制造復(fù)合罩的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制造復(fù)合罩的方法。所述層狀復(fù)合罩包括一疊層，基本上所有的層都被成形為形成折曲部，每個(gè)折曲部包含第一部分、第二部分和介于該第一部分和第二部分之間的斜坡，在該第二部分處所述層大致平行于該第一部分延伸，在該斜坡處所述層與第一部分和第二部分成角度地延伸，斜坡兩側(cè)的層數(shù)大致相同。第二罩與復(fù)合罩部分地重疊，夾具或緊固件在罩重疊處將罩保持在一起。罩具有大致彼此對(duì)準(zhǔn)從而形成平滑的氣動(dòng)表面的外側(cè)面。
【專利說(shuō)明】制造復(fù)合罩的方法
[0001]本發(fā)明申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年3月12日，申請(qǐng)?zhí)枮?009801101702 (PCT/GB2009/050242),發(fā)明名稱為“復(fù)合飛行器接頭”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種飛行器上的位于層狀復(fù)合罩和第二罩(也可由復(fù)合材料制成或不由復(fù)合材料制成)之間的接頭。本發(fā)明還涉及一種制造這種接頭的方法和制造適于在這種接頭中使用的復(fù)合罩的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]飛行器部件(包括如機(jī)翼蒙皮和其他罩之類的零件)越來(lái)越多的使用復(fù)合材料制成，例如層壓制品。已知的是利用沿前緣罩和后緣罩與機(jī)翼蒙皮之間的接頭定位的對(duì)接搭板來(lái)將機(jī)翼的前緣罩和后緣罩固定到機(jī)翼蒙皮上。這些對(duì)接搭板將罩固定在適當(dāng)位置上并且確保罩的前緣和后緣與機(jī)翼蒙皮的相應(yīng)后緣和前緣正確對(duì)準(zhǔn)。
[0004]通常，使用在圖1中以截面示出并在W02007/071905中描述的金屬對(duì)接搭板I。該對(duì)接搭板附接在機(jī)翼蒙皮的通常面向機(jī)翼內(nèi)部的內(nèi)型線(ML)面上。現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)接搭板I具有臺(tái)階部狀的ζ型輪廓，其中短的垂直部分I與兩個(gè)水平板部分lb、lc連接。在這個(gè)實(shí)例中，板Ib裝配在飛行器機(jī)翼蒙皮2的ML面的一部分之上，使得蒙皮2的前緣與垂直部分Ia對(duì)接。通過螺栓3聯(lián)接就位，該螺栓3在蒙皮2的外型線(OML)面上沉入蒙皮2內(nèi)。
[0005]平板Ic被附接至待固定至罩的前緣的結(jié)構(gòu)。例如D型突出(D-nose)的前緣蒙皮4示出為附接到機(jī)翼罩前緣5(圖2)。為了降低氣流6對(duì)于復(fù)合蒙皮2的侵蝕，該D型突出的蒙皮4通常選擇具有足夠的厚度來(lái)突出于蒙皮2的前緣5之外。然而，發(fā)現(xiàn)仍然會(huì)發(fā)生氣動(dòng)侵蝕并且增加的厚度還會(huì)增加阻力。當(dāng)采用復(fù)合材料時(shí)常常會(huì)加劇氣動(dòng)侵蝕。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)接搭板在發(fā)生撞鳥或類似的撞擊時(shí)還是易損壞的。圖3示意性示出了發(fā)生在通過對(duì)接搭板I附接的前緣結(jié)構(gòu)(未示出)上的撞擊是如何導(dǎo)致在螺栓3上作用災(zāi)難性作用力的。本發(fā)明尋求至少改善一部分所述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的第一方面提供了一種飛行器接頭，該接頭包括:包含一疊層的層狀的復(fù)合罩，基本上所有這些層都被成形為形成折曲部，每個(gè)折曲部包括第一部分、第二部分和介于該第一部分和該第二部分之間的斜坡，在該第二部分處所述層大致平行于該第一部分延伸，在該斜坡處所述層與該第一部分和該第二部分成角度地延伸，該斜坡兩側(cè)的層數(shù)大致相同；第二罩，該第二罩與所述復(fù)合罩部分重疊；以及夾具或緊固件，所述夾具或所述緊固件在所述罩重疊之處將這些罩保持在一起，其中這些罩具有大致彼此對(duì)準(zhǔn)從而形成平滑氣動(dòng)表面的外側(cè)面。
