專利名稱：飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛行器如飛機(jī)的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)及制造方法，適應(yīng)于航空航天領(lǐng)域所有重于空氣的飛行器。
目前，在飛行器如飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，均采用非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，為了降低飛機(jī)的重量并滿足其安全使用的要求，人們對(duì)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出高比強(qiáng)度的材料作出了不懈的努力，取得了顯著的成效。但飛機(jī)的發(fā)展，對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料提出了更高的要求。未來(lái)的大型客機(jī)，載客將達(dá)1000人以上甚至更多，龐大的結(jié)構(gòu)，僅是機(jī)艙增壓的內(nèi)外壓差使機(jī)身承受巨大膨脹力，就使其隨時(shí)處于爆炸的危險(xiǎn)之中，因此不得不在設(shè)計(jì)上加大安全系數(shù)。而現(xiàn)在的機(jī)體結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)，主要表現(xiàn)在抗拉強(qiáng)度、剛度和抗疲勞強(qiáng)度的不足，因?yàn)樗臋C(jī)體在結(jié)構(gòu)上連接交點(diǎn)太多，應(yīng)力分布又非常復(fù)雜，各種梁、框、椽條、桁條、接頭件及蒙皮的交點(diǎn)孔都是應(yīng)力高度集中的地方，任何設(shè)計(jì)制造及材料上的缺陷，甚至工藝上的一個(gè)機(jī)械標(biāo)記或蒙皮被劃傷，都能引起疲勞破壞而導(dǎo)致災(zāi)難性后果。況且各種構(gòu)件均為一整體件，必須承受交變載荷，應(yīng)力分布極不均勻，存在應(yīng)力高度集中點(diǎn)，這就給設(shè)計(jì)制造和疲勞實(shí)驗(yàn)帶來(lái)很大的困難，而且構(gòu)件如椽條、桁條，接頭件，蒙皮上的連接孔，本身就破壞了結(jié)構(gòu)的整體性，使其抗拉強(qiáng)度降至低于最弱部位的強(qiáng)度以下，抗疲勞強(qiáng)度的下降就更明顯。連接的不同方法也使構(gòu)件強(qiáng)度降低，如鉚接，在鉚釘連接后，使鉚釘孔產(chǎn)生一個(gè)向四周膨脹的拉應(yīng)力，這種拉應(yīng)力對(duì)構(gòu)件在交變載荷下的抗疲勞強(qiáng)度極為不利。如英國(guó)1954年接連兩次失事的慧星號(hào)客機(jī)，就是因?yàn)闄C(jī)身與機(jī)翼連接處蒙皮上的鉚釘孔處有疲勞裂紋所致。即使是現(xiàn)在，飛機(jī)空中解體事故也是時(shí)有發(fā)生，而僅對(duì)蒙皮表面拋丸和鉚孔周邊強(qiáng)化是解決不了問(wèn)題的。機(jī)體結(jié)構(gòu)的剛度不足，會(huì)使蒙皮起皺或與其它結(jié)合部位產(chǎn)生微動(dòng)磨損，導(dǎo)致機(jī)艙特別是油箱的密封被破壞，這也是飛機(jī)制造中的一個(gè)難題。
傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于減輕結(jié)構(gòu)重量，潛力已經(jīng)不大了。如美國(guó)的F-22戰(zhàn)斗機(jī)的各段機(jī)身大梁，是采用少量搭接的方式進(jìn)行連接的，這種方式是通過(guò)前段機(jī)身的大梁向后延伸穿過(guò)后段機(jī)身的隔框來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣就能降低接頭處的雙重隔框的重量，但是這種方法的連接因?yàn)檫€存在大梁，而且機(jī)身隔框的上部還得承受拉力，所以對(duì)于結(jié)構(gòu)減重，效果并不顯著。
復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度等許多優(yōu)點(diǎn)，但也有一些明顯的缺點(diǎn)，如強(qiáng)度差別過(guò)于懸殊的各向異性，容易受潮產(chǎn)生分層、質(zhì)地較脆，受外物沖擊損傷后用肉眼幾乎看不出來(lái)，而且這種損壞一旦出現(xiàn)在一些關(guān)鍵部位，就可能引起災(zāi)難性的后果。這種外物沖擊雖然可以采用一些防范措施來(lái)對(duì)付，但總不能完全消除，只好進(jìn)行反復(fù)修理。但復(fù)合材料的修理不象金屬材料那樣簡(jiǎn)單，其結(jié)果維修成本很高，反而抵消了它的優(yōu)越性，致使某些飛機(jī)的零部件不得不又采用金屬材料。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械零件的破壞，50％-90％是疲勞破壞，特別對(duì)于飛機(jī)，疲勞破壞的影響更大，而現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法無(wú)法從根本上解決疲勞強(qiáng)度特別是復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度問(wèn)題，即使進(jìn)行全尺寸疲勞試驗(yàn)也是如此。
金屬材料通過(guò)熱處理和其它工藝處理，可以使其抗拉強(qiáng)度成倍提高，抗疲勞強(qiáng)度的效果就更加顯著。但材料熱處理后強(qiáng)度提高，硬度也相應(yīng)提高，難以進(jìn)行機(jī)加工。同時(shí)，熱處理后的內(nèi)應(yīng)力和產(chǎn)生裂紋的可能性很大，對(duì)缺口的敏感性也大，特別對(duì)于大型、復(fù)雜，薄壁零件，通過(guò)工藝措施來(lái)提高其強(qiáng)度的潛力很有限，而這種構(gòu)件在飛行器中是很普遍的。
變后掠翼能解決飛機(jī)低速飛行的升力和高速飛行激波阻力的矛盾，使飛行更安全和經(jīng)濟(jì)，也能減小存放空間，特別是艦載飛機(jī)，但也帶來(lái)了結(jié)構(gòu)重量的增加和可靠性降低等問(wèn)題，斜翼機(jī)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，重量輕，但其機(jī)翼與機(jī)身的連接剛度差，容易產(chǎn)生振動(dòng)，同時(shí)因機(jī)翼一邊前掠，一邊后掠，使左右氣動(dòng)特性發(fā)生變化，對(duì)飛機(jī)的操縱和安全性能都有影響。因此它們都未能解決可掠動(dòng)機(jī)翼的連接強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)和結(jié)構(gòu)增重及飛機(jī)性能等問(wèn)題，使變后掠翼飛機(jī)無(wú)法廣泛應(yīng)用。
前掠翼飛機(jī)能使高速和低速飛行性能得到解善，但目前材料的強(qiáng)度又難以解決前掠翼的彈性發(fā)散問(wèn)題，使它的研究和探索停滯不前。
飛機(jī)的結(jié)構(gòu)從靜強(qiáng)度、安全壽命、破損安全、損傷容限發(fā)展到以可靠性為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法，但最終在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高的同時(shí)重量也同時(shí)增加，這就迫使人們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)高比強(qiáng)度的材料，但是直至目前，高比強(qiáng)度材料的應(yīng)用，使其代價(jià)與效果總是同步增長(zhǎng)，甚至代價(jià)的增長(zhǎng)往往大于效果的增長(zhǎng)，從而使它的普遍應(yīng)用很困難。
飛機(jī)越來(lái)越向大型、遠(yuǎn)程、高速的方向發(fā)展，這就要求其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度高、重量輕、推重比大、安全可靠、使用壽命長(zhǎng)、造價(jià)低，尤其在結(jié)構(gòu)的抗疲勞、防斷裂和意外破壞等方面，始終成為制約航空工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要障礙。幾十年來(lái)，飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)循序漸進(jìn)，未能有一次突破性的進(jìn)展。顯然，在飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，存在一種技術(shù)偏見(jiàn)，它引導(dǎo)人們不去考慮其它方面的可能性，阻礙該技術(shù)領(lǐng)域的研究與發(fā)展?？磥?lái)，要解決飛機(jī)結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題，必須尋求另外的途徑。
本發(fā)明的目的是提供一種飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)及制造方法，它是在飛行器如飛機(jī)的載荷結(jié)構(gòu)中，采用由預(yù)拉件和預(yù)壓件或加填充材料組成的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)來(lái)組成整個(gè)載荷結(jié)構(gòu)，并使這種載荷結(jié)構(gòu)在制造、裝配或使用時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)大于其最大許用應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力，從而提高了飛機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度，特別是提高抗疲勞強(qiáng)度和防斷裂性能，同時(shí)也降低結(jié)構(gòu)重量和制造、使用成本。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種變后掠翼飛行器如飛機(jī)的載荷結(jié)構(gòu)中，采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和在掠動(dòng)機(jī)構(gòu)中采用柔性預(yù)應(yīng)力連接，解決了掠動(dòng)機(jī)構(gòu)的連接強(qiáng)度，剛度和抗疲勞強(qiáng)度問(wèn)題，防止外翼振動(dòng)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，在飛行器如飛機(jī)的各種梁、框架、機(jī)身結(jié)構(gòu)、中央翼盒、平尾、垂尾、縱向長(zhǎng)桁、徑向桁條、椽條、掛架、整體壁板、地板，發(fā)動(dòng)機(jī)中的風(fēng)扇葉片、作動(dòng)筒、各類軸、樞軸、安定面、舵，襟翼以及變后掠翼的掠動(dòng)連接機(jī)構(gòu)等載荷構(gòu)件中，全部或部分采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件包括預(yù)拉件和預(yù)壓件或加填充料構(gòu)成上述載荷構(gòu)件，并使其在制造、裝配或使用時(shí)產(chǎn)生一個(gè)大于其最大許用應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力，其預(yù)拉件置于預(yù)壓件之中或包容預(yù)壓件，預(yù)拉件為用高強(qiáng)度鋼、鈦合金、鋁合金和其它合金的金屬材料或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成的預(yù)拉圈、拉桿、鉚式拉桿、纜繩、管材、布、網(wǎng)、帶、拉筋、絲、格柵、骨架或雙金屬中的一種金屬材料，其形狀是根據(jù)飛機(jī)載荷構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和承力要求而確定的，預(yù)壓件為由金屬材料或基體復(fù)合材料制成上述載荷構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體，在結(jié)構(gòu)中，預(yù)拉件被預(yù)緊，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，其伸出端與其它構(gòu)件連接。預(yù)拉件和預(yù)壓件之間充滿填充料而成一整體，填充料全部或部分包容預(yù)拉件，預(yù)壓件通過(guò)填充料或直接包容預(yù)拉件或被預(yù)拉件包容而結(jié)合成一個(gè)整體，與其它構(gòu)件的連接主要為孔連接，由這種預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)組成整體飛行器的載荷結(jié)構(gòu)，并使這種載荷結(jié)構(gòu)在制造、裝配或使用時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)大于其最大許用應(yīng)力小于其屈服強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力而成為預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，使結(jié)構(gòu)中復(fù)雜無(wú)序的交變載荷分解為有序的拉力、壓力并分別由不同的構(gòu)件來(lái)承受。在結(jié)構(gòu)中，預(yù)拉件產(chǎn)生預(yù)拉力，承受預(yù)壓力和外拉力，預(yù)壓件承受預(yù)拉力和外壓力，填充料把二者結(jié)合成一個(gè)整體，并使結(jié)構(gòu)保持預(yù)應(yīng)力，或預(yù)拉件與預(yù)壓件直接接合構(gòu)成一個(gè)整體預(yù)應(yīng)力構(gòu)件。當(dāng)構(gòu)件產(chǎn)生外拉力時(shí)，就會(huì)被存在于預(yù)拉件上的預(yù)壓力抵消；當(dāng)構(gòu)件產(chǎn)生外壓力時(shí)，就會(huì)被存在于預(yù)壓件上的預(yù)拉力抵消，所以，只要作用于構(gòu)件上的外力小于它的最大預(yù)應(yīng)力(即預(yù)應(yīng)力大于其最大許用應(yīng)力)，構(gòu)件就不再承受交變載荷，從而避免了同一構(gòu)件因承受交變載荷而導(dǎo)致的疲勞破壞，同時(shí)也減小了載荷的交變份量，而使交變份量有時(shí)能使載荷成倍增加。
