阅读说明：本技术 套筒及其制造方法 (Sleeve and manufacturing method thereof ) 是由 彭国辉 李小军 徐培 周松官 朱森虎 薄晓莉 翁晨涛 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：一种套筒(100),套筒(100)包括套筒壁(110),套筒壁(110)封围套筒内部空间,在套筒壁(110)上开有套筒开口(120),用于连通套筒内部空间和套筒(100)的外部,套筒壁(110)包括内层(111)、位于内层(111)径向外侧的外层(112)以及设置在内层(111)以及外层(112)之间的蜂窝结构,蜂窝结构包括多个蜂窝胞格(113)和多个胞格壁(114),多个蜂窝胞格(113)是通过胞格壁(114)彼此分隔的空间,胞格壁(114)在内层(111)与外层(112)之间沿倾斜于径向的方向延伸。本发明还涉及制造这种套筒的方法。本发明的套筒提高结构刚度的同时,大大减轻了结构重量,且增强了密封性。(A sleeve (100), the sleeve (100) comprises a sleeve wall (110), the sleeve wall (110) encloses a sleeve inner space, sleeve openings (120) are opened on the sleeve wall (110) for communicating the sleeve inner space with the outside of the sleeve (100), the sleeve wall (110) comprises an inner layer (111), an outer layer (112) located radially outside the inner layer (111), and a honeycomb structure arranged between the inner layer (111) and the outer layer (112), the honeycomb structure comprises a plurality of honeycomb cells (113) and a plurality of cell walls (114), the plurality of honeycomb cells (113) are spaces separated from each other by the cell walls (114), and the cell walls (114) extend in a direction inclined to the radial direction between the inner layer (111) and the outer layer (112). The invention also relates to a method of manufacturing such a sleeve. The sleeve provided by the invention has the advantages that the structural rigidity is improved, the structural weight is greatly reduced, and the sealing property is enhanced.)

套筒及其制造方法

技术领域

本发明属于飞机结构设计领域。具体地，本发明涉及一种套筒和制造这种套筒的方法。

背景技术

参见图7和图8，飞机的前缘缝翼为定轴转动运动，通过前缘滑轨10支撑在前缘结构上，且收放通路穿过前梁本体20，则前梁本体20必须配合滑轨运动轨迹预留出穿舱开孔21。滑轨收放通路上，必须设计套筒100封堵滑轨穿舱造成的油箱密封缺口。

大纵深盲腔类零件，成熟的工业成型方式是焊接成型及熔模铸造。

如果使用焊接成型作为成型方式，则大量焊缝易形成腐蚀源，造成燃油泄漏。

如果使用熔模铸造作为成型方式，为防止熔模和铸造过程中产生变形和裂纹，应根据熔模精铸最小壁厚要求，选择铸件的最小壁厚。受到铸造成型的工艺能力约束，套筒整体重量无法铸造复杂外形。减轻结构重量只能从零件厚度着手。

但一味的减少结构壁厚，将导致悬臂式套筒稍部刚度较小，易产生晃动变形，与滑轨产生碰撞。因此，采用铸造成型的套筒，整体壁厚一致，而保留整体刚度的套筒在较小外载的设计工况下，整体结构过强，设计裕度接近20倍，有非常明显的减重空间。

综上所述，有必要对套筒100、尤其是其套筒壁进行改进，以满足实际生产中对套筒的需求。

发明内容

本发明的目的在于设计一款兼顾刚度、重量、成本三大需求的金属结构的滑轨套筒。

为此，本发明提供一种套筒，所述套筒包括套筒壁，所述套筒壁封围套筒内部空间，在所述套筒壁上开有套筒开口，用于连通所述套筒内部空间和所述套筒的外部，

其特征在于，

所述套筒壁包括内层、位于所述内层径向外侧的外层以及设置在所述内层以及所述外层之间的蜂窝结构，所述蜂窝结构包括多个蜂窝胞格和多个胞格壁，所述多个蜂窝胞格是通过胞格壁彼此分隔的空间，所述胞格壁在所述内层与所述外层之间沿倾斜于所述径向的方向延伸。

本发明的这种套筒避免了诸如滑轨套筒之类的盲腔式套筒受到制造能力的制约要求，在提高结构刚度的同时，大大减轻了结构重量，且通过在内层与外层之间增设隔断而增强了密封性，从而实现了满足机翼密封完整性的盲腔油箱边界。

