这类等三角网格格栅面板,最早是为航天运载器的舱段主承力结构开发的构型,现在也广泛延伸到卫星结构板、高速飞行器次承力构件、高端无人机机身承力板这类对重量控制极其严苛的场景里。不同于传统的实心板材或者正交筋板结构,这种等边三角形排布的一体化筋格构型,能在材料用量极低的前提下,把面内拉压、剪切、抗弯刚度做到接近等厚度实心板的水平,同时重量能降低60%以上,完美匹配航空航天领域“克克计较”的减重需求。从结构设计逻辑来看,等边三角形的网格排布是经过拓扑优化验证的最优构型之一,三角形本身的几何稳定性,让整个面板在承受复杂交变载荷、冲击过载的时候,不会出现正交筋板常见的筋条失稳、局部屈曲问题,筋格交汇处的圆柱凸台,既是筋条传力的过渡节点,
避免应力集中在筋条交接位置产生疲劳裂纹,同时也可以作为设备安装的预埋接口,用来固定航电设备、管路支架、隔热层组件,不需要额外在面板上焊接或者粘接安装座,减少了装配环节的应力引入。整个面板的外轮廓做了圆弧切边处理,边缘的加厚凸台沿着轮廓连续排布,既可以作为相邻舱段连接的螺栓过孔位置,也能提升面板边缘的抗挤压能力,避免装配拧紧的时候边缘出现压溃变形。筋条的高度和壁厚是按照等强度原则匹配设计的,筋条和面板本体的交接位置做了小圆弧过渡,不会出现直角位置的应力集中,在承受发射阶段的过载、飞行过程的气动载荷时,载荷能沿着筋条均匀分散到整个面板,不会出现局部应力过大导致的结构失效。实际应用中,这类面板一般采用整体铣削或者增材制造工艺加工,
一体化成型的结构没有拼接焊缝,避免了焊接带来的变形和强度削弱,安装的时候只需要通过边缘的凸台孔位和相邻结构框连接,中间的网格空腔还可以填充隔热材料、敷设线缆,充分利用结构内部的空间,不需要额外预留走线或者隔热层的安装位置,进一步压缩整体结构的体积和重量。不同于民用领域的普通格栅板,这类航空用面板的筋格尺寸、筋条厚度、凸台高度都有严格的边界约束,既要保证足够的刚度,避免飞行过程中出现共振,也要控制整体的重量,不能超出运载能力的冗余范围,同时还要兼顾加工工艺性,筋条之间的间距要满足铣刀的加工可达性,或者增材制造的排粉要求,不会出现加工死角导致的成型缺陷。
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