本發(fā)明提供的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)有如下形式預(yù)拉圈預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)它是在環(huán)形的機(jī)身隔框外設(shè)一臺(tái)階，隔框?yàn)轭A(yù)壓件，臺(tái)階上包容一個(gè)金屬的無(wú)接頭環(huán)形預(yù)拉圈作預(yù)拉件，并與其過(guò)盈配合，預(yù)拉圈加熱后壓入隔框的臺(tái)階上，冷卻后即使隔框產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，從而增加了隔框的強(qiáng)度和剛度。
鉚式拉桿預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)它是采用金屬材料制成的超長(zhǎng)的鉚釘式樣的鉚式拉桿作預(yù)拉件，金屬材料制成的套管和框架作預(yù)壓件，加熱的鉚式拉桿置于預(yù)壓件中，兩端伸出預(yù)壓件鉚合成整體載荷構(gòu)件，鉚式拉桿冷卻后收縮，即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
拉桿式預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)由一種用金屬材料制成超長(zhǎng)的單頭或雙頭螺栓結(jié)構(gòu)的拉桿作預(yù)拉件，其形狀有直形、具有大小頭或中間帶肋的直形、環(huán)形、半環(huán)形等，預(yù)壓件是由金屬材料或非金屬基體復(fù)合材料制成的各種梁和框、縱向長(zhǎng)桁、椽條、整體機(jī)翼、平尾、垂尾、中央翼盒等構(gòu)件，組成機(jī)體結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)外形。預(yù)拉件置于預(yù)壓件之中，或包容預(yù)壓件，其螺紋部分伸出預(yù)壓件與其它構(gòu)件連接，在二者之間注滿填充料使之結(jié)合成一整體，或用基體復(fù)合材料制成的預(yù)壓件包容預(yù)拉件直接制成構(gòu)件整體，在構(gòu)件成型時(shí)把預(yù)拉件預(yù)緊，采用常溫或高溫固化法使填充料和基體復(fù)合材料固化，固化過(guò)程中必須保持預(yù)緊力，填充料或復(fù)合材料固化后即保持永久預(yù)應(yīng)力。對(duì)于超長(zhǎng)的構(gòu)件或連接，可以采用分段預(yù)緊，分段固化的辦法來(lái)增強(qiáng)預(yù)緊力，當(dāng)采用高溫固化法時(shí)，預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)必須大于預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)。
纜繩式預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，它包括由金屬或纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制成的纜繩或變徑纜繩作預(yù)拉件，由金屬或基體復(fù)合材料制成的梁、框、縱向長(zhǎng)桁、椽條、中央翼盒、機(jī)翼、平尾、垂尾、翼身融合體等構(gòu)件組成的機(jī)體結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)外形作預(yù)壓件，纜繩置于預(yù)壓件之中或于二者之間加滿填充料結(jié)合成一個(gè)整體，纜繩作為預(yù)拉件或包容預(yù)壓件，或纜繩與基體復(fù)合材料制成的預(yù)壓件直接合成一個(gè)整體，在構(gòu)件制造或裝配時(shí)，纜繩被填充料或復(fù)合材料包容并被預(yù)緊，采用常溫或高溫固化法使填充料和基體復(fù)合材料固化，固化后即使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力，當(dāng)采用高溫固化法時(shí)，預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)必須大于預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)。
金屬/復(fù)合材料預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，它包括由金屬材料制成的纜繩、拉桿、管材、絲材、網(wǎng)、格柵作預(yù)拉件，由金屬材料制成的骨架或由基體復(fù)合材料制成的各種梁和框、整體機(jī)翼、中央翼盒、翼身融合體、平尾、垂尾、整體壁板、地板、樞軸、風(fēng)扇葉片等組成的機(jī)體結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)外形的構(gòu)件作預(yù)壓件，預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)大于預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)，預(yù)拉件被預(yù)壓件包容或包容預(yù)壓件。其制作方法根據(jù)構(gòu)件形狀和承力要求，把預(yù)拉件制成一個(gè)上述構(gòu)件的承力骨架，并與其它相關(guān)的構(gòu)件一起置于預(yù)成型模具內(nèi)，并預(yù)留連接件和連接孔，用預(yù)拉機(jī)構(gòu)把預(yù)拉件預(yù)緊，采用常溫或高溫成型法成型。采用常溫成型時(shí)，即構(gòu)件處于室溫再預(yù)緊，把基體復(fù)合材料注入預(yù)成型模具內(nèi)成型固化，對(duì)于薄壁構(gòu)件，則把基體復(fù)合材料制成坯與骨架一起置入預(yù)成型模具內(nèi)再預(yù)緊，待復(fù)合材料固化后，即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力；采用高溫固化法時(shí)，預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)必須大于預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)，成型時(shí)把整個(gè)構(gòu)件加熱至適當(dāng)溫度，預(yù)拉件膨脹伸長(zhǎng)后再預(yù)緊，保溫一段時(shí)間，侍基體復(fù)合材料固化后即和預(yù)拉件結(jié)合成一個(gè)整體，預(yù)拉件冷卻收縮，即使構(gòu)件產(chǎn)生很大的永久預(yù)應(yīng)力。必要時(shí)，在基體復(fù)合材料中摻入短金屬絲或變形結(jié)構(gòu)的短金屬絲。
熱膨脹預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片，它是用金屬材料制成的風(fēng)扇葉片夾芯或骨架作預(yù)壓件或預(yù)拉件，由金屬材料或纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制成的風(fēng)扇葉片外層作預(yù)拉件或預(yù)壓件，預(yù)拉件包容預(yù)壓件結(jié)合成風(fēng)扇葉片。當(dāng)夾芯或骨架材料的熱膨脹系數(shù)大于外層材料的熱膨脹系數(shù)，外層包容夾芯或骨架，把二者結(jié)合成一個(gè)整體，葉片使用時(shí)的溫升使夾芯或骨架膨脹伸長(zhǎng)時(shí)葉片即產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，適用于高溫環(huán)境中使用，當(dāng)夾芯或骨架材料的熱膨脹系數(shù)小于外層材料的熱膨脹系數(shù)時(shí)，通過(guò)熱處理產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，適用于低溫環(huán)境使用。
纖維增強(qiáng)復(fù)合預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，它包括由纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制成的纜繩、絲、網(wǎng)、布、帶作預(yù)拉件，基體樹(shù)脂復(fù)合材料制成的各種梁、框、中央翼盒、機(jī)身縱向長(zhǎng)桁、機(jī)翼、平尾、垂尾、蒙皮、地板、方向舵、襟翼、安定面、機(jī)頭、尾錐及螺旋漿作預(yù)壓件。預(yù)拉件被預(yù)壓件包容而接合成一個(gè)整體，組成上述構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)外形。其制作方法把預(yù)拉件按照構(gòu)件形狀和承力要求置于預(yù)成型模具內(nèi)，設(shè)立預(yù)拉機(jī)構(gòu)，注射或刷涂基體復(fù)合材料，把預(yù)拉件預(yù)緊，采用常溫或高溫成型法固化，待基體復(fù)合材料固化后，即使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力，當(dāng)采用高溫成型法固化法時(shí)，預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)不得大于預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)。
雙金屬預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，它包括由內(nèi)外兩層不同熱膨脹系數(shù)的雙金屬材料構(gòu)成的管材、棒材、絲材、扁形材制成的作動(dòng)筒、起落架外筒、槍炮管、軸、活塞、螺旋漿、風(fēng)扇葉片、彈簧等構(gòu)件，其內(nèi)、外層的金屬融合在一起，外層成圓周包容內(nèi)層，內(nèi)層或外層均可作預(yù)拉件或預(yù)壓件。根據(jù)構(gòu)件的形狀和承力要求制成飛行器的上述零件，通過(guò)熱處理即使構(gòu)件產(chǎn)生殘余預(yù)應(yīng)力。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，它是在變后掠翼飛機(jī)的掠動(dòng)連接機(jī)構(gòu)中，除采用凸耳連接外，還增加一套纜繩預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的柔性連接裝置，在結(jié)構(gòu)中，外翼與中央翼盒仍用凸耳連接，但它們不承受外拉力，承受外拉力的結(jié)構(gòu)是由設(shè)有翼根四角的纜繩。外翼采用纜繩作預(yù)拉件，基體復(fù)合材料作預(yù)壓件制成的整體預(yù)應(yīng)力構(gòu)件結(jié)構(gòu)，纜繩的兩端展向置入整體構(gòu)件即外翼內(nèi)，在翼根部留有一個(gè)封閉段，封閉段穿入中央翼盒的滑輪組內(nèi)并預(yù)緊產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，使外翼通過(guò)凸耳和轉(zhuǎn)圈的連接后緊靠在中央翼盒上，依靠作動(dòng)筒使外翼繞轉(zhuǎn)圈作前后掠動(dòng)，掠動(dòng)時(shí)外翼始終緊靠在中央翼盒上，纜繩始終承受外翼的外拉力，并被存在于其中的預(yù)應(yīng)力抵消，從而防止外翼的振動(dòng)，必要時(shí)，在外翼下邊設(shè)立加強(qiáng)纜繩。
上述結(jié)構(gòu)還可以采用纜繩對(duì)角連接左右外翼，即在外翼內(nèi)設(shè)置的纜繩各預(yù)留一段于翼根外，左外翼前邊的纜繩穿入設(shè)在中央翼盒上的滑輪內(nèi)與右外翼后邊的纜繩連接，右外翼前邊的纜繩與左外翼后邊的纜繩連接，于中央翼盒內(nèi)交叉把左右對(duì)稱的外翼連接在一起，再用設(shè)在中央翼盒上的張緊滑輪壓緊產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，當(dāng)外翼繞轉(zhuǎn)圈掠動(dòng)時(shí)，纜繩始終保持有預(yù)應(yīng)力，使外翼緊靠在中央翼盒上，防止外翼振動(dòng)，因外翼下邊承受的負(fù)荷比上邊大，可以加大下邊纜繩的強(qiáng)度或增設(shè)加強(qiáng)纜繩。
飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的另一個(gè)特點(diǎn)是各個(gè)構(gòu)件的連接是依靠預(yù)拉件互相交叉來(lái)完成的，取消了接頭件，從而避免的關(guān)鍵接頭件存在高應(yīng)力區(qū)的缺陷，使結(jié)構(gòu)更為可靠，而且它的預(yù)應(yīng)力是均勻地分布在構(gòu)件的每一點(diǎn)上并被固定，不會(huì)因?yàn)橐惶幍钠茐亩蛊渌课荒呐率窍噜彶课坏念A(yù)應(yīng)力減弱或消失。
飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的制造方法是由預(yù)拉件和預(yù)壓件或加填充料組成飛行器的載荷結(jié)構(gòu)，在制造、裝配或使用時(shí)，把預(yù)拉件置于預(yù)壓件之中或包容預(yù)壓件，用預(yù)設(shè)的預(yù)拉件機(jī)構(gòu)將預(yù)拉件預(yù)緊，再于二者之間填滿填充料或先填滿填充料再預(yù)緊預(yù)拉件，或在填滿填充料的過(guò)程中置入預(yù)拉件，采用常溫或高溫成型法固化填充料或預(yù)壓件基體復(fù)合材料，使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，采用常溫成型法時(shí)，使整個(gè)構(gòu)件置于室溫內(nèi)固化，固化的過(guò)程中預(yù)拉件始終預(yù)緊，采用高溫成型法時(shí)，其預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)必須大于預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)，制作時(shí)，把整個(gè)構(gòu)件加熱，保溫一段時(shí)間，并保持預(yù)緊力，待復(fù)合材料固化后再冷卻，預(yù)拉件收縮使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力。在制造、裝配或使用時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)大于其最大許用應(yīng)力小于其屈服強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)中復(fù)雜無(wú)序的交變載荷分解為有序的拉力、壓力并由不同的構(gòu)件承受，其中預(yù)拉件承受預(yù)壓力和外拉力，預(yù)壓件承受預(yù)拉力和外壓力，填充料把二者結(jié)合成一整體，并使結(jié)構(gòu)保持預(yù)緊力。