[0008]本發(fā)明的另一方面提供了一種制造介于復(fù)合材料罩和第二罩之間的飛行器接頭的方法，所述方法包括:提供包含一疊層的層狀的復(fù)合罩，基本上所有層都成形為形成折曲部，每個(gè)折曲部包括第一部分、第二部分和介于該第一部分和該第二部分之間的斜坡，在該第二部分處所述層大致平行于該第一部分延伸，在該斜坡處所述層與該第一部分和該第二部分成角度地延伸，該斜坡兩側(cè)的層數(shù)大致相同；使一第二罩與所述復(fù)合罩部分重疊；利用夾具或緊固件在所述罩重疊之處將這些罩保持在一起；以及使這些罩的外側(cè)面大致彼此對(duì)準(zhǔn)從而形成平滑的氣動(dòng)表面。
[0009]典型地，在復(fù)合材料罩的外側(cè)設(shè)置保護(hù)件，該保護(hù)件覆蓋斜坡的至少一部分。該保護(hù)件可以由復(fù)合材料、橡膠、或其他任意合適材料制成。
[0010]典型地，該保護(hù)件具有錐形形狀，該錐形形狀朝向所述斜坡的底部相對(duì)較厚，朝向所述斜坡的頂部相對(duì)較薄。
[0011]所述第二罩可以包含飛行器結(jié)構(gòu)的前緣罩或后緣罩，所述飛行器結(jié)構(gòu)如機(jī)翼、水平尾翼、垂直尾翼、或如副翼或襟翼的控制面。在這種情況下，所述復(fù)合罩典型地作為從第二罩在梁的相反方向上延伸的翼盒之類的基本元件的上蒙皮或下蒙皮。
[0012]可選地，第二罩可以包含人孔蓋。在這種情況下，所述復(fù)合罩典型地作為機(jī)翼的下蒙皮。
[0013]所述保護(hù)件可以在這些罩重疊之后安裝，或者更優(yōu)選地，在這些罩重疊之前安裝。
[0014]所述保護(hù)件可以通過粘接層、通過與其中一個(gè)罩共同固化、通過上述方法的組合、或通過其他任意適當(dāng)方法來(lái)附接。
[0015]優(yōu)選地，所述保護(hù)件在安裝到覆蓋斜坡的位置之前預(yù)成形為錐形形狀。
[0016]優(yōu)選地，每個(gè)斜坡以相對(duì)于第一和第二罩不陡于1/5的角度延伸。例如每個(gè)斜坡以相對(duì)于第一和第二罩為1/8或1/10的角度延伸。
[0017]本發(fā)明的再一方面提供一種制造復(fù)合罩的方法，該方法包括:將一保護(hù)件預(yù)成形為錐形形狀；將該保護(hù)件安裝在模具上；在該模具上的所述保護(hù)件上鋪設(shè)一疊復(fù)合材料層，借此使至少一個(gè)所述層形成斜坡；并且使所述疊復(fù)合材料層固化。典型地，使所述疊中的每一層都形成有斜坡，典型地將所述罩形成為Z形或折曲形狀。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]下面參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，其中:
[0019]圖1至圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)中的對(duì)接搭板的構(gòu)造；
[0020]圖4是飛行器機(jī)翼前梁的立體圖；
[0021]圖5是在圖4中機(jī)翼的位于機(jī)翼蒙皮和前緣面板之間的接頭的側(cè)視截面圖；
[0022]圖6示出了構(gòu)造圖4中的機(jī)翼蒙皮的方法；
[0023]圖7示出了根據(jù)圖6所示方法制造的機(jī)翼蒙皮的下側(cè)；
[0024]圖8是位于機(jī)翼蒙皮和前緣面板之間的另選接頭的側(cè)視圖；
[0025]圖9是橡膠邊緣保護(hù)件自身的側(cè)視圖；和
[0026]圖10是位于機(jī)翼蒙皮和人孔蓋之間的折曲接頭的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]圖4示出了飛行器機(jī)翼的前梁。所述梁包括腹板10、上凸緣11和下凸緣(未示出)。所述梁在腹板10和凸緣11會(huì)合處具有倒圓部分10a。層狀復(fù)合蒙皮12被附連到上凸緣11并且向梁的后部延伸從而形成翼盒的上邊界(機(jī)翼的主要結(jié)構(gòu)元件)。如圖4中所示所述，蒙皮12同樣略微突出所述梁的前部之外。
[0028]蒙皮12具有如圖4中所示的外側(cè)面13和如圖7中所示的內(nèi)側(cè)面14。
[0029]圖6中示出了蒙皮12在制造過程中的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。蒙皮12由如下一系列步驟形成:
