用于運(yùn)輸、放置和壓縮復(fù)合加強(qiáng)件的方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種用于壓縮波紋狀細(xì)長復(fù)合鋪層的裝置（30）包括沿其長度為柔性的柔性的第一和第二纖維增強(qiáng)樹脂柔性段（32，34）。第一段在第一平面（44）內(nèi)是柔性的，并且第二段在第一平面內(nèi)以及在第二平面內(nèi)（44，46）是柔性的。
【專利說明】用于運(yùn)輸、放置和壓縮復(fù)合加強(qiáng)件的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開大體涉及制造復(fù)合結(jié)構(gòu)，并更具體地涉及用于運(yùn)輸、放置和壓縮波紋狀復(fù)合加強(qiáng)件的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在例如縱梁的波紋狀復(fù)合加強(qiáng)件的制造期間，壓縮器可以用來抵靠工具表面壓縮縱梁的鋪層(layup)。在一些情況下，工具表面可以沿一個(gè)或更多平面呈波紋狀。已發(fā)展沿彎曲的單個(gè)平面柔性的壓縮器，因此其中縱梁在多于一個(gè)平面中呈波紋狀，工具表面具有需要通過手執(zhí)行的壓縮過程的相對復(fù)雜的幾何形狀。當(dāng)通過手鋪設(shè)組合波狀復(fù)合縱梁時(shí)，可能在疊層中形成褶皺，其在鋪層中的各個(gè)點(diǎn)處聚集，和/或可能發(fā)生不希望的纖維變形。使用手動(dòng)鋪層技術(shù)，層板褶皺和層板聚集的位置難以控制，因此在完成的零件中引起可能影響零件性能的變化。而且，手動(dòng)鋪層所涉及的人因素可能在完成的零件中引起導(dǎo)致不期望的不一致的過程變化。
[0003]因此，需要用于壓縮例如縱梁的波紋狀復(fù)合加強(qiáng)件的方法和裝置，其可以以改善零件質(zhì)量和/或性能的方式一致且可預(yù)測地分布層板褶皺和聚集。也需要可以用來運(yùn)輸縱梁到固化工具，并且在縱梁放置和壓縮期間與縱梁的組合彎曲一致的壓縮器裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]所公開的實(shí)施例提供用于運(yùn)輸、放置和壓縮在多于一個(gè)平面中呈波紋狀的復(fù)合加強(qiáng)件的方法和裝置，復(fù)合加強(qiáng)件例如為縱梁。壓縮器以調(diào)節(jié)和標(biāo)準(zhǔn)化層板褶皺和/或?qū)影寰奂姆植嫉姆绞皆诠袒ぞ咧蟹胖煤蛪嚎s縱梁鋪層。所公開的壓縮裝置在多個(gè)平面中是柔性的，并且無論縱梁幾何形狀中的起伏如何，均與縱梁的外形一致?？深A(yù)測的層板褶皺/聚集允許在縱梁設(shè)計(jì)中做出補(bǔ)償層板褶皺和/聚集的工程改變，由此改善零件質(zhì)量和/或性能。
[0005]根據(jù)一個(gè)公開的實(shí)施例，提供用于制造波紋狀細(xì)長復(fù)合結(jié)構(gòu)的壓縮器。該壓縮器包括沿其長度在第一平面內(nèi)柔性的至少第一段，以及與第一段耦合并且沿其長度在第一平面內(nèi)并在第二平面內(nèi)柔性的至少第二段。第一和第二平面大體相互正交。第一和第二段中的每個(gè)包括大體平坦的蓋部分和適于被容納在復(fù)合結(jié)構(gòu)中的空腔內(nèi)的帽部分。蓋部分包括橫跨蓋部分的寬度橫向延伸并沿其長度隔開的多個(gè)增強(qiáng)帶。蓋部分還包括沿其長度的多個(gè)柔性橡膠接頭，該柔性橡膠接頭允許第二段在第二平面內(nèi)彎曲。帽部分包括在其中與柔性橡膠接頭基本對齊的多個(gè)橫向延伸的狹縫。