當(dāng)預(yù)拉件由金屬材料或纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制成，預(yù)壓件由基體復(fù)合材料制成時(shí)其制造方法是按照構(gòu)件形狀和承力要求，把預(yù)拉件制成承力骨架與其它相關(guān)件及連接件一起置入預(yù)成型模具中，用預(yù)設(shè)的預(yù)緊機(jī)構(gòu)預(yù)緊預(yù)拉件，將基體復(fù)合材料注滿于預(yù)成型模具內(nèi)，采用常溫或高溫成型法固化基體復(fù)合材料，固化過(guò)程中預(yù)拉件始終保持預(yù)緊力，固化后構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力，必要時(shí)，基體復(fù)合材料中摻入短金屬絲。
當(dāng)預(yù)拉件由金屬或纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料材料，預(yù)壓件由基體復(fù)合材料制成時(shí)，其制造方法是按照構(gòu)件形狀和承力要求把預(yù)拉件制成承力骨架，按照構(gòu)件的形狀用基體復(fù)合材料包容預(yù)拉件和其它相關(guān)件及連接件作為預(yù)壓件制成坯置入預(yù)成型模具中，用預(yù)設(shè)的預(yù)緊機(jī)構(gòu)預(yù)緊預(yù)拉件，采用常溫或高溫成型法固化基體復(fù)合材料，固化過(guò)程中預(yù)拉件始終保持預(yù)緊力，固化后構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力，必要時(shí)，基體復(fù)合材料中摻入短金屬絲。
飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片由一橫截成為波浪形的金屬骨架作預(yù)壓件或預(yù)拉件，基體復(fù)合材料作預(yù)拉件或預(yù)壓件，其制作方法增強(qiáng)纖維穿入骨架的孔和縱向增強(qiáng)纖維相連，之后基體復(fù)合材料包容金屬骨架成一整體構(gòu)件，將整體構(gòu)件放入預(yù)成型模具中，采用常溫或高溫成型法固化基體復(fù)合材料。
飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片由金屬制成的葉片夾芯和葉片外層組成時(shí)，葉片外層包容葉片夾芯，其組成葉片外層和葉片夾芯材料的熱膨脹系數(shù)不同，當(dāng)葉片夾芯的熱膨脹系數(shù)大于外層的熱膨脹系數(shù)時(shí)，夾芯為預(yù)壓件，外層為預(yù)拉件，使用的溫升使夾芯膨脹產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力；當(dāng)葉片夾芯的熱膨脹系數(shù)小于外層的熱膨脹系數(shù)時(shí)，夾芯為預(yù)拉件，外層為預(yù)壓件，通過(guò)熱處理構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
用于制作飛行器的作動(dòng)筒、起落架外筒、槍炮管、軸、活塞、拉桿、螺旋漿、板簧等的雙金屬預(yù)應(yīng)力管材、棒材、絲材及扁型材，由外層和內(nèi)層構(gòu)成，外層包容內(nèi)層無(wú)明顯分界面，內(nèi)、外層熱膨脹系數(shù)不同，通過(guò)熱處理使構(gòu)件產(chǎn)生殘余預(yù)應(yīng)力。
根據(jù)上述說(shuō)明，飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)及制造方法，解決了目前飛機(jī)存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、應(yīng)力分布不均勻、存在應(yīng)力集中點(diǎn)、疲勞強(qiáng)度低、交變載荷大、容易發(fā)生斷裂、制造工藝復(fù)雜、精度要求高、成本高的缺點(diǎn)，它能提高飛機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，解決抗疲勞、防斷裂問(wèn)題，充分利用各種材料的不同特性達(dá)到不同的承力目的，能充分利用各種工藝措施使構(gòu)件達(dá)到其材料的最佳強(qiáng)度，它加工制造容易，材料利用率高，其中的抗拉件為一個(gè)整體，消除結(jié)合槽口和交點(diǎn)孔，從而避免了應(yīng)力集中，特別是纜繩結(jié)構(gòu)，由于所獨(dú)具的結(jié)構(gòu)特性及本身的阻尼作用，使它具有很高的抗疲勞、抗沖擊、防斷裂性能，并可隨意改變受力方向，由于尺寸效應(yīng)及制造工藝的關(guān)系，預(yù)拉件存在制造缺陷的可能性極小，因此不必考慮損傷容限即可達(dá)到無(wú)限壽命設(shè)計(jì)的要求，模型試驗(yàn)證明，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)能降低飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量20％以上，其中雙重機(jī)身隔框減重可達(dá)50％以上，抗疲勞強(qiáng)度可成倍提高。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明

圖1是實(shí)施例之一圓截面機(jī)身客機(jī)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示結(jié)構(gòu)A-A的剖視圖；圖3是中央翼盒與機(jī)身隔框，機(jī)翼平面連接示意圖；圖4是圖3所示的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖5是預(yù)拉圈預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的機(jī)身隔框結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是鉚式拉桿預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的中央翼盒結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6的R-R側(cè)視圖；圖8是拉桿預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的機(jī)身隔框結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖8所示結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖10是拉桿預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的拱形機(jī)械框架結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是圖10所示結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖12是拉桿整體機(jī)翼結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是圖12所示結(jié)構(gòu)的S-S俯視剖面示意圖；圖14是拉桿預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)組合翼梁的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15是圖14所示結(jié)構(gòu)B-B剖視圖；圖16是縱向拉桿預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)機(jī)身連接示意圖；圖17是縱向纜繩預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)機(jī)身連接示意圖；圖18是纜繩預(yù)應(yīng)力翼身融合體結(jié)構(gòu)示意圖；圖19是圖18所示結(jié)構(gòu)C-C剖面圖；圖20是圖18所示結(jié)構(gòu)的平面示意圖；圖21是整體機(jī)身隔框預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖22是圖21所示結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖23是整體翼身融合體纜繩預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖24是地板梁纜繩預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖25是起落架支承纜繩預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖26是圖25所示結(jié)構(gòu)D-D的剖視圖；圖27是變徑纜繩椽條和變徑纜繩結(jié)合預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖28是整體壁板預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖29是圖28所示結(jié)構(gòu)E-E的剖面圖；圖30是圖28所示結(jié)構(gòu)F-F的剖視圖；圖31是雙層金屬套管復(fù)合材料樞軸預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖32是單層金屬套管復(fù)合材料樞軸預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖33是發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖34是圖33所示結(jié)構(gòu)G-G的剖視圖；圖35是雙金屬風(fēng)扇葉片預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖36是圖35所示結(jié)構(gòu)H-H的剖視圖；圖37是雙金屬管材預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖38是雙金屬棒材或絲材預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖39是雙金屬扁形材預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖40是變后掠翼的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的連接示意圖；圖41是掠動(dòng)機(jī)構(gòu)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖42是掠動(dòng)機(jī)構(gòu)(另一實(shí)施例)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖43是纜繩式復(fù)合材料整體中央翼盒預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖44是圖43所示結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖45是圖43所示結(jié)構(gòu)P-P的剖視圖；圖46是整體可掠動(dòng)外翼預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖；圖47是圖46所示結(jié)構(gòu)Q-Q的剖視圖；機(jī)身隔框1，中央翼盒2，徑向桁條3，縱向長(zhǎng)桁4，縱向地板梁5，機(jī)身前隔框6，橫向地板梁7，加強(qiáng)翼梁8，起落架支承梁9，發(fā)動(dòng)機(jī)10，發(fā)動(dòng)機(jī)掛架11，翼梁12，翼肋13，機(jī)身后隔框14，尾梁15，水平尾梁16，抗扭拉桿17，垂直尾梁18，整體壁板19，機(jī)身20，機(jī)翼21，纜繩22，鉚式拉桿23，框架24，變徑拉桿25，腹板26，椽條27，預(yù)拉圈28，套管29，雙旋向螺母30，環(huán)形拉桿31，拱形框架32，半環(huán)形拉桿33，基體復(fù)合材料34，金屬絲網(wǎng)35，翼根連接板36，填充料37，直型拉桿38，螺栓39，機(jī)身上梁40，下梁41，縱梁42，拉筋43，金屬絲44，成型模具45，油箱46，槽形管47，變徑纜繩48，外套管49，樞軸50，骨架51，包容面52，夾芯53，風(fēng)扇葉片54，外層55，內(nèi)層56，內(nèi)翼57，掠動(dòng)機(jī)構(gòu)58，外翼59，壓緊裝置60，壓緊滑輪61，定滑輪62，凸耳63，轉(zhuǎn)圈64，支座65，纖維66，作動(dòng)筒67，襯套68，框架69，短金屬絲70，圖1、2、15、16、17、14、27中，機(jī)身隔框1、中央翼盒2、徑向桁條3、縱向長(zhǎng)桁4、縱向地板梁5、機(jī)身前隔框6、橫向地板梁7、加強(qiáng)翼梁8、起落架支撐梁9、發(fā)動(dòng)機(jī)10、發(fā)動(dòng)機(jī)掛架11、翼梁12、翼肋13、機(jī)身后隔框14、尾梁15、水平尾梁16、抗扭拉桿17、垂直尾梁18、整體壁板19等全部或部分采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。圖中可以看出，以中央翼盒2為中心連接兩頭的機(jī)身隔框1，兩組機(jī)身隔框中間設(shè)有縱向長(zhǎng)桁4，把中央翼盒2兩端的機(jī)身隔框1連接在一起，縱向長(zhǎng)桁4的截面為T形、工字形或其它形狀，其縱向孔供設(shè)置預(yù)應(yīng)力纜繩22或拉桿38穿入(見(jiàn)圖15和圖17)。徑向桁條3連接在縱向長(zhǎng)桁4上，整體壁板19連接在機(jī)身隔框1、縱向長(zhǎng)桁4和徑向長(zhǎng)桁3上。其它各段分別由機(jī)身前隔框6、后隔框14、縱向長(zhǎng)桁4、徑向桁條3、縱向地板梁5、橫向地板梁7組成，把各段機(jī)身安裝好后再對(duì)接。