[0030]?邊緣保護(hù)件22被預(yù)形為從相對(duì)厚的端部朝相對(duì)薄的邊緣逐漸成錐形的楔形。邊緣保護(hù)件22可以由單向擠壓的復(fù)合材料、橡膠、或浸潰有環(huán)氧樹脂并擠壓成形的碳纖維預(yù)形成。在優(yōu)選情況下，所述邊緣保護(hù)件通過擠壓過程預(yù)形成，其中使碳纖維和環(huán)氧樹脂結(jié)合，并且由輥?zhàn)永瓌?dòng)通過具有期望截面形狀的模具。加熱該模具從而使環(huán)氧樹脂固化或部分固化，使得邊緣保護(hù)件22保持自身形狀
[0031].在形成有臺(tái)階部29的型面28上鋪設(shè)銅膜20
[0032].如所示將邊緣保護(hù)件22放置在銅膜20上，邊緣保護(hù)件22的厚端部與銅膜中的臺(tái)階部接觸。邊緣保護(hù)件22的斜面23在其被鋪設(shè)到模具上之前或之后裝配一條粘合膜FM300 (未示出)
[0033].將第一“預(yù)浸潰體” 層24放置在模具上，附著至所述粘合膜?！邦A(yù)浸潰體”層24包括浸潰有環(huán)氧樹脂基的單項(xiàng)排列的碳纖維
[0034]?將一疊“預(yù)浸潰體”層材料鋪設(shè)在模具上，按需要變化橫過該疊的纖維方向，直到鋪設(shè)上最后層25 (其將形成蒙皮12的內(nèi)表面)
[0035]?將真空袋(未示出)鋪設(shè)在最后層25上，該真空袋可選的與諸如防粘膜之類的其他元件結(jié)合
[0036].將真空袋和模具之間的空間在壓熱器中抽成真空，該壓熱器同時(shí)被加熱至超過環(huán)氧樹脂的固化溫度從而使得預(yù)浸潰體和邊緣保護(hù)件22完全固化
[0037].移除真空袋等，剩下如圖7所示的固化蒙皮12。
[0038]疊層在邊緣保護(hù)件22上方形成了帶有斜坡的Z形的所謂“折曲部”的輪廓。疊中的每一層都被成形為形成折曲部，每個(gè)折曲部均包括第一部分、第二部分以及第一部分和第二部分之間的斜坡，在所述第二部分處，所述層大致平行于第一部分延伸，在所述斜坡處，所述層與第一部分和第二部分成角度地延伸。例如，疊的其中一個(gè)內(nèi)部層包括在斜坡46的“頂部”(在該實(shí)例中相對(duì)于圖5中所示的取向定義頂部和底部)處的第一水平部分45以及在斜坡46的“底部”處的第二水平部分47。
[0039]注意，斜坡延伸通過疊的全厚，從而外部層24和內(nèi)部層25與所有內(nèi)部層一起分別形成有斜坡26、27。蒙皮的外側(cè)面13由于在固化過程中與模具接合，因此其形狀(稱為“外型線”或0ML)得以精確控制。
[0040]注意，疊中的層數(shù)在斜坡的兩側(cè)是相同的。由此，疊的內(nèi)部不存在會(huì)導(dǎo)致多孔性問題的不連續(xù)層。
[0041]在蒙皮12螺栓聯(lián)接在梁上后，通過圖5的截面圖中最清晰示出的搭接接頭將其接合至前緣面板15。所述面板15可由或不由相似的復(fù)合材料制成。
[0042]如圖5中所示，面板15的內(nèi)側(cè)面與蒙皮12的外側(cè)面13部分重疊。邊緣保護(hù)件22以及面板15的外側(cè)面和蒙皮12的外側(cè)面共同形成暴露于所示氣流的大致連續(xù)的氣動(dòng)外表面。然后，使緊固件(如螺栓)沿著線31穿過蒙皮12和面板15相重疊之處。出于檢查或修理的目的，該緊固件可以被移除從而可以使得接頭被分開。
[0043]所述邊緣保護(hù)件22位于斜坡和面板15的后緣30之間，并且保護(hù)在斜坡26的下游頂部處的邊緣32免受氣流(沿圖5中所示方向行進(jìn))攜帶的小顆粒侵蝕。邊緣保護(hù)件22與面板15的后緣30之間的空隙在總裝時(shí)填入航空填充物(未示出)。
[0044]在罩12的內(nèi)側(cè)，斜坡的“頂部”33定位成盡可能地靠近梁11，從而斜坡與梁的倒圓部分IOa部分重疊(在該實(shí)例中相對(duì)于圖5中所示的取向定義頂部和底部)。這使得罩12的邊緣34相位成相對(duì)靠近梁。
[0045]圖8和9示出了邊緣保護(hù)件的另選形式。該結(jié)構(gòu)的多數(shù)元件與圖5中的相同，并且相同的元件采用相同的附圖標(biāo)記。在該實(shí)例中，邊緣保護(hù)件由預(yù)成形橡膠制成并且形成介于蒙皮12和面板15之間的密封件。所述邊緣保護(hù)件具有覆蓋斜坡的錐形的楔形部分40以及在重疊部分之間形成密封件的尾部41，在圖9中最清晰的示出了所述尾部。該示例中的邊緣保護(hù)件可以在面板15和蒙皮12重疊而形成接頭之前通過粘接層(未示出)附接到面板15或蒙皮12上。圖8中還示出了肋42，蒙皮12和面板15被螺栓聯(lián)接至肋42。