[0006]根據(jù)另一實(shí)施例，提供用于運(yùn)輸和壓縮其中具有空腔的波紋狀復(fù)合帽加強(qiáng)件鋪層的裝置。該裝置包括帽部分和大體平坦的蓋部分，該帽部分適于被放置在空腔內(nèi)，該蓋部分與帽部分耦合并且在大體平行于蓋部分的第一平面內(nèi)是柔性的。帽部分和蓋部分每個(gè)都在大體正交于第一平面的第二平面內(nèi)是柔性的。蓋部分包括柔性材料的疊層和基本剛性的增強(qiáng)帶。柔性材料可以包括橡膠。[0007]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，提供使用壓縮器制作復(fù)合加強(qiáng)件的方法。該方法包括形成復(fù)合加強(qiáng)件鋪層并使壓縮器與鋪層接觸。加強(qiáng)件鋪層被附著到壓縮器，并且壓縮器用來運(yùn)輸加強(qiáng)件鋪層并將其置于表面上。加強(qiáng)件鋪層通過壓縮器被抵靠該表面壓縮。將加強(qiáng)件鋪層附著到壓縮器包括在壓縮器內(nèi)生成真空，并使用真空抵靠壓縮器吸住加強(qiáng)件鋪層。抵靠壓縮器吸住加強(qiáng)件鋪層包括通過抽取通過與鋪層接觸的壓縮器側(cè)面的空氣而產(chǎn)生吸力。使用壓縮器放置加強(qiáng)件鋪層包括通過允許壓縮器在大體正交的兩個(gè)平面內(nèi)彎曲而使壓縮器符合表面的幾何形狀。
[0008]根據(jù)更進(jìn)一步的實(shí)施例，提供使壓縮器在正交平面中柔性以便壓縮波紋狀復(fù)合加強(qiáng)件鋪層的方法。該方法包括通過以彼此大體平行隔開的關(guān)系放置多個(gè)復(fù)合增強(qiáng)帶而鋪設(shè)壓縮器的至少第一部分，并且通過使柔性橡膠層板與增強(qiáng)帶層壓而在增強(qiáng)帶之間形成柔性接頭。層壓包括使橡膠層板與增強(qiáng)帶共固化。鋪設(shè)壓縮器的第一部分包括提供至少一個(gè)纖維增強(qiáng)樹脂平層板，使平層板的相對的邊緣成齒形(castellate)以在平層板上形成凸緣帶，以及在凸緣帶上方鋪設(shè)增強(qiáng)帶。
[0009]總之，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供用于制造波紋狀細(xì)長復(fù)合結(jié)構(gòu)的壓縮器，其包括沿其長度在第一平面內(nèi)柔性的至少第一段；以及與第一段耦合并沿其長度在第一平面內(nèi)和在第二平面內(nèi)柔性的至少第二段。
[0010]有利地，在該壓縮器中，第一和第二平面大體相互正交。
[0011]有利地，在該壓縮器中，壓縮器的第二段包括大體平坦的第一部分和適于被容納在復(fù)合結(jié)構(gòu)中的空腔內(nèi)的第二部分。
[0012]有利地，在該壓縮器中，第一部分包括橫跨第一部分的寬度橫向延伸并沿第一部分的長度隔開的多個(gè)增強(qiáng)帶、在增強(qiáng)帶之間的狹槽和在狹槽中的柔性材料。
[0013]有利地，在該壓縮器中，第二部分包括在其中的多個(gè)橫向延伸的狹縫，并且該狹縫與第一部分中的狹槽基本對齊。
[0014]有利地，在該壓縮器中，第二段包括沿其長度的多個(gè)柔性橡膠接頭，該柔性橡膠接頭允許第二段在第二平面內(nèi)彎曲。
[0015]有利地，在該壓縮器中，第二段包括沿其長度的交替的增強(qiáng)件和橡膠的帶。
[0016]有利地，該壓縮器進(jìn)一步包括在第一和第二段之間的拼接接頭。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于運(yùn)輸和壓縮具有空腔的波紋狀復(fù)合帽加強(qiáng)件鋪層的裝置，其包括適于被放置在空腔內(nèi)的帽部分；以及與帽部分耦合并且在大體平行于蓋部分的第一平面內(nèi)柔性的大體平坦的蓋部分。
[0018]有利地，在該裝置中，帽部分和蓋部分每個(gè)在大體正交于第一平面的第二平面中均是柔性的。