縱向長(zhǎng)桁4、縱向地板梁5及中央翼盒1上相應(yīng)的孔互相貫通，供設(shè)置預(yù)拉件纜繩22用，整個(gè)機(jī)身從機(jī)身前隔框6一直到尾梁15都用一根整體的纜繩22串連在一起并預(yù)緊，注滿填充料37并固化，使機(jī)身20產(chǎn)生一個(gè)從兩頭向中間收縮的永久預(yù)緊力。纜繩22的兩頭在機(jī)頭和尾錐內(nèi)固定，這樣就構(gòu)成無(wú)大梁結(jié)構(gòu)的機(jī)身，機(jī)身20上下的縱向長(zhǎng)桁4，縱向地板梁5和中央翼盒2起到機(jī)身大梁的作用，由于機(jī)身20高度比大梁高得多，故機(jī)身20上部承受的拉應(yīng)力就小得多，況且機(jī)身20的整個(gè)外拉力都由預(yù)拉件纜繩22來(lái)承受，機(jī)身各段隔框，縱向長(zhǎng)桁，中央翼盒機(jī)身蒙皮等均不再承受外拉力，而且機(jī)身隔框本身也是預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，就能使各段機(jī)身的雙重隔框的重量降低50％以上，并且可用鈑金的方法來(lái)制造，這樣整體機(jī)身的強(qiáng)度和剛度都增加了，使機(jī)身承受內(nèi)外壓差的能力大為提高，和使機(jī)艙的密封更為可靠。對(duì)于大型飛機(jī)，由于機(jī)身太長(zhǎng)，必要時(shí)可對(duì)縱向預(yù)拉件纜繩22采用分段預(yù)緊分段固化的辦法，以提高結(jié)構(gòu)的預(yù)緊力。機(jī)尾部分的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件是由機(jī)身后隔框14、尾梁15、水平尾梁16和垂直尾梁18組成，尾梁15為一個(gè)框架，與機(jī)身20上的預(yù)拉件纜繩22連成一體，垂直尾梁18與水平尾梁16均由具有預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的前、后翼梁組成。翼梁分別由上、下椽條27作預(yù)壓件，上、下椽條之間用腹板26連接，預(yù)拉件即變徑拉桿25置于椽條27中(見(jiàn)圖27)，前、后翼梁均由翼肋(13)連接在一起，各組預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在尾梁15與機(jī)身后隔框14組成的框架內(nèi)交叉搭接。為了增加結(jié)構(gòu)的抗扭力，抗扭力拉桿17呈斜對(duì)角分布，組成整個(gè)機(jī)尾的載荷結(jié)構(gòu)，必要時(shí)，除上述結(jié)構(gòu)外，在應(yīng)力集中區(qū)設(shè)加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件。上述結(jié)構(gòu)也可以采用預(yù)拉件和基體復(fù)合材料做預(yù)壓件組成的整體部件。
圖3，4中機(jī)翼21由翼梁12和加強(qiáng)翼梁8構(gòu)成，兩者均采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，翼梁12和加強(qiáng)翼梁(8)均由椽條27、腹板26和變徑拉桿25組成，變徑拉桿25作預(yù)拉件，椽條27作預(yù)壓件，預(yù)壓件包容預(yù)拉件，用腹板26將其鉚接成整體翼梁12和加強(qiáng)翼梁8。變徑拉桿25大頭端螺紋部分伸出翼梁12的翼根，連接在中央翼盒2的框架24上，發(fā)動(dòng)機(jī)掛架11采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，并且連接在機(jī)翼的翼梁12上。如果采用纜繩結(jié)構(gòu)，則把纜繩22穿過(guò)中央翼盒框架24的預(yù)留孔內(nèi)連接兩邊的翼梁。翼梁12的數(shù)量由結(jié)構(gòu)形式和載荷大小來(lái)確定。
圖5中，機(jī)身隔框1和預(yù)拉圈28均為一個(gè)封閉的環(huán)形體，隔框1作預(yù)壓件，預(yù)拉圈28作預(yù)拉件，預(yù)拉件包容預(yù)壓件，預(yù)拉圈的內(nèi)邊為平面，與機(jī)身隔框1上的臺(tái)階過(guò)盈配合，制作時(shí)把預(yù)拉圈28加熱(加熱溫度不得超過(guò)其回火溫度)壓入機(jī)身隔框1的臺(tái)階上，冷卻后即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，機(jī)身隔框1上設(shè)有凸邊，供連接蒙皮用。
圖6，7及16中，中央翼盒2由四邊形的預(yù)拉件框架24和套管29組成，套管29設(shè)有縱、橫，上、下共四層與框架24連在一起，上層的縱向套管29可用縱向地板梁代替，上述結(jié)構(gòu)中，縱向設(shè)置的套管29上的孔供連接機(jī)身時(shí)縱向拉桿38或纜繩22穿過(guò)用把各段機(jī)身連在一起。橫向的套管29(預(yù)壓件)內(nèi)設(shè)有鉚式拉桿23(預(yù)拉件)連接兩側(cè)框架4(預(yù)壓件)，其制作把鉚式拉桿23加熱特別把頭部加熱至臨界溫度以上，迅速穿入橫向套管29的孔內(nèi)鉚好，冷卻后鉚式拉桿23收縮，即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。為便于與機(jī)翼21的連接，框架24可以做成前寬后窄的梯形，斜邊的角度與機(jī)翼21的后掠角相同或相近。這樣，機(jī)翼21的制造就容易得多。為了便于其它構(gòu)件的連接，在框架的四周設(shè)有孔或螺孔。
圖8，9中，本實(shí)施例中機(jī)身隔框2為圓環(huán)形體，其外周面上有一凹槽，隔框下部有一缺口，環(huán)形拉桿31作預(yù)拉件，其為兩端具有不同旋向螺紋的雙頭螺桿形式，螺紋部分為直桿，機(jī)身隔框2為預(yù)壓件，環(huán)形拉桿31置于機(jī)身隔框1的凹槽內(nèi)，螺栓部分置于缺口處，用雙旋向螺母30把環(huán)形拉桿31拉緊，即使機(jī)身隔框2產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。另外，在機(jī)身隔框2上分布有孔，外周邊有一凸邊供連接其它構(gòu)件及機(jī)身蒙皮用。
圖10，11中，提供了一種機(jī)身拱形框架，拱形框架32的外周有一凹槽和凸邊，拱形框架32為預(yù)壓件，半環(huán)形拉桿33為預(yù)拉件置于拱形框架32的凹槽內(nèi)，其兩端的螺紋部分伸出端連接于其它構(gòu)件上，連接后即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，凸邊用于連接機(jī)身蒙皮。這種拱形框架適宜于飛機(jī)貨機(jī)的后機(jī)身用。
圖12，13中，機(jī)翼21采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，由變徑拉桿25、加強(qiáng)翼梁8、金屬絲網(wǎng)35及基體復(fù)合材料34組成，其變徑拉桿25、加強(qiáng)翼梁8和金絲網(wǎng)35均為預(yù)拉件，基體復(fù)合材料34為預(yù)壓件，預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)大于預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)，預(yù)壓件包容預(yù)拉件，變徑拉桿25具有大小頭或中部帶肋結(jié)構(gòu)，大頭端有螺紋，加強(qiáng)翼梁8一端有螺紋，從翼根部穿過(guò)翼根連接板36以便與中央翼盒2連接，拉桿的尾部在翼尖處可連接在一起，在蒙皮層中設(shè)有一層金屬絲網(wǎng)35，其展向的金屬絲連大小頭結(jié)構(gòu)，其大頭端為接于翼根連接板36上。機(jī)翼橫向設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)掛架11、起落架支承梁9，兩者的骨架與機(jī)翼2一同制成。必要時(shí)，在兩組翼梁之間對(duì)角設(shè)立防扭拉桿17(見(jiàn)圖3)。把上述預(yù)拉件組成骨架，同時(shí)在其內(nèi)部設(shè)置油箱46等構(gòu)件一起，置于預(yù)成型模具內(nèi)，設(shè)置預(yù)緊機(jī)構(gòu)，把基體復(fù)合材料34注入預(yù)成型模具內(nèi)，或先把基體復(fù)合材料34制成坯與骨架一起置入預(yù)成型模具內(nèi)加熱后，把預(yù)拉件預(yù)緊，保溫一段時(shí)間，待基體復(fù)合材料34固化后再冷卻，預(yù)拉件收縮，即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。必要時(shí)，在基體復(fù)合材料34中摻入短金屬絲70，以提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。
整體水平尾翼和垂直尾翼也可以采用上述相同或相似的結(jié)構(gòu)和方法制造。
上述預(yù)應(yīng)力整體機(jī)翼對(duì)防止前掠機(jī)翼的彈性發(fā)散是十分有效的。
圖14、15中，變徑拉桿25作為預(yù)拉件，為一具有大小頭或中間帶肋結(jié)構(gòu)，一端有螺紋的變徑拉桿，適用于與帶孔椽條27配合使用，帶孔椽條27同樣可以制成大小頭，與腹板26、翼肋13(圖中未示)組成整體翼梁后作預(yù)拉件，把預(yù)拉件變徑拉桿25穿入椽條27內(nèi)縱向的，注入填充料37，或同時(shí)或在先注入填充料37，預(yù)緊變徑拉桿25，采用常溫或高溫成型法使填充料固化，待填充料37固化后，使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力，變徑拉桿伸出椽條的螺紋部分作為連接用，但這種結(jié)構(gòu)可從小頭到大頭采用逐段注射填充料并逐段預(yù)緊，逐段固化的辦法，以保證結(jié)構(gòu)有足夠的預(yù)緊力。這種結(jié)構(gòu)的重量輕，同樣適用于水平尾梁和垂直尾梁，為了增加填充料與預(yù)拉件和預(yù)壓件的結(jié)合力，變徑拉桿25與椽條27的孔均可采用變形帶肋結(jié)構(gòu)。因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力是分布在構(gòu)件的每一點(diǎn)上，所以不存在結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問(wèn)題，上述結(jié)構(gòu)采用高溫成型法時(shí)，預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)大于預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)。
圖16中，并參照?qǐng)D1、圖2，機(jī)身的縱向連接可以采用直型拉桿38連接，在各段機(jī)身對(duì)接時(shí)，把直型拉桿38從各隔框、縱向長(zhǎng)桁4、縱向地板梁5或中央翼盒2的孔內(nèi)穿過(guò)，連接到上段或下段機(jī)身相鄰的雙重機(jī)身隔框1上，直型拉桿38作預(yù)拉件，其余為預(yù)壓件，把各段機(jī)身接頭處的雙重機(jī)身隔框連在一起。中段機(jī)身承受的負(fù)荷大，則增加直型拉桿38的數(shù)量，每根直型拉桿38連接三個(gè)或三個(gè)以上的機(jī)身隔框，預(yù)緊直型拉桿38使機(jī)身產(chǎn)生一個(gè)在圓周上分布的從兩頭向中間收縮的預(yù)緊力，必要時(shí)，在直型拉桿38與孔壁之間注滿填充料37固化，以使結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定的預(yù)應(yīng)力，上述結(jié)構(gòu)因?yàn)橹毙屠瓧U38穿過(guò)各段機(jī)身連接處的雙重機(jī)身隔框，兩個(gè)機(jī)身隔框合并為一個(gè)機(jī)身隔框使用，而整個(gè)機(jī)身隔框與縱向長(zhǎng)桁的連接處不再承受拉力，這樣就能把機(jī)身隔框的重量至少降低50％以上，而且這還不考慮機(jī)身隔框本身采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的效果。
圖17中，并參照?qǐng)D1、圖2，纜繩22作預(yù)拉件穿入作為預(yù)壓件的各段機(jī)身隔框、縱向長(zhǎng)桁4、縱向地板梁5(圖中未示)、中央翼盒2的孔內(nèi)，縱向長(zhǎng)桁4和縱向地板梁5的兩頭分別連接在機(jī)身隔框1上和前后機(jī)身隔框，中央翼盒2的兩頭也連接機(jī)身隔框1(參見(jiàn)圖3，圖4)，各段機(jī)身連接處的雙重隔框用螺栓39連接，纜繩22在各機(jī)身對(duì)接好后穿入孔內(nèi)，把各段機(jī)身串連在一起，在纜繩22與孔壁之間注滿填充料37再預(yù)緊，待填充料37固化后，即使機(jī)身20產(chǎn)生一個(gè)從兩頭向中間收縮的預(yù)應(yīng)力，纜繩設(shè)置的數(shù)量由各處載荷大小來(lái)確定。由于填充料37把纜繩22和縱向長(zhǎng)桁4，縱向地板梁5，中央翼盒2及各機(jī)身隔框連接成一個(gè)整體，使應(yīng)力均勻地分布在上述構(gòu)件的每一個(gè)點(diǎn)上，因此，除了纜繩外，其它構(gòu)件不再承受縱向外拉力，前、后機(jī)身隔框也不額外承受載荷。對(duì)于機(jī)身等超長(zhǎng)件，可以采用分段預(yù)緊分段固化的辦法，以保證結(jié)構(gòu)有足夠的預(yù)緊力。纜繩的兩頭固定在機(jī)頭和尾錐內(nèi)?？v向長(zhǎng)桁4和各機(jī)身隔框上設(shè)有凸邊與機(jī)身蒙皮連接。為了保證填充料把預(yù)拉件與預(yù)壓件可靠地結(jié)合在一起，預(yù)壓件與預(yù)拉件配合的孔可采用變形結(jié)構(gòu)，避免預(yù)拉件和預(yù)壓件互相微動(dòng)摩損而破壞結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力。
圖18，19，20，是用纜繩作預(yù)拉件的三角形機(jī)翼與機(jī)身的融合體。當(dāng)翼梁12上半部的連接在結(jié)構(gòu)上不允許直接穿過(guò)機(jī)身內(nèi)部時(shí)，機(jī)身上梁40的上部設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)放入纜繩22，纜繩22的一端再穿過(guò)翼梁12上的椽條27和下梁41上的凹槽或孔并在翼尖處轉(zhuǎn)向，使纜繩22兩端對(duì)接形成一個(gè)封閉的圈，并確定纜繩22的合適長(zhǎng)度，從機(jī)身兩邊把纜繩用金屬絲44或其它機(jī)構(gòu)拉入上梁40與椽條27的凹槽內(nèi)預(yù)緊并固定(圖中點(diǎn)劃線為未預(yù)緊時(shí)的狀態(tài))，縱梁42也以纜繩22作預(yù)拉件，放入縱梁42的凹槽或孔內(nèi)將各段機(jī)身串聯(lián)在一起并預(yù)緊，在機(jī)身上梁41的槽內(nèi)及椽條27、下梁41和縱梁42凹槽或孔內(nèi)，注滿填充料37固化，即使整個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。為了減少接頭件，部分下梁，椽條可以采用整體件，為了增加結(jié)構(gòu)的抗扭力，可于翼梁之間對(duì)角增設(shè)抗扭拉桿17。這樣的結(jié)構(gòu)尤其適用于三角形機(jī)翼或飛翼，其縱向與徑向預(yù)拉件交叉配置，同樣適應(yīng)于中置式機(jī)翼的飛機(jī)。
圖21、22中，機(jī)身隔框1為一個(gè)圓環(huán)形，橫向地板梁位于圓環(huán)和機(jī)身隔框1成一個(gè)整體，環(huán)形拉筋43作為預(yù)拉件，基體復(fù)合材料34作為預(yù)壓件，預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)大于預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)，預(yù)拉件包容預(yù)壓件，即拉筋43置于基體復(fù)合材料34之中，拉筋分內(nèi)外兩層，用金屬絲44連接在一起，組成機(jī)身隔框1的承力骨架，被基體復(fù)合材料34包容，制作時(shí)把骨架置于預(yù)成形模具內(nèi)加熱，預(yù)拉件膨脹伸長(zhǎng)，注入基體復(fù)合材料34，保溫一段時(shí)間，待基體復(fù)合材料固化后再冷卻，預(yù)拉件收縮即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。必要時(shí)，在復(fù)合材料中摻入短金屬絲70以提高構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度。
圖23中，機(jī)翼21與中央翼盒2為一整體結(jié)構(gòu)，用纜繩作為整體結(jié)構(gòu)的預(yù)拉件，基體復(fù)合材料作預(yù)壓件構(gòu)，成其形體結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)外形，預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)大于預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)，預(yù)壓件包容預(yù)拉件，預(yù)拉件的伸出端連接其它構(gòu)件，制作時(shí)，按照設(shè)計(jì)要求把預(yù)拉件纜繩22或變徑纜繩48和金屬絲網(wǎng)35制成一個(gè)骨架置于預(yù)成型模具45內(nèi)，同時(shí)把整個(gè)結(jié)構(gòu)所需的其它構(gòu)件如油箱46、發(fā)動(dòng)機(jī)掛架11及各種梁、管道、連接件均設(shè)置好，并預(yù)留相關(guān)的孔、空腔等。金屬絲網(wǎng)35置于蒙皮內(nèi)，上、下層的金屬絲網(wǎng)35和纜繩22或變徑纜繩48用金屬絲連接在一起，將纜繩和金屬絲網(wǎng)35同時(shí)預(yù)緊再注入基體復(fù)合材料34固化成型。成型方法有常溫成型法和高溫成型法，采用常溫成型法時(shí)，預(yù)緊力大于構(gòu)件的最大許用應(yīng)力。采用高溫?zé)岢尚头〞r(shí)，把纜繩22和金屬絲網(wǎng)35適當(dāng)預(yù)緊，注入基體復(fù)合材料34后，把整個(gè)構(gòu)件加熱到適當(dāng)溫度，纜繩22或變徑纜繩48和金屬絲網(wǎng)35膨脹伸長(zhǎng)后再預(yù)緊，保溫一段時(shí)間，待復(fù)合材料34固化后再冷卻，纜繩22或變徑纜繩48和金屬絲網(wǎng)35同時(shí)收縮，基體復(fù)合材料34不收縮或收縮很小，即使整個(gè)構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
上述結(jié)構(gòu)的預(yù)拉件，可以采用拉桿預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，也可以采用纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制成的纜繩、絲、網(wǎng)、布或仿預(yù)拉建其組合而成的混合預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)?；虿捎媒饘?基體復(fù)合材料預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)單獨(dú)制成機(jī)翼、中央翼盒、單尾、垂尾、螺旋漿、發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)扇葉片及其它部件，也可以制成組合體。
圖24中，金屬材料制成的地板梁7作預(yù)壓件，其下部有一縱向孔，纜繩22作為預(yù)拉件置于孔中，再注滿填充料37，把纜繩22預(yù)緊待填充料固化后，即產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，采用常溫和高溫成型法，當(dāng)采用高溫成型法時(shí)，預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)不得大于預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)。
圖中25，26中，起落支承架9可用鈦合金經(jīng)鈑金方法制成，上邊焊有槽形管47或圓管構(gòu)成預(yù)壓件，將纜繩22作為預(yù)拉件穿入槽形管47或圓管內(nèi)，注滿填充料37，把整個(gè)構(gòu)件加熱，再把纜繩22預(yù)緊，填充料37固化后即產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。在上述結(jié)構(gòu)中，預(yù)拉件纜繩22的膨脹數(shù)高于預(yù)壓件起落架支承梁9的熱膨脹系數(shù)，使構(gòu)件固化冷卻后即產(chǎn)生足夠的預(yù)應(yīng)力。當(dāng)預(yù)拉件和預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)相同或接近時(shí)，預(yù)緊力必須大于構(gòu)件的最大許用應(yīng)力。為了防止起落支承梁的下部產(chǎn)生低周疲勞，可在梁的下部對(duì)應(yīng)設(shè)立預(yù)拉件結(jié)構(gòu)。圖27是預(yù)應(yīng)力椽條結(jié)構(gòu)示意圖，預(yù)壓件椽條27為由大頭到小頭逐漸過(guò)渡的橫截面為異形的構(gòu)件，其縱向有孔，供設(shè)置預(yù)拉件變徑纜繩48穿入，孔內(nèi)再注滿填充料，構(gòu)成預(yù)應(yīng)力椽條，變徑纜繩48由具有大小頭且由大頭向小頭逐漸均勻過(guò)渡或不均勻過(guò)渡的金屬絲捻成，制作時(shí)，將變徑纜繩拉緊，采用常溫和高溫成型法使填充料固化，待填充料固化后，即產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。采用高溫成型法時(shí)，椽條的熱膨脹系數(shù)低于變徑纜繩的熱膨脹系數(shù)。椽條上還設(shè)有凸邊，和蒙皮、幅板連接。
上述變徑纜繩的另一種結(jié)構(gòu)形式是采用逐漸減少組成纜繩的金屬絲數(shù)量的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即根據(jù)構(gòu)件應(yīng)力的大小相應(yīng)減少纜繩中的金屬絲，即由不同長(zhǎng)度的金屬絲捻成的纜繩。其纜繩除了由上述的金屬絲制成外，還可由纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成。這樣更能降低結(jié)構(gòu)的重量。
圖28、29、30中，預(yù)拉件整體壁板19或地板，由金屬絲網(wǎng)35、拉筋43組成，用金屬絲連成一體，預(yù)拉件被預(yù)壓件基體復(fù)合材料包容。采用手糊法或其它方法將基體復(fù)合材料包容預(yù)拉件制成整體壁板或地板的外型，再置于預(yù)成型模具內(nèi)，把預(yù)拉件預(yù)緊，采用常溫和高溫成型法使基體復(fù)合材料34固化，待基體復(fù)合材料固化后，即構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
圖31為一種雙金屬套管或樞軸預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖，樞軸50為由兩種不同金屬做成的內(nèi)、外套管49以及內(nèi)、外套管之間注入的填充料構(gòu)成。外層套管49的熱膨脹系數(shù)大于內(nèi)層套管49的熱膨脹系數(shù)，把內(nèi)套管置于外套管之中，管壁之間留有間隙，注滿填充料37加熱，待填充料固化后再冷卻，即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
圖32為一單層金屬管式預(yù)應(yīng)力樞軸結(jié)構(gòu)示意圖，樞軸由金屬套管49作為預(yù)拉件，基體復(fù)合材料34為預(yù)壓件，置于金屬套管49內(nèi)而構(gòu)成，制成時(shí)，將樞軸加熱，基體復(fù)合材料34固化后再冷卻，即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
圖33，34為發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)示意圖，其風(fēng)扇葉片54由一橫截面為波浪形的金屬骨架51作預(yù)壓件或預(yù)拉件，基體復(fù)合材料34作預(yù)拉件或預(yù)壓件，基體復(fù)合材料34包容金屬骨架51成一整體，骨架上分布有孔，復(fù)合材料內(nèi)含有橫向和縱向間分布的高強(qiáng)度的纖維66，其橫向纖維66從骨架上的孔內(nèi)穿過(guò)將分布在骨架兩邊的縱向纖維66連成一體而構(gòu)成纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料。為了增強(qiáng)風(fēng)扇葉片51承受外物沖擊的能力，在葉片上的一邊設(shè)有金屬包容面52，包容面52可以直接同骨架51一體制作或單獨(dú)制成連接于骨架51上。其成型方法有高溫成型法和常溫成型法。采用高溫成型法時(shí)，把整個(gè)構(gòu)件置于預(yù)成型模具內(nèi)加熱，骨架51膨脹伸長(zhǎng)，保溫一段時(shí)間，待基體復(fù)合材料34固化后再冷卻，即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，這種葉片適宜于使用溫度不高的環(huán)境。采用常溫成型法時(shí)，把整個(gè)構(gòu)件置于預(yù)成型模具內(nèi)將基體復(fù)合材料的高強(qiáng)度的纖維66預(yù)緊，基體復(fù)合材料在常溫下固化，當(dāng)葉片使用時(shí)溫度升高后骨架膨脹伸長(zhǎng)，使葉片產(chǎn)生一個(gè)預(yù)應(yīng)力。在骨架材料允許的溫度范圍內(nèi)，使用溫度越高，預(yù)應(yīng)力越大，其強(qiáng)度、剛度和抗疲勞強(qiáng)度就越高。
上述風(fēng)扇葉片的結(jié)構(gòu)，可以采用高強(qiáng)度纖維骨架作預(yù)拉件，基體復(fù)合材料作預(yù)壓件，在高溫下成型固化，成型時(shí)把纖維預(yù)緊并固化，即可產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，適宜于低溫環(huán)境中使用。
圖35，36為一種雙金屬預(yù)應(yīng)力風(fēng)扇葉片結(jié)構(gòu)示意圖，風(fēng)扇葉片54由金屬材料制成的葉片夾芯53和葉片外層55組成，葉片外層包容葉片夾芯。外層和夾芯可互為預(yù)拉件或預(yù)壓件，當(dāng)夾芯53的熱膨脹系數(shù)大于外層55的熱膨脹系數(shù)時(shí)，夾芯53為預(yù)壓件，外層55為預(yù)拉件，使用時(shí)的溫升夾芯膨脹產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，適宜于高溫環(huán)境使用；反之，當(dāng)夾芯53的熱膨脹系數(shù)小于外層的熱膨脹系數(shù)時(shí)，夾芯53為預(yù)拉件，外層55為預(yù)壓件，通過(guò)熱處理使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，適宜于低溫環(huán)境中使用。
圖37為一種雙金屬管材結(jié)構(gòu)示意圖，金屬管材由外層55和內(nèi)層56組成，內(nèi)、外層采用不同熱膨脹系數(shù)的金屬材料制成，外層55包容內(nèi)層56融為一體，無(wú)明顯的分界面，二者均可作預(yù)壓件或預(yù)拉件。把這種材料制成與其形狀相適應(yīng)的作動(dòng)筒，起落架外筒，槍炮管等構(gòu)件，通過(guò)熱處理產(chǎn)生殘余預(yù)應(yīng)力。
圖38為一種雙金屬棒材結(jié)構(gòu)示意圖，該棒材由外層55和內(nèi)層56組成，內(nèi)、外層采用不同熱膨脹系數(shù)的金屬材料制成，外層包容內(nèi)層融為一體無(wú)明顯的分界面，內(nèi)層56和外層55均可作預(yù)拉件或預(yù)壓件。把其制成與其形狀相適應(yīng)的軸，活塞，拉桿，彈簧等零件，通過(guò)熱處理產(chǎn)生殘余預(yù)應(yīng)力。
圖39為一種雙金屬扁形材結(jié)構(gòu)示意圖，由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬制成的內(nèi)層56和外層55組成，外層包容內(nèi)層融為一體無(wú)明顯分界面，內(nèi)層56和外層55均可作預(yù)拉件或預(yù)壓件。把其制成與其形狀相適應(yīng)的作板簧，螺旋漿，風(fēng)扇葉片等構(gòu)件，通過(guò)熱處理產(chǎn)生殘余預(yù)應(yīng)力。
