīng)力；另一方面，在變形與應(yīng)力均較大的區(qū)域，桁梁結(jié)構(gòu)有著更大的應(yīng)力承載能力與應(yīng)變協(xié)調(diào)能力，并且還實現(xiàn)了減重，是一項極具創(chuàng)造性的突破。

11、本發(fā)明用于一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼。

技術(shù)特征：

1.一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼，其特征在于它由豎直厚板(1)、多列側(cè)邊桁梁(2)、穿孔油箱(3)、多個中間斜柱(4)、翼外殼(5)及隔熱填充(6)組成；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼，其特征在于所述的豎直厚板(1)的厚度為b，b≥0.015d。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼，其特征在于設(shè)短厚板(12)與穿孔油箱(3)的間距為c，c≥15mm，且短厚板(12)與穿孔油箱(3)相鄰的側(cè)面平行。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼，其特征在于每列側(cè)邊桁梁(2)中相鄰豎桿(21)的上下端由一個斜桿(22)連接，豎桿(21)兩側(cè)的斜桿(22)沿豎桿(21)左右對稱設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼，其特征在于設(shè)豎桿(21)與斜桿(22)的寬度均為d，d≥4mm；設(shè)相鄰豎桿(21)的距離為f，125mm≥f≥75mm；設(shè)豎桿(21)的數(shù)量為k，設(shè)斜桿(22)與相鄰豎桿(21)之間的夾角為θ，30°≥θ≥70°。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼，其特征在于設(shè)多列側(cè)邊桁梁(2)中，最外側(cè)側(cè)邊桁梁(2)與翼外殼(5)沿寬度方向的側(cè)面距離為d2，d2＝(1～2)d1；設(shè)多列側(cè)邊桁梁(2)中，相鄰兩列側(cè)邊桁梁(2)的間距為d3，d3＝(1～1.5)d2。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼，其特征在于所述的多個中間斜柱(4)設(shè)置于穿孔油箱(3)的孔洞內(nèi)，單個孔洞內(nèi)中間斜柱(4)成n行×m列排列，n為偶數(shù)，且n≥2，m≥2，其中行為沿機翼/舵翼長度方向的排列，列為沿機翼/舵翼寬度方向的排列，相鄰兩行的中間斜柱(4)呈相互交錯分布；設(shè)中間斜柱(4)的傾斜角度為α，40°≤α≤80°。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼，其特征在于所述的多個中間斜柱(4)的橫截面形狀均為圓形、方形或多邊形；設(shè)中間斜柱(4)橫截面的最遠端兩點的距離為f1，f1＝(0.2％～1.2％)l。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼，其特征在于設(shè)機翼/舵翼的最大高度為h，隔熱填充(6)的最小厚度為g，g≥0.18h。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼，其特征在于所述的豎直厚板(1)、多列側(cè)邊桁梁(2)及多個中間斜柱(4)均與翼外殼(5)的材質(zhì)相同；所述的儲油機翼/舵翼的最終服役環(huán)境溫度為t，700℃≥t≥350℃。

技術(shù)總結(jié)
一種板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/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)有儲油機翼及舵翼在復(fù)雜航空航天環(huán)境下，高應(yīng)力承載能力不足與高溫下防隔熱能力欠佳的問題。板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼，它由豎直厚板、多列側(cè)邊桁梁、穿孔油箱、多個中間斜柱、翼外殼及隔熱填充組成。本發(fā)明用于板柱與桁梁混合支撐的儲油機翼/舵翼。

技術(shù)研發(fā)人員：宗影影,高晨曦,邵斌,陳平
受保護的技術(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