[0019]有利地，在該裝置中，蓋部分包括柔性材料的疊層和橫跨蓋部分的寬度橫向延伸的基本剛性的增強(qiáng)帶。
[0020]有利地，在該裝置中，柔性材料是橡膠，增強(qiáng)帶沿蓋部分的長度相互隔開從而定義橫向狹槽，并且該狹槽用橡膠充分填充。
[0021]有利地，在該裝置中，增強(qiáng)帶包括單向纖維增強(qiáng)樹脂，并且柔性材料包括合成橡膠。
[0022]有利地，在該裝置中，帽部分包括在其中沿其長度的多個(gè)狹縫，其中該狹縫基本垂直于蓋的平面延伸，并且與增強(qiáng)帶之間的狹槽基本對齊。
[0023]有利地，在該裝置中，帽部分包括沿其長度的多個(gè)狹縫，該多個(gè)狹縫適于與真空源耦合以便抵靠帽部分吸住鋪層。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的方面，提供使用壓縮器制作復(fù)合加強(qiáng)件的方法，該方法包括:形成復(fù)合加強(qiáng)件鋪層；使壓縮器與加強(qiáng)件鋪層接觸；將加強(qiáng)件鋪層附著到壓縮器；使用壓縮器運(yùn)輸加強(qiáng)件鋪層并將其置于表面上；以及使用壓縮器抵靠該表面壓縮加強(qiáng)件鋪層。
[0025]有利地，在該方法中，將加強(qiáng)件鋪層附著到壓縮器包括在壓縮器內(nèi)產(chǎn)生真空，并使用真空抵靠壓縮器吸住加強(qiáng)件鋪層。
[0026]有利地，在該方法中，抵靠壓縮器吸住加強(qiáng)件鋪層包括通過抽取通過與加強(qiáng)件鋪層接觸的壓縮器上的側(cè)面的空氣而產(chǎn)生吸力。
[0027]有利地，在該方法中，使用壓縮器放置加強(qiáng)件鋪層包括通過允許壓縮器在大體正交的兩個(gè)平面內(nèi)彎曲而使壓縮器符合表面的幾何形狀。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的更進(jìn)一步的方面，提供使壓縮器在正交平面中柔性以便壓縮波紋狀復(fù)合加強(qiáng)件鋪層的方法，該方法包括:通過以彼此大體平行的彼此隔開的關(guān)系放置多個(gè)復(fù)合增強(qiáng)帶而鋪設(shè)壓縮器的至少第一部分；并且通過層壓柔性橡膠層板與增強(qiáng)帶而在增強(qiáng)帶之間形成柔性接頭。
[0029]有利地，在該方法中，層壓包括使橡膠層板與增強(qiáng)帶共固化。
[0030]有利地，在該方法中，鋪設(shè)壓縮器的第一部分包括提供至少一個(gè)纖維增強(qiáng)樹脂平層板，使平層板的相對邊緣成齒形從而在平層板上形成凸緣帶，以及在凸緣帶上方鋪設(shè)增強(qiáng)帶。
[0031]有利地，該方法進(jìn)一步包括:通過在其中具有空腔的工具上鋪設(shè)多個(gè)纖維增強(qiáng)樹脂層板來鋪設(shè)壓縮器的第二部分；以及在鋪設(shè)的纖維增強(qiáng)樹脂層板上方在工具空腔內(nèi)放置囊狀物(bladder)，其中鋪設(shè)壓縮器的第一部分通過在工具上鋪設(shè)的纖維增強(qiáng)樹脂層板上方放置增強(qiáng)帶來實(shí)現(xiàn)。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于運(yùn)輸、放置和壓縮組合波紋狀復(fù)合帽縱梁的裝置，其包括基本連續(xù)的、細(xì)長的、大體平坦的蓋部分和帽形部分，該蓋部分包括第一段、第二段和拼接接頭，該第一段僅在第一平面內(nèi)柔性并包括多個(gè)纖維增強(qiáng)樹脂疊層，該第二段在第一平面內(nèi)柔性并且在與第一平面正交的第二平面內(nèi)柔性，該第二段包括多個(gè)單向纖維增強(qiáng)樹脂堆疊帶，該堆疊帶沿蓋部分的長度隔開從而定義堆疊帶之間的狹槽，該第二段進(jìn)一步包括填充狹槽的柔性橡膠并橫跨蓋部分的整個(gè)寬度延伸，該拼接接頭在第一和第二段之間；該帽形部分接合到蓋部分，該帽部分具有大體打開的內(nèi)部和在其中的多個(gè)狹縫，狹縫的長度與打開的內(nèi)部連通，并且將帽部分分段，該狹縫與帽部分的第二段中的狹槽分別對齊，帽形部分適于與真空源耦合以便在打開的內(nèi)部內(nèi)抽取真空，其產(chǎn)生通過狹縫的真空吸力，該真空吸力逆著帽形部分拉動(dòng)縱梁。