圖40、41中，機(jī)身1、中央翼盒2、掠動(dòng)機(jī)構(gòu)58、外翼59均為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，外翼59的翼根的凸耳63連接在中央翼盒2上，掠動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在內(nèi)翼57之內(nèi)，其它載荷構(gòu)件也大都采用預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，外翼及掠動(dòng)機(jī)構(gòu)左右對(duì)稱分布。
圖41中，外翼59是整體預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，凸耳63有一個(gè)大圓孔與中央翼盒上的凸耳63上相應(yīng)的孔配合。二者用轉(zhuǎn)圈64連接，用多個(gè)螺栓39固定，用轉(zhuǎn)圈代替轉(zhuǎn)軸，可以增加結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性，防止轉(zhuǎn)軸斷裂并降低結(jié)構(gòu)重量。中央翼盒2同樣可以采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，外翼59采用纜繩復(fù)合材料預(yù)應(yīng)力整體結(jié)構(gòu)，纜繩分上下兩組，下組可設(shè)立加強(qiáng)纜繩22，各組的前后梁共用一根纜繩，兩端均展向貫通于整個(gè)機(jī)翼內(nèi)，中間預(yù)留一段在翼根外，中央翼盒兩側(cè)的四角各設(shè)有上下兩組成前后排列的定滑輪62，裝配時(shí)，把纜繩穿入定滑輪凹槽內(nèi)，裝好轉(zhuǎn)圈64再用設(shè)在中央翼盒上的壓緊裝置60把壓緊滑輪61壓緊，使纜繩22產(chǎn)生一個(gè)大于其最大許用應(yīng)力的預(yù)緊力，這樣外翼就靠緊壓中央翼盒上，外翼59的根部與中央翼盒之間設(shè)有作動(dòng)筒67，當(dāng)外翼59在作動(dòng)筒67的液壓驅(qū)動(dòng)下繞轉(zhuǎn)圈64作前后掠動(dòng)時(shí)，纜繩22的松緊并無(wú)變化或變化很小，同時(shí)還有壓緊裝置60起防松作用，使纜繩22始終保持穩(wěn)定的預(yù)緊力，以承受外翼59的載荷力矩，消除了外翼的震動(dòng)，此時(shí)，凸耳63不再承受交變載荷，壓緊滑輪61的作用是使纜繩22始終產(chǎn)生預(yù)緊力，壓緊裝置60可以采用螺栓加強(qiáng)力彈簧或液壓的方式預(yù)緊，使纜繩22的預(yù)緊力始終大于外翼59的最大許用應(yīng)力，并可以起緩沖作用，整個(gè)掠動(dòng)機(jī)構(gòu)置于內(nèi)翼57之內(nèi)，作動(dòng)筒67連接于翼根的支座65上。這里還有一點(diǎn)需要說(shuō)明，就是外翼59掠動(dòng)角度的變化，使纜繩的承載能力下降，但外翼59掠動(dòng)60°，外翼前邊的纜繩與前滑輪的角度變化還不到20°，使外翼的拉力仍能較均勻地分布在翼根的四角，但隨著外翼后掠角的變化，氣動(dòng)阻力也降低，作用在外翼上的氣動(dòng)負(fù)荷也同時(shí)降低，正好與纜繩允許的最大許用應(yīng)力相適應(yīng)。
圖42中，變后掠翼掠動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一方法是左右外翼59的纜繩22采用對(duì)角交叉連接的辦法，它是在外翼59內(nèi)設(shè)置的纜繩22各預(yù)留一段于翼根外，左外翼59前邊的纜繩22穿入設(shè)在中央翼盒2上的定滑輪62內(nèi)與右外翼59后角的纜繩22連接，右外翼59前邊的纜繩22與左邊外翼后邊的纜繩連接，在中央翼盒2內(nèi)交叉，把左右對(duì)稱分布的外翼59連接在一起，再用張緊滑輪61壓緊，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。當(dāng)外翼繞轉(zhuǎn)圈64掠動(dòng)時(shí)，纜繩22始終保持有預(yù)緊力，使外翼59緊靠在中央翼盒2上，防止外翼振動(dòng)，因外翼下邊承受的負(fù)荷比上邊大，可以加大下邊纜繩的強(qiáng)度或增設(shè)加強(qiáng)纜繩。
圖43，44，45中整體中央翼盒2可用一截面為異形的薄壁金屬管制成一個(gè)符合中央翼盒外形的框架69，預(yù)拉件纜繩22置入框架69的金屬管內(nèi)并互相交叉連接，在框架69的四角各設(shè)置兩組支承滑輪用的襯套68，上下兩組襯套68的軸線同心。襯套68外周有一凹槽，橫向的預(yù)拉件纜繩包容在襯套的凹槽內(nèi)，把各組相對(duì)應(yīng)的襯套從兩邊拉向中心，把框架69與襯套68固定在預(yù)成型模具上，并把其它相關(guān)的構(gòu)件設(shè)置好，框架前后也設(shè)置好預(yù)拉件纜繩22，把預(yù)壓件基體復(fù)合材料34注滿于框架69的空腔內(nèi)加熱，再把纜繩22預(yù)緊，待基體復(fù)合材料固化后再冷卻，纜繩22和框架69收縮，即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。在結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成框架69的薄壁管只起包容基體復(fù)合材料34的作用，它在構(gòu)件中產(chǎn)生預(yù)拉力，使結(jié)構(gòu)的剛度增加，為了保證襯套68與相關(guān)構(gòu)件的配合精度，襯套68留有加工余量。在中央翼盒成型后再精加工，框架的前后面設(shè)有與機(jī)身隔框相連接的孔或螺孔，前后框架之間設(shè)有縱向套管29，機(jī)身縱向預(yù)拉件在連接時(shí)從其中穿過(guò)，把中央翼盒和機(jī)身連接在一起，在中部橫向設(shè)有四根成正四邊形分布的拉桿用以連接兩邊的凸耳63，必要時(shí)，在基體復(fù)合材料34中摻入短金屬絲70。
上述整體中央翼盒的另一個(gè)制作方法是把預(yù)拉件與其它構(gòu)件連接組成一個(gè)骨架，預(yù)留與其它構(gòu)件連接的孔和螺栓，并置于預(yù)成型模具內(nèi)加熱，注射基體復(fù)合材料34把預(yù)拉件預(yù)緊，待基體復(fù)合材料34固化后再冷卻，預(yù)拉件收縮，即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。必要時(shí)，可在基體復(fù)合材料34中摻入短金屬絲70。這種結(jié)構(gòu)的預(yù)拉件可采用纜繩22，也可以采用高強(qiáng)度的纖維作預(yù)拉件結(jié)構(gòu)。但不管采用哪種結(jié)構(gòu)，預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)都不得高于預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)。
圖46，47中，外翼59的根部設(shè)有翼根連接板36，凸耳63連接在翼根連接板36上，預(yù)拉件纜繩22展向設(shè)在外翼59橫截面四角，在外翼的蒙皮內(nèi)，設(shè)有一層金屬絲網(wǎng)35，為了加強(qiáng)翼根強(qiáng)度，設(shè)有加強(qiáng)拉桿38，其一端連接于翼根連接板36上，另一端置入基體復(fù)合材料34中，各根纜繩22均和金屬絲網(wǎng)35連在一起，金屬絲網(wǎng)展向的金屬絲為大小頭結(jié)構(gòu)，大頭一端穿入翼根連接板36的孔內(nèi)連接再與橫向的金屬絲編織成金屬絲網(wǎng)，纜繩22兩端在翼根連接板36外預(yù)留一封閉段供與中央翼盒連接用。其制作方法把上述結(jié)構(gòu)組成的骨架置于預(yù)成型模具內(nèi)，設(shè)置預(yù)拉機(jī)構(gòu)，并在骨架內(nèi)設(shè)置油箱等構(gòu)件，鋪上干纖維絲或纖維布，注入預(yù)壓件基體復(fù)合材料34或把復(fù)合材料34與骨架制成坯再植入預(yù)成型模具內(nèi)，整個(gè)構(gòu)件加熱后，再把預(yù)拉件和金屬絲網(wǎng)預(yù)緊，待基體復(fù)合材料固化后再冷卻，預(yù)拉件收縮，復(fù)合材料收縮很小，即使整個(gè)構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。必要時(shí)在基體復(fù)合材料中摻入短金屬絲70以提高強(qiáng)度和剛度。
上述預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中所指的預(yù)拉件的外徑或預(yù)壓件的孔內(nèi)的變形結(jié)構(gòu)，可以是波形、帶肋的螺旋形和人字形，或其它任何變形結(jié)構(gòu)，其目的是增加填充料或基體復(fù)合材料與預(yù)拉件和預(yù)壓件的結(jié)合力，使預(yù)應(yīng)力均勻地分布在構(gòu)件的每一點(diǎn)上，防止預(yù)拉件與預(yù)壓件之間的微動(dòng)磨損而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力降低或破壞。
上述預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)采用常溫成型或高溫固化法，其常溫即指室溫，其高溫成型法，其溫度必須滿足如下要求低于預(yù)拉件的回火溫度，高于構(gòu)件的最高使用溫度和適于填充料或基體復(fù)合材料成型固化的溫度，各種不同材料制成的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的成型固化溫度不同。
上述預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)所述的填充料和基體復(fù)合材料，其特征是必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度韌性和與其它材料的結(jié)合力，成型固化后不收縮或收縮很小，無(wú)腐蝕性及長(zhǎng)期的穩(wěn)定性，而目前的樹(shù)脂復(fù)合材料是完全能達(dá)到要求的。
本發(fā)明既適應(yīng)于飛機(jī)，也適應(yīng)于其它飛行器。
權(quán)利要求
1.一種飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于飛行器的各種梁、框架、機(jī)身結(jié)構(gòu)、中央翼盒、平尾、垂尾、縱向長(zhǎng)桁、徑向桁條、椽條、整體壁板、地板，發(fā)動(dòng)機(jī)中的風(fēng)扇葉片、作動(dòng)筒、各類軸、樞軸、安定面、舵，襟翼以及變后掠翼的掠動(dòng)連接機(jī)構(gòu)等載荷構(gòu)件中，全部或部分采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)包括預(yù)拉件和預(yù)壓件或加填充料構(gòu)成飛行器的上述載荷構(gòu)件，并使其在制造、裝配或使用時(shí)產(chǎn)生一個(gè)大于其最大許用應(yīng)力小于其屈服強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力而成為預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，其預(yù)拉件置于預(yù)壓件之中或包容預(yù)壓件，預(yù)拉件為用高強(qiáng)度鋼、鈦合金、鋁合金和其它合金或的金屬材料纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成的預(yù)拉圈、拉桿、鉚式拉桿、纜繩、管材、布、網(wǎng)、帶、拉筋、絲、格柵、骨架或雙金屬中的一種金屬材料，其形狀根據(jù)飛行器載荷構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和承力要求而確定，預(yù)壓件為由金屬材料或基體復(fù)合材料制成上述載荷構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)外形，預(yù)拉件被預(yù)緊產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，其伸出端與其它構(gòu)件連接。
2.按權(quán)利要求1所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)為預(yù)拉圈預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)它是在環(huán)形的機(jī)身隔框外設(shè)一臺(tái)階，隔框?yàn)轭A(yù)壓件，其臺(tái)階上包容一個(gè)金屬的環(huán)形無(wú)接頭的預(yù)拉圈作預(yù)拉件，并與其過(guò)盈配合，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
3.按權(quán)利要求1所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)為鉚式拉桿預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)它是采用金屬材料制成的超長(zhǎng)的鉚釘式樣的鉚式拉桿作預(yù)拉件，金屬材料制成的套管和框架作預(yù)壓件，加熱的鉚式拉桿置于預(yù)壓件中，兩端伸出預(yù)壓件鉚合成載荷構(gòu)件整體，鉚式拉桿冷卻后即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
4.按權(quán)利要求1、所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)為拉桿式預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)由一種用金屬材料制成超長(zhǎng)的單頭或雙頭螺栓式拉桿作預(yù)拉件，其形狀有直形或具有大小頭結(jié)構(gòu)或中部帶肋的直形、環(huán)形、半環(huán)形等，預(yù)壓件是由金屬材料或非金屬基體復(fù)合材料制成的各種梁和框、縱向長(zhǎng)桁、椽條、整體機(jī)翼、平尾、垂尾、中央翼盒組成的機(jī)體結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)外形的構(gòu)件。預(yù)拉件置于預(yù)壓件之中或包容預(yù)壓件，其螺紋部分或伸出預(yù)壓件與其它構(gòu)件連接，在預(yù)拉件與預(yù)壓件之間注滿填充料固化后成一整體，或用基體復(fù)合材料制成的預(yù)壓件包容預(yù)拉件固化直接制成整體構(gòu)件，在構(gòu)件成型或裝配時(shí)把預(yù)拉件預(yù)緊，填充料或基體復(fù)合材料固化后構(gòu)件即產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