根据本发明的套筒的优选实施例，其中，所述蜂窝胞格在垂直于所述径向的面上呈菱形形状。

菱形形状的蜂窝胞格有利于在进一步减轻套筒的结构重量的同时增加套筒的结构刚度。

根据本发明的套筒的优选实施例，其中，所述套筒是飞机前缘缝翼的滑轨套筒。

刚度高、重量轻、密封性好的套筒特别适用于飞机上，尤其适用于容纳飞机前缘缝翼的滑轨。

根据本发明的套筒的优选实施例，其中，所述套筒的套筒壁的至少一部分是曲面。

在套筒壁是曲面的情况下，现有技术中的焊接和熔模铸造方式将更难以应用或需要引入更大的壁厚和重量，因此本发明的套筒结构尤其适用于作为带有曲面的异形套筒，以适应对于套筒形状的不同需求。

根据本发明的套筒的优选实施例，其中，所述套筒在长度方向上沿弧形延伸。

沿弧形延伸的套筒能够更好地适应于飞机前缘缝翼的运动需求，且对制造提出了更高的要求，因此本发明的套筒结构尤其适用于作为在长度方向上沿弧形延伸的套筒，以适应对于套筒形状的不同需求。

根据本发明的套筒的优选实施例，其中，所述套筒的垂直于长度方向的截面轮廓包含曲线。

此时，为了保持内层与外层之间的距离的均匀性，胞格壁也需要相应地呈曲线状，从而对制造加工提出了更高的要求，因此本发明的套筒结构尤其适用于作为截面轮廓包含曲线的套筒，以适应对于套筒形状的不同需求。

根据本发明的套筒的优选实施例，其中，所述胞格壁的布设密度沿着所述套筒的长度方向变化。

变化的胞格壁布设密度可以在保证刚度需要的同时尽可能减轻套筒壁的重量。

根据本发明的套筒的优选实施例，其中，所述套筒开口处设置有安装凸缘，所述胞格壁的布设密度沿着所述套筒的长度方向从所述安装凸缘起逐渐增大。

这种套筒壁尤其适合于呈悬臂梁形式的套筒壁，以合理地减轻套筒壁的重量。

根据本发明的套筒的优选实施例，其中，每个所述蜂窝胞格在垂直于所述套筒的长度方向的平面上的截面保持不变。

如此设置的蜂窝胞格结构简单且功能完备，尤其有利于

本发明还涉及一种制造根据前述的套筒的方法，

其特征在于，

所述套筒壁通过3D打印成型。

使用3D打印的方式替代过去的熔模精铸或焊接成型能够大大减轻结构重量。此外，在结构夹层内打印金属蜂窝可大大增强结构刚度。

综上所述，本发明的套筒通过合理的刚度分析与布局，优化了套筒中蜂窝结构的胞格壁的数量与位置，在保证悬臂端刚度满足设计要求的情况下大大减轻了结构重量，节省了重量成本，并优化了套筒壁的密封性，尤其有利于作为飞机前缘缝翼滑轨套筒使用。

应了解的是，上文的一般描述和下文的详细描述说明了各种实施例并且旨在提供理解要求保护的主题的性质和特征的概述或框架。

本文件包括附图，以提供对各种实施例的进一步理解。附图纳入于本说明书中并且构成本说明书的部分。附图示出了本文所描述的各种实施例，并且与文字描述一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。

附图说明

参考以上目的，本发明的技术特征在下文中清楚地描述，并且其优点从以下参考附图的详细描述中显而易见，附图以示例方式示出了本发明的优选实施例，而不限制本发明的范围。

附图中：

图1是根据本发明的优选实施例的套筒的立体示意图，其中，为了更清楚地示出蜂窝结构，套筒壁的外层被移除；

图2是图1中所示的根据本发明的优选实施例的套筒的从另一角度观察的立体示意图，其中，为了更清楚地示出蜂窝结构，套筒壁的外层被移除；

图3是图1中所示的根据本发明的优选实施例的套筒的立体剖视图，示出了位于套筒壁内层与外层之间的蜂窝结构；

图4是根据本发明的另一优选实施例的套筒的立体示意图，其中，套筒壁的外层的大致圆形的一部分被移除并且套筒壁的另一大致圆形的一部分被贯穿，以更清楚地示出蜂窝结构；

图5是图4中所示的根据本发明的套筒壁的外层的大致圆形的一部分被移除部位的放大图；

图6是图4中所示的根据本发明的套筒壁的大致圆形的一部分被贯穿部位的放大图；

图7示出了用于飞机前缘缝翼的滑轨的套筒的示意性立体图，并且示出了排水管的布置；以及

图8示出了图7中所示的用于飞机前缘缝翼的滑轨的套筒的示意性立体剖视图。

附图标记列表

10前缘滑轨

20前梁本体

21穿舱开孔

30排水管

100套筒

110套筒壁

111内层

112外层

113蜂窝胞格

114胞格壁

120套筒开口

121安装凸缘

130排水管接口

具体实施方式

现在将详细地描述本发明的实施方式，这些实施方式的示例被显示在附图中并在下文中被描述。

尽管本发明将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为所例示的那些实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且还覆盖可以被包括在本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其他实施例。