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供制作用于運(yùn)輸、放置和壓縮沿其長度具有組合波紋的復(fù)合帽縱梁的柔性壓縮器的另一種方法，該方法包括:通過以彼此大體平行隔開的關(guān)系放置多個(gè)復(fù)合增強(qiáng)帶，提供至少一個(gè)纖維增強(qiáng)樹脂平層板，使平層板的相對邊緣成齒形從而在平層板上形成凸緣帶，以及在凸緣帶上方鋪設(shè)增強(qiáng)帶，從而鋪設(shè)壓縮器的至少第一部分；通過層壓柔性橡膠層板與增強(qiáng)帶，包括使橡膠層板與增強(qiáng)帶共固化，而在增強(qiáng)帶之間形成柔性接頭；通過在其中具有空腔的工具上方鋪設(shè)多個(gè)纖維增強(qiáng)樹脂層板來鋪設(shè)壓縮器的第二部分；將囊狀物放置在鋪設(shè)的纖維增強(qiáng)樹脂層板上方的工具空腔內(nèi)，其中鋪設(shè)壓縮器的第一部分通過在工具上鋪設(shè)的纖維增強(qiáng)樹脂層板上方放置增強(qiáng)帶來執(zhí)行；以及在壓縮器的第二部分中鋸開狹縫，該狹縫與壓縮器的第一部分中的柔性接頭對齊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]被認(rèn)為是有利實(shí)施例的特征的新穎特征在所附權(quán)利要求中提出。然而，有利實(shí)施例以及優(yōu)選的使用模式、進(jìn)一步的目標(biāo)及其優(yōu)點(diǎn)將通過在結(jié)合附圖閱讀時(shí)參考本公開的有利實(shí)施例的以下詳細(xì)描述而被最佳地理解，其中:
[0035]圖1是根據(jù)一個(gè)公開的實(shí)施例的壓縮器的透視圖的圖示說明。
[0036]圖2是附連至在兩個(gè)平面中彎曲的飛行器蒙皮的復(fù)合縱梁的透視圖的圖示說明。
[0037]圖3是在圖2中所示的縱梁的側(cè)視圖的圖示說明。
[0038]圖4是沿圖3中的線4-4取得的剖面圖的圖示說明。
[0039]圖5是沿圖3中的線5-5取得的剖面圖的圖示說明。
[0040]圖6是用來形成在圖1中所述的壓縮器的一段的層板鋪層的分解的截面圖的圖示說明。
[0041]圖7是與圖6類似的圖示說明，但其示出用來形成在圖1中示出的壓縮器的另一段的層板鋪層。
[0042]圖8是形成在圖6和圖7中示出的鋪層的一部分的層板的平面圖的圖示說明。
[0043]圖9是與圖8類似的圖示說明，但其示出已成齒形的層板的一部分的相對邊緣。
[0044]圖10-17是用來制造壓縮器的鋪層工具和連續(xù)層板鋪層步驟的平面圖的圖示說明。
[0045]圖18是沿圖1中的線18-18取得的剖面圖的圖示說明。
[0046]圖19是制造壓縮器的方法的流程圖的圖示說明。
[0047]圖20是帽縱梁的截面圖的圖示說明，該帽縱梁是在凸模上方形成的真空袋。
[0048]圖21是在凸沖壓模和凹沖壓模之間形成的帽縱梁的剖面圖的圖示說明。
[0049]圖22是與圖21類似的圖示說明，但其示出已經(jīng)安裝在縱梁鋪層中的壓縮器。
[0050]圖23-26是示出使用壓縮器在固化工具中運(yùn)輸、放置和壓縮帽縱梁的連續(xù)步驟的剖面圖的圖示說明。
[0051]圖27是用于制造復(fù)合縱梁的方法的流程圖的圖示說明。
[0052]圖28是飛行器生產(chǎn)和維護(hