一种带复合材料蒙皮的金属骨架机匣的制作方法

1.本技术涉及燃气涡轮类航空发动机的领域，尤其是涉及一种带复合材料蒙皮的金属骨架机匣。


背景技术：

2.对于航空发动机而言，总是希望将其重量尽可能地降到最低，而机匣的减重一直是重点方向之一。迄今，提出了加强筋增强的金属机匣、复合材料机匣等。但加强筋增强的金属机匣的减重效果相对有限。复合材料机匣虽然可以满足减重需求，但其结构连接、结构刚性又一直给结构设计带来了额外的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术提供一种带复合材料蒙皮的金属骨架机匣，解决了现有技术中的问题，保证机匣结构刚性的同时减轻机匣的重量。
4.本技术提供的一种带复合材料蒙皮的金属骨架机匣采用如下的技术方案：
5.一种带复合材料蒙皮的金属骨架机匣，包括金属骨架和筒体，所述筒体为复合材料，所述金属骨架套设在筒体外周，所述金属骨架包括筒状的镂空桁架结构和连接在镂空桁架结构两端的法兰，筒状的所述镂空桁架结构包裹在筒体外周，所述金属骨架与筒体通过粘接固定连接。
6.可选的，所述镂空桁架结构包括若干平行的第一梁、若干第二梁和若干第三梁，所述第一梁的长度方向平行于机匣的轴线方向，多个所述第一梁绕筒体周向均匀分布，所述第二梁和第三梁螺旋的分布在筒体外周，所述第二梁和第三梁反向设置，若干所述第二梁等距分布，若干所述第三梁等距分布。
7.可选的，所述金属骨架与筒体通过树脂胶体粘接。
8.可选的，所述机匣包括两个相对的半环，两个相对的半环对接形成所述筒体。
9.可选的，所述筒体的两端设有径向向外凸出的凸缘，所述法兰内环壁抵接凸缘，所述镂空桁架结构位于两端凸缘之间，所述镂空桁架结构的两端面抵接两个凸缘相对的侧面。
10.可选的，与两个半环的两个对接缝对齐两个第一梁上设有向筒体的轴线侧凸出的凸条，所述凸条位于两个半环的两个对接缝之间。
11.可选的，所述法兰内环壁上设有相对的凸块，所述凸块与所述凸条对齐，所述凸缘上设有与凸块配合的凹槽，所述凸块位于凹槽和两个半环的对接缝之间。
12.综上所述，本技术包括以下有益技术效果：
13.本技术复合材料蒙皮，较大程度上减轻了机匣的重量，并且使用镂空桁架结构作为金属骨架包裹复合材料蒙皮，桁架结构形成或三角形、或四边形、或六边形的镂空网格，以其桁架作为承传力构件，从而大量减少金属材料用量，降低机匣重量尽可能的减轻金属骨架的重量，复合材料蒙皮为薄壁安装在金属骨架内部，起到隔绝内外气流，承受气流压力
的作用。在复合材料蒙皮和金属骨架之间填充树脂胶体，以填补间隙，密封气流。复合材料蒙皮和金属骨架组合为机匣，在保证结构刚性的同时降低了机匣的重量。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
15.图1为本技术带复合材料蒙皮的金属骨架机匣的整体结构示意图；
16.图2为本技术机匣的部分截面的结构示意图；
17.图3为本技术法兰的结构示意图；
18.图4为本技术筒体的结构示意图。
19.附图标记说明：1、金属骨架；11、镂空桁架结构；12、法兰；13、第一梁；14、第二梁；15、第三梁；16、凸条；17、凸块；2、筒体；21、半环；22、凸缘；23、凹槽；3、树脂胶体。
具体实施方式
20.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
21.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
23.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
24.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
25.本技术实施例提供一种带复合材料蒙皮的金属骨架机匣。
26.如图1-图4所示，一种带复合材料蒙皮的金属骨架1机匣，包括金属骨架1和筒体2，所述筒体2为复合材料，所述金属骨架1套设在筒体2外周，所述金属骨架1包括筒状的镂空
桁架结构11和连接在镂空桁架结构11两端的法兰12，筒状的所述镂空桁架结构11包裹在筒体2外周，所述金属骨架1与筒体2通过粘接固定连接。
27.本技术以复合材料的筒体2作为蒙皮，筒体2可以为聚乙烯+碳纤维复合材料，较大程度上减轻了机匣的重量，并且使用镂空桁架结构11作为金属骨架1包裹复合材料蒙皮，桁架结构形成或三角形、或四边形、或六边形的镂空网格，以其桁架作为承传力构件，从而大量减少金属材料用量，降低机匣重量尽可能的减轻金属骨架1的重量，复合材料蒙皮为薄壁安装在金属骨架1内部，起到隔绝内外气流，承受气流压力的作用。在复合材料蒙皮和金属骨架1之间填充树脂胶体3，以填补间隙，密封气流。复合材料蒙皮和金属骨架1组合为机匣，在保证结构刚性的同时降低了机匣的重量。