为了便于解释和精确定义本发明的技术方案，术语“上”、“下”、“内”和“外”用于参考在附图中所示的示例性实施例的特征的位置来对这些特征进行描述。

下面将参考附图对本发明的示例性实施例进行详细描述。

参考图1和图4，示出了根据本发明的优选实施例的套筒100。

套筒100包括套筒壁110。套筒壁110封围套筒100的内部空间。该内部空间可例如用于容纳飞机的前缘缝翼，此时，套筒100是飞机前缘缝翼的滑轨套筒。在这种情况下，该内部空间可呈大致弧形的筒体，即套筒100在长度方向上沿弧形延伸。并且套筒100可具有大致矩形的横截面。

但本领域技术人员可以理解到，内部空间也可根据实际需要采用各种其他的形状，例如圆筒形、椭球形等等。优选地，套筒壁110具有圆润的外轮廓，即套筒100的垂直于长度方向的截面轮廓包含曲线。优选地，套筒100的套筒壁110的至少一部分是曲面。如在图1中的定向中，套筒100的上下两个壁部分为曲面。

在套筒壁110上开有套筒开口120，用于连通套筒内部空间和套筒100的外部。优选地，开口120可开设在套筒100的一端处且具有套筒100在该处的横截面的形状。然而，开口120也可具有根据实际需求所设置的特定的形状，例如是端部处横截面形状的一部分、即小于端部处的横截面。此外，开口120也可开设在套筒100与外部连通的其他位置处，并且开口120可具有其他合适的形状。一般地，开口120可按此用与前梁本体20上的穿舱开孔21相同或相似的形状。

套筒壁110包括内层111、位于内层111的径向外侧的外层112以及设置在内层111以及外层112之间的蜂窝结构。要指出的是，径向在本文中是指与所涉及的对象表面在各点处的切面垂直的方向。

套筒壁110优选地通过3D打印的方式制造成型。

套筒壁110的材料可包括各种本领域常见的复合材料和金属材料或两者的结合。也可采用复合材料和碳纤维铺层的方式来成型。当选用金属材料作为套筒壁110的材料时，可以通过较小的体积获得合适的结构刚度和密封特性，并且易于通过3D打印的方式成型。

蜂窝结构包括多个蜂窝胞格113和多个胞格壁114。多个蜂窝胞格113是通过胞格壁114彼此分隔的空间。

在如图1－3中所示的优选实施例中，多个胞格壁114彼此相交，使得蜂窝胞格113在垂直于径向的面上呈菱形形状。当各胞格壁114在内层111与外层112之间沿径向延伸时，各个蜂窝胞格113呈扁平柱状。

在图4－6中所示的优选实施例中，胞格壁114在内层111与外层112之间沿倾斜于径向的方向延伸。在优选的实施例中，每个蜂窝胞格113在垂直于套筒100的长度方向的平面上的截面可保持不变，即每个蜂窝胞格113呈大致平直或弯曲的筒状。换言之，在胞格壁114处，内层111与外层112之间被至少一层胞格壁114隔开。

为了在内层111与外层112之间设置更多隔断，也可以在其间布设相对于径向倾斜的多组胞格壁114。

在更为优选的实施例中，如图6中更明显地示出的，相对于径向倾斜的多个胞格壁114交替地在内层111处和外层112处彼此相接，以填满内层111与外层112之间的全部空间，从而确保内层111与外层112之间的空间完全被胞格壁114所隔断。

要指出的是，虽然附图中未示出，但本领域技术人员能够设想，图1－3中所示的实施例和图4－6中所示的实施例可以相互组合，以得到另外的实施例。其中，各胞格壁114除了在内层111和外层112处相交之外，还可在内层111与外层112之间彼此相交，并限定异形的蜂窝胞格113。

在优选的实施例中，胞格壁114的布设密度沿着套筒100的长度方向变化。例如，在套筒开口120处可设置有安装凸缘(法兰)121，胞格壁114的布设密度沿着套筒100的长度方向从安装凸缘121起逐渐增大。其中，安装凸缘121可用于与如前所述的前梁本体20在穿舱开孔21处对接。

尽管上述和图示胞格壁114均为大致平面薄片形状，但胞格壁114也可根据实际需要设置成其他形状，例如曲面等。此外，部分或全部胞格壁114也可根据实际需要而包括相对较厚的壁厚，例如远远大于内层111与外层112之间的距离。

优选地，例如参见图4和图7，套筒100还可包括排水管接口130。排水管接口130设置在套筒100的优选与套筒开口120相对的一端处，用以与排水管30(参见图7)相连接。排水管接口130可如图4中所示那样采用螺纹孔的形式。排水管接口130可用来排出集聚在套筒100内部空间中的水，故而排水管接口130优选地可设置在套筒100的靠下位置处。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。