5.接權(quán)利要求1所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)為纜繩預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，它包括由金屬或纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制成的纜繩或變徑纜繩作預(yù)拉件，由金屬或基體復(fù)合材料制成的梁、框、縱向長(zhǎng)桁、椽條、中央翼盒、機(jī)翼、平尾、垂尾、翼身融合體組成的機(jī)體結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)外形的構(gòu)件作預(yù)壓件，預(yù)拉件置于預(yù)壓件之中成一個(gè)整體，或于二者之間加滿填充料結(jié)合成一個(gè)整體，制作過(guò)程預(yù)拉件被預(yù)緊，填充料或基體復(fù)合材料固化后構(gòu)件即產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
6.按權(quán)利要求1所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)為金屬/復(fù)合材料預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)它包括由金屬材料制成的纜繩、拉桿、管材、絲材、布、網(wǎng)、格柵作預(yù)拉件，由金屬材料制成的骨架或由基體復(fù)合材料制成的各種梁和框、整體機(jī)翼、中央翼盒、翼身融合體、平尾、垂尾、整體壁板、地板、樞軸、風(fēng)扇組成的機(jī)體結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)外形的構(gòu)件作預(yù)壓件，預(yù)拉件被預(yù)壓件包容或包容預(yù)壓件，制造或裝配時(shí)預(yù)緊預(yù)應(yīng)件，基體復(fù)合材料固化后即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
7.按權(quán)利要求1所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)為熱膨脹預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)用于發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片，它是用金屬材料制成的風(fēng)扇葉片夾芯或骨架作預(yù)壓件，夾芯或骨架橫截面為波形結(jié)構(gòu)，由金屬材料或纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制成的風(fēng)扇葉片外層作預(yù)拉件，預(yù)拉件包容預(yù)壓件結(jié)合成風(fēng)扇葉片。夾芯或骨架材料的熱膨脹系數(shù)大于外層材料的熱膨脹系數(shù)，外層包容夾芯或骨架，把二者結(jié)合成一個(gè)整體，使用時(shí)溫升使夾芯或骨架膨脹后使風(fēng)扇葉片產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
8.按權(quán)利要求1所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)為纖維增強(qiáng)復(fù)合預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)由纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制成的纜繩、絲、網(wǎng)、布、帶作預(yù)拉件，基體復(fù)合材料制成的各種梁、框、中央翼盒、機(jī)翼、平尾、垂尾、蒙皮、地板、方向舵、襟翼、安定面、機(jī)頭、尾錐及螺旋漿中的基體復(fù)合材料作預(yù)壓件。預(yù)拉件被預(yù)壓件包容而接合成一個(gè)整體，制造時(shí)預(yù)拉件被預(yù)緊，基體復(fù)合材料固化后即使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
9.按權(quán)利要求1所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)為雙金屬預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)包括由內(nèi)外兩層不同熱膨脹系數(shù)的雙金屬材料構(gòu)成的管材、棒材、絲材、扁形材制成的作動(dòng)筒、起落架外筒、槍炮管、軸、活塞、螺旋漿、風(fēng)扇葉片、彈簧等構(gòu)件，外層的金屬成圓周包容內(nèi)層，內(nèi)、外層之間無(wú)明顯的界面，內(nèi)、外層均可作預(yù)拉件或預(yù)壓件，通過(guò)熱處理使構(gòu)件產(chǎn)生殘余預(yù)應(yīng)力。
10.按權(quán)利要求1所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)用于飛行器的變后掠翼的掠動(dòng)連接機(jī)構(gòu)中，除采用凸耳連接外，還增加一套預(yù)應(yīng)力纜繩結(jié)構(gòu)的柔性連接利用設(shè)在外翼四角翼根處的纜繩兩端展向置入外翼內(nèi)，在翼根部留有一個(gè)段封閉段，封閉段穿入設(shè)在中央翼盒上的滑輪組內(nèi)并預(yù)緊，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，使外翼緊靠在中央翼盒上，依靠作動(dòng)筒使外翼繞轉(zhuǎn)圈作前后掠動(dòng)，掠動(dòng)時(shí)外翼始終緊靠在中央翼盒上，必要時(shí)，在外翼下邊設(shè)立加強(qiáng)纜繩。
11.按權(quán)利要求10所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于采用纜繩對(duì)角連接的方式將兩邊的外翼通過(guò)中央翼盒對(duì)稱連接成一整體，即在外翼內(nèi)設(shè)置的纜繩各預(yù)留一段于翼根外，左外翼前邊的纜繩穿入設(shè)在中央翼盒上的滑輪內(nèi)與右外翼后邊的纜繩連接，右外翼前邊的纜繩與左外翼后邊的纜繩連接，于中央翼盒內(nèi)交叉，把左右對(duì)稱分布的外翼連接在一起，再用設(shè)在中央翼盒上的張緊滑輪壓緊產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，當(dāng)外翼繞轉(zhuǎn)圈掠動(dòng)時(shí)，纜繩始終保持有預(yù)應(yīng)力，使外翼緊靠在中央翼盒上，防止外翼振動(dòng)，因外翼下邊承受的負(fù)荷比上邊大，可以加大下邊纜繩的強(qiáng)度或增設(shè)加強(qiáng)纜繩。
12.按權(quán)利要求3所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于中央翼盒為一個(gè)四邊形的框架，套管分上、下、前、后共四層設(shè)于框架內(nèi)，與框架連成一整體作預(yù)拉件，橫向的套管內(nèi)設(shè)有鉚式拉桿作預(yù)拉件，加熱后被鉚接，把兩邊的框架連接在一起，鉚式拉桿冷卻后即使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力；縱向的套管內(nèi)設(shè)有纜繩或拉桿作預(yù)拉件，把各段機(jī)身串聯(lián)在一起，裝配時(shí)預(yù)緊纜繩或拉桿產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力，框架可做成前寬后窄的斜邊形，其斜邊的角度與機(jī)翼的后掠角相適應(yīng)，框架的四周設(shè)有供與其它構(gòu)件連接的螺孔和孔。
13.按權(quán)利要求4所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于機(jī)身隔框采用拉桿式預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)機(jī)身隔框?yàn)橐粋€(gè)封閉的環(huán)形體作預(yù)壓件，其外周有一凹槽，下部有一缺口，預(yù)拉件為一帶左右旋向螺紋的雙頭螺栓式環(huán)形拉桿，置于機(jī)身隔框的凹槽內(nèi)，用雙旋向螺母預(yù)緊環(huán)形拉桿使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
14.按權(quán)利要求4所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于機(jī)身隔框采用拉桿式預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)機(jī)身框架為拱形框架作預(yù)壓件，其外周有一凹槽，預(yù)拉件為雙頭螺栓式半環(huán)形拉桿置于凹槽內(nèi)，兩端的螺紋伸出與其它構(gòu)件連接，連接時(shí)使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
15.按權(quán)利要求4所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于飛行器的機(jī)翼采用拉桿式預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)機(jī)翼由變徑拉桿、加強(qiáng)翼梁、發(fā)動(dòng)機(jī)掛架、起落架支承梁、金屬絲網(wǎng)作預(yù)拉件組成承力骨架，置于預(yù)壓件基體復(fù)合材料中被其包容，變徑拉桿，加強(qiáng)翼梁的螺紋部分伸出翼根連接板之外與中央翼盒連接，金屬絲網(wǎng)的縱向金屬絲具有大小頭結(jié)構(gòu)，其大端與翼根連接板連接，預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)大于預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)，在構(gòu)件成型時(shí)，把預(yù)拉件預(yù)緊，基體復(fù)合材料固化冷卻后預(yù)拉件收縮即使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力。
16.按權(quán)利要求4所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于飛行器的翼梁采用拉桿式預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)預(yù)壓件椽條為大小頭結(jié)構(gòu)，其中間有縱向的孔或變形孔，變徑拉桿作為預(yù)拉件，穿入預(yù)壓件的孔內(nèi)，上下的椽條用腹板連接成翼梁，填充料注滿于變徑拉桿與椽條的孔壁之間，把二者結(jié)合成一個(gè)整體，變徑拉桿螺紋部分伸出椽條之外與中央翼盒連接，預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)大于預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)，制造時(shí)，變徑拉桿被預(yù)緊，采用高溫成型法使填充料固化后即使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力。
17.按權(quán)利要求4所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于飛行器的機(jī)身縱向連接采用于拉桿式預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)采用直型拉桿作預(yù)拉件，置于預(yù)壓件機(jī)身隔框、縱向長(zhǎng)桁、縱向地板梁和中央翼盒的孔內(nèi)，分別穿過(guò)各段機(jī)身，并連接到上段或下段相鄰的雙重機(jī)身隔框上，每根拉桿穿過(guò)三個(gè)或三個(gè)以上的機(jī)身隔框，中段機(jī)身的拉桿數(shù)量多于兩頭機(jī)身的拉桿數(shù)量，把拉桿預(yù)緊，即使機(jī)身產(chǎn)生一個(gè)縱向的預(yù)應(yīng)力，必要時(shí)，在拉桿與孔壁之間注滿填充料固化。
18.接權(quán)利要求5所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于飛行器的機(jī)身縱向連接采用纜繩預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)采用多根整體的纜繩作預(yù)拉件，置于預(yù)壓件機(jī)身的縱向長(zhǎng)桁，縱向地板梁，中央翼盒和各隔框的孔內(nèi)，把各段機(jī)身串連在一起并預(yù)緊，在預(yù)拉件和預(yù)壓件之間注滿填充料并固化而后成一整體，即保持永久預(yù)應(yīng)力，纜繩的兩頭在機(jī)頭和尾錐內(nèi)固定，必要時(shí)，在高應(yīng)力區(qū)設(shè)立加強(qiáng)纜繩。
19.按權(quán)利要求5所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于飛行器的機(jī)翼與機(jī)身的融合體采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)由上、下椽條和幅板組成的翼梁、機(jī)身上梁、下梁、縱梁作預(yù)壓件，部分上下梁與椽條可以采用整體構(gòu)件，各種梁、椽條均為空心孔或帶凹槽結(jié)構(gòu)，共同組成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)的框梁，預(yù)拉件纜繩穿入其孔和凹槽內(nèi)，預(yù)留一定的長(zhǎng)度，在上梁與上椽條的交接處再用金屬絲或其它機(jī)構(gòu)把纜繩拉入凹槽固定，而使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。在纜繩與孔壁或凹槽之間注滿填充料并固化，必要時(shí)在翼梁之間對(duì)角增設(shè)抗扭拉桿。
20.按權(quán)利要求6所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于飛行器的機(jī)身隔框采用金屬/復(fù)合材料預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)用基體復(fù)合材料制成的圓環(huán)形機(jī)身隔框和橫向地板梁連接成一個(gè)整體作為預(yù)壓件，金屬材料制成的拉筋分內(nèi)外兩層用金屬絲連接在一起作預(yù)拉件，呈圓周分布在隔框內(nèi)并與橫向地板梁內(nèi)的拉筋連在一起，組成一個(gè)骨架，被預(yù)壓件包容，構(gòu)成整體機(jī)身隔框，預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)大于預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)，采用高溫成型法成型，在構(gòu)件成型固化冷卻后預(yù)拉件收縮使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力。
21.按權(quán)利要求5所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于飛行器的橫向地板梁采用纜繩預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)橫向地板梁作預(yù)壓件，其下邊有一縱向孔，預(yù)壓件纜繩置于其中預(yù)緊，填充料注滿孔壁與纜繩之間固化包容預(yù)拉件，把二者結(jié)合成一個(gè)整體，填充料固化后使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力。
22.按權(quán)利要求5所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于飛行器的起落架支承架梁采用纜繩預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)起落架支承梁上部設(shè)有數(shù)根圓管或槽形管作預(yù)壓件，每根圓管或槽形管設(shè)置一根纜繩作預(yù)拉件預(yù)緊，填充料注滿管壁與纜繩之間，包容預(yù)拉件纜繩，形成一個(gè)整體，起落架支承梁的下邊，也同樣可設(shè)置圓管或槽形管作預(yù)壓件，每根圓管或槽形管設(shè)置一根纜繩作預(yù)拉件，上下同時(shí)預(yù)緊，并注滿填充料固化后形成一個(gè)整體構(gòu)件，即使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力。
23.按權(quán)利要求5所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的變徑纜繩預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)變徑纜繩由金屬絲或纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制成的相同或不同根數(shù)的纜繩絲捻成，當(dāng)纜繩絲根數(shù)相同時(shí)，纜繩絲為大小頭結(jié)構(gòu)，并由大頭向小頭過(guò)渡，當(dāng)纜繩絲根數(shù)不相同時(shí)，則由纜繩的大頭逐漸減少纜繩絲的根數(shù)。
24.按權(quán)利要求6所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的整體壁板或地板采用金屬/復(fù)合材料預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)由金屬絲網(wǎng)、拉筋和金屬絲組成的骨架作預(yù)拉件，基體復(fù)合材料作預(yù)壓件，包容預(yù)拉件并構(gòu)成整體壁板或地板的整體結(jié)構(gòu)，預(yù)拉件骨架在成型時(shí)預(yù)緊，基體復(fù)合材料固化后構(gòu)件即產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
25.按權(quán)利要求6所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的樞軸采用金屬/復(fù)合材料預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬材料制成的內(nèi)、外套管作預(yù)拉件，外套管材料的熱膨脹系數(shù)大于內(nèi)層套管材料的熱膨脹系數(shù)，內(nèi)、外套管之間填滿填充料作預(yù)壓件，填充料加熱固化后將內(nèi)、外套管結(jié)合成整體，冷卻后預(yù)拉件收縮，使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力。
26.按權(quán)利要求1所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片采用雙金屬預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)風(fēng)扇葉片的外層和夾芯用兩種不同熱膨脹系數(shù)金屬材料制成，葉片外層作預(yù)壓件，夾芯作預(yù)拉件，夾芯的熱膨脹系數(shù)小于葉片外層材料的熱膨脹系數(shù)，預(yù)壓件包容預(yù)拉件，結(jié)合成一整體，通過(guò)熱處理使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力。
27.按權(quán)利要求5所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于整體中央翼盒采用纜繩預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和拉桿預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)整體中央翼盒的框架用薄壁異型金屬材料制成，在其兩側(cè)四角各設(shè)置兩組襯套，上下兩組襯套在同一軸線上，用纜繩從框架空腔內(nèi)把襯套對(duì)稱連在一起，框架中部橫向設(shè)有四根直形拉桿用于連接凸耳，框架縱向設(shè)有多根套管，將摻有短金屬絲的基體復(fù)合材料注滿于框架的空腔內(nèi)包容纜繩、拉桿和襯套，與框架結(jié)合成一整體，在高溫成形時(shí)預(yù)緊纜繩，基體復(fù)合材料固化后使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力，基體復(fù)合材料及襯套為預(yù)壓件，其余皆為預(yù)拉件。
28.按權(quán)利要求5所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的外翼采用纜繩預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)用基體復(fù)合材料作預(yù)壓件制成外翼的結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)外形，纜繩、金屬絲網(wǎng)作預(yù)拉件，展向置于外翼橫截面四角及蒙皮內(nèi)，金屬絲網(wǎng)與纜繩用金屬絲連成一體，金屬絲網(wǎng)的展向的金屬絲為大小頭結(jié)構(gòu)，其大頭根部連接于翼根連接板上，纜繩穿過(guò)翼根連接板，其兩端的尾部均在翼尖處，在翼根部留有一封閉段，翼根連接板上設(shè)有凸耳和支座，必要時(shí)，在基體復(fù)合材料中摻入短金屬絲。在構(gòu)件成形時(shí)預(yù)緊預(yù)拉件，基體復(fù)合材料固化后使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力。
29.飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于由預(yù)拉件和預(yù)壓件或加填充料組成飛行器的載荷結(jié)構(gòu)，在制造、裝配或使用時(shí)，把預(yù)拉件置于預(yù)壓件之中或包容預(yù)壓件，用預(yù)設(shè)的預(yù)拉件機(jī)構(gòu)將預(yù)拉件預(yù)緊，再于二者之間填滿填充料或先填滿填充料再預(yù)緊預(yù)拉件，或在填滿填充料的過(guò)程中置入預(yù)拉件，采用常溫或高溫成型法固化填充料或預(yù)壓件基體復(fù)合材料，使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，采用常溫成型法時(shí)，使整個(gè)構(gòu)件置于室溫內(nèi)固化，固化的過(guò)程中預(yù)拉件始終預(yù)緊，采用高溫成型法時(shí)，其預(yù)拉件的熱膨脹系數(shù)必須大于預(yù)壓件的熱膨脹系數(shù)，制作時(shí)，把整個(gè)構(gòu)件加熱，保溫一段時(shí)間，并保持預(yù)緊力，待復(fù)合材料固化后再令卻，預(yù)拉件收縮使構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力。在制造、裝配或使用時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)大于其最大許用應(yīng)力小于其屈服強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)中復(fù)雜無(wú)序的交變載荷分解為有序的拉力、壓力并由不同的構(gòu)件不承受，其中預(yù)拉件承受預(yù)壓力和外拉力，預(yù)壓件承受預(yù)拉力和外壓力，填充料把二者結(jié)合成一整體，并使結(jié)構(gòu)保持預(yù)緊力。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于當(dāng)預(yù)拉件由金屬材料或纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制成，預(yù)壓件由基體復(fù)合材料制成時(shí)其制造方法是按照構(gòu)件形狀和承力要求，把預(yù)拉件制成承力骨架與其它相關(guān)件及連接件一起置入預(yù)成型模具中，用預(yù)設(shè)的預(yù)緊機(jī)構(gòu)預(yù)緊預(yù)拉件，將基體復(fù)合材料注滿于預(yù)成型模具內(nèi)，采用常溫或高溫成型法固化基體復(fù)合材料，固化過(guò)程中預(yù)拉件始終保持預(yù)緊力，固化后構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力，必要時(shí)，基體復(fù)合材料中摻入短金屬絲。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于當(dāng)預(yù)拉件由金屬材料或纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，預(yù)壓件由基體復(fù)合材料制成時(shí)，其制造方法是按照構(gòu)件形狀和承力要求把預(yù)拉件制成承力骨架，按照構(gòu)件的形狀用基體復(fù)合材料包容預(yù)拉件和其它相關(guān)件及連接件作為預(yù)壓件制成坯置入預(yù)成型模具中，用預(yù)設(shè)的預(yù)緊機(jī)構(gòu)預(yù)緊預(yù)拉件，采用常溫或高溫成型法固化基體復(fù)合材料，固化過(guò)程中預(yù)拉件始終保持預(yù)緊力，固化后構(gòu)件產(chǎn)生永久預(yù)應(yīng)力，必要時(shí)，基體復(fù)合材料中摻入短金屬絲。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片由一橫截面成為波浪形的金屬骨架作預(yù)壓件或預(yù)拉件，基體復(fù)合材料作預(yù)拉件或預(yù)壓件，其制作方法增強(qiáng)纖維穿入骨架的孔和縱向增強(qiáng)纖維相連，基體復(fù)合材料包容金屬骨架成一整體構(gòu)件，將整體構(gòu)件放入預(yù)成型模具中，采用常溫或高溫成型法固化基體復(fù)合材料。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片由金屬材料制成的葉片夾芯和葉片外層組成時(shí)，葉片外層包容葉片夾芯，其組成葉片外層和葉片夾芯材料的熱膨脹系數(shù)不同，當(dāng)葉片夾芯的熱膨脹系數(shù)大于外層的熱膨脹系數(shù)時(shí)，夾芯為預(yù)壓件，外層為預(yù)拉件，使用的溫升使夾芯膨脹產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力；當(dāng)葉片夾芯的熱膨脹系數(shù)小于外層的熱膨脹系數(shù)時(shí)，夾芯為預(yù)拉件，外層為預(yù)壓件，通過(guò)熱處理使構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于雙金屬預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是由內(nèi)外兩層熱膨脹系數(shù)不同的金屬材料制成的型材，其外層包容內(nèi)層，結(jié)構(gòu)形式有管材、棒材、扁型材，按照構(gòu)件形狀選用相應(yīng)的型材制成飛行器的作動(dòng)筒、起落架外筒、槍炮管、軸、活塞、拉桿、螺旋漿、板簧等，并保持內(nèi)、外層相應(yīng)的厚度，通過(guò)熱處理使構(gòu)件產(chǎn)生殘余預(yù)應(yīng)力。
全文摘要
一種飛行器的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)及制造方法,適用于航空航天領(lǐng)域的飛行器。它是在飛行器的載荷結(jié)構(gòu)中,采用預(yù)應(yīng)力構(gòu)件。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件由預(yù)拉件和預(yù)壓件或加填充料組成一個(gè)載荷構(gòu)件,由多個(gè)載荷構(gòu)件組成整個(gè)飛行器的載荷結(jié)構(gòu),并使這種結(jié)構(gòu)在制造或使用時(shí),產(chǎn)生一個(gè)大于其最大許用應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力,使結(jié)構(gòu)中復(fù)雜無(wú)序的交變載荷分解為有序的拉力、壓力,并分別由不同的構(gòu)件來(lái)承受,既避免了同一構(gòu)件承受交變載荷,又減小了載荷的交變份量,從而提高了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗疲勞強(qiáng)度。
文檔編號(hào)B64C1/06GK1177561SQ9711703
公開(kāi)日1998年4月1日 申請(qǐng)日期1997年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月7日
發(fā)明者王新云 申請(qǐng)人:王新云