28.所述镂空桁架结构11包括若干平行的第一梁13、若干第二梁14和若干第三梁15，所述第一梁13的长度方向平行于机匣的轴线方向，多个所述第一梁13绕筒体2周向均匀分布，所述第二梁14和第三梁15螺旋的分布在筒体2外周，所述第二梁14和第三梁15反向设置，若干所述第二梁14等距分布，若干所述第三梁15等距分布。本技术的桁架交叉形成了三角形镂空，这种结构可以很好的保证金属骨架1的结构刚性，在力作用下变形更小。
29.所述机匣包括两个相对的半环21，两个相对的半环21对接形成所述筒体2。
30.所述筒体2的两端设有径向向外凸出的凸缘22，所述法兰12内环壁抵接凸缘22，所述镂空桁架结构11位于两端凸缘22之间，所述镂空桁架结构11的两端面抵接两个凸缘22相对的内侧的侧面。对复合材料的筒体2进行轴向限位。复合材料蒙皮为分半的筒体2结构，在筒体2两端向外侧翻边形成凸缘22，在装入金属骨架1后可以让凸缘22卡入金属骨架1的筒状的镂空桁架结构11两个端面之间，凸缘22的外环面抵接法兰12内环面。值得注意的是，复合材料蒙皮向金属骨架1内部安装时需要复合材料蒙皮轻微变形才能装入，这也是得益于复合材料本身的刚度稍弱。
31.与两个半环21的两个对接缝对齐两个第一梁13上设有向筒体2的轴线侧凸出的凸条16，所述凸条16位于两个半环21的两个对接缝之间。
32.所述法兰12内环壁上设有相对的凸块17，所述凸块17与所述凸条16对齐，凸块17位于凸条16的两端，所述凸缘22上设有与凸块17配合的凹槽23，凹槽23位于两个半环21的对接缝的位置，在每个半环21的凸缘上22靠近对接缝的一侧设置l形槽，两个半环21对接后，两个l形槽形成凹槽23，所述凸块17位于凹槽23和两个半环21的对接缝之间，凸块17侧面与凹槽23和对接缝贴合，凸块17在凹槽23中的部分的宽度大于在对接缝中的宽度，此处的宽度理解为沿筒体2周向方向的长度。
33.所述金属骨架1与筒体2通过树脂胶体3粘接。在金属骨架1与复合材料蒙皮之间填充树脂胶体3，树脂胶体3具备较强的粘性，填充间隙，并粘合金属骨架1与复合材料蒙皮。
34.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种带复合材料蒙皮的金属骨架机匣，其特征在于，包括金属骨架和筒体，所述筒体为复合材料，所述金属骨架套设在筒体外周，所述金属骨架包括筒状的镂空桁架结构和连接在镂空桁架结构两端的法兰，筒状的所述镂空桁架结构包裹在筒体外周，所述金属骨架与筒体通过粘接固定连接。2.根据权利要求1所述的带复合材料蒙皮的金属骨架机匣，其特征在于，所述镂空桁架结构包括若干平行的第一梁、若干第二梁和若干第三梁，所述第一梁的长度方向平行于机匣的轴线方向，多个所述第一梁绕筒体周向均匀分布，所述第二梁和第三梁螺旋的分布在筒体外周，所述第二梁和第三梁反向设置，若干所述第二梁等距分布，若干所述第三梁等距分布。3.根据权利要求1所述的带复合材料蒙皮的金属骨架机匣，其特征在于，所述金属骨架与筒体通过树脂胶体粘接。4.根据权利要求1所述的带复合材料蒙皮的金属骨架机匣，其特征在于，所述机匣包括两个相对的半环，两个相对的半环对接形成所述筒体。5.根据权利要求4所述的带复合材料蒙皮的金属骨架机匣，其特征在于，所述筒体的两端设有径向向外凸出的凸缘，所述法兰内环壁抵接凸缘，所述镂空桁架结构位于两端凸缘之间，所述镂空桁架结构的两端面抵接两个凸缘相对的侧面。6.根据权利要求5所述的带复合材料蒙皮的金属骨架机匣，其特征在于，与两个半环的两个对接缝对齐两个第一梁上设有向筒体的轴线侧凸出的凸条，所述凸条位于两个半环的两个对接缝之间。7.根据权利要求6所述的带复合材料蒙皮的金属骨架机匣，其特征在于，所述法兰内环壁上设有相对的凸块，所述凸块与所述凸条对齐，所述凸缘上设有与凸块配合的凹槽，所述凸块位于凹槽和两个半环的对接缝之间。

技术总结
本申请提供了一种带复合材料蒙皮的金属骨架机匣，属于燃气涡轮类航空发动机的技术领域，具体包括金属骨架和筒体，所述筒体为复合材料，所述金属骨架套设在筒体外周，所述金属骨架包括筒状的镂空桁架结构和连接在镂空桁架结构两端的法兰，筒状的所述镂空桁架结构包裹在筒体外周，所述金属骨架与筒体通过粘接固定连接。通过本申请的处理方案，保证机匣结构刚性的同时减轻机匣的重量。刚性的同时减轻机匣的重量。刚性的同时减轻机匣的重量。


技术研发人员：伍鑫 肖双强 李林骏 陈佳 岳定阳 胡文兵 向英子
受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院
技术研发日：2023.02.24
技术公布日：2023/5/23