[0046]優(yōu)選的是，所述橡膠邊緣保護(hù)件被預(yù)先附接到面板15上，而不是被附接于蒙皮
12。這形成了發(fā)生損壞或磨損時(shí)可更換的零件，而對(duì)主結(jié)構(gòu)沒有影響。
[0047]圖10示出了介于層狀復(fù)合蒙皮50和人孔蓋54之間的折曲接頭。所述復(fù)合蒙皮50是飛行器機(jī)翼的底部蒙皮并且在其內(nèi)表面上承載一系列T型桁條，在截面圖中示出了其中一個(gè)這種桁條52的一部分。
[0048]人孔蓋54通過壓板53被壓緊在蒙皮50上。當(dāng)從飛行器機(jī)翼下方看時(shí)所述人孔蓋54和壓板53都是近似橢圓形的。蒙皮50形成有橢圓開口以接收壓板53。所述壓板53具有與蒙皮50的內(nèi)表面接合的環(huán)形凸緣55。虛線所示的橡膠密封襯墊56在凸緣55和蒙皮50之間提供不透燃料的密封件。
[0049]人孔蓋54通過一系列緊固件57沿其周邊與壓板53接合。緊固件57在被緊固時(shí)，將蒙皮50夾緊在兩部分53和54之間。如虛線所示的橡膠密封墊圈58在人孔蓋54和蒙皮50之間提供不透燃料的密封件。在襯墊58和蒙皮50之間提供錐形的填充物59。
[0050]蒙皮50以與圖6中所示的蒙皮12類似的方式形成有折曲疊層。壓板53和緊固件57 —起用作夾具，從而在部分50、54的重疊之處將它們保持在一起。緊固件57可以被移除從而使得接頭可以被拆開并提供進(jìn)入機(jī)翼內(nèi)部的入口。蒙皮50和人孔蓋54具有大致彼此對(duì)準(zhǔn)的外側(cè)面，從而形成平滑的氣動(dòng)表面。
[0051]和其中前緣面板15具有恒定厚度的前述實(shí)施方式形成對(duì)照，人孔蓋54的厚度朝向相對(duì)狹窄的邊緣60成錐形，錐度依照折曲部中的斜坡61的角度。蒙皮50的外側(cè)面形成有具有臺(tái)階部61的環(huán)形凹部，所述臺(tái)階部容納襯墊58，從而使襯墊58與蒙皮50的外側(cè)面及人孔蓋54的外側(cè)面齊平。
[0052]襯墊58和錐形填充物59 —起用作邊緣保護(hù)件，保護(hù)人孔蓋54的邊緣60和蒙皮50免受氣流中攜帶的小顆粒的侵蝕。
[0053]盡管本發(fā)明參照一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是應(yīng)理解的是在不超出所附權(quán)利要求保護(hù)的發(fā)明范圍的情況下可以做出各種各樣的變換或改進(jìn)。
【權(quán)利要求】
1.一種制造復(fù)合罩的方法，該方法包括:將一保護(hù)件預(yù)成形為錐形形狀；將該保護(hù)件安裝在模具上；在該模具上的所述保護(hù)件上鋪設(shè)一疊復(fù)合材料層，借此使至少一個(gè)所述層形成斜坡；并且使所述疊復(fù)合材料層固化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使所述保護(hù)件與所述疊復(fù)合材料層共同固化。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，該方法還包括在將所述保護(hù)件安裝到所述模具上之前使該保護(hù)件至少部分固化。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中通過將材料拉動(dòng)和/或擠壓通過具有期望截面形狀的模具而預(yù)成形所述保護(hù)件。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中將基本上所有的所述層都成形為形成折曲部，每個(gè)折曲部包含第一部分、第二部分和介于該第一部分和該第二部分之間的斜坡，在該第二部分處所述層大致平行于該第一部分延伸，在該斜坡處所述層與該第一部分和該第二部分成角度地延伸，該斜坡兩側(cè)的層數(shù)大致相同。
【文檔編號(hào)】B64C3/26GK103770932SQ201410038197
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2008年3月25日
【發(fā)明者】約翰·弗勒德, 保羅·哈德利, 阿蘭·奎爾 申請(qǐng)人:空中客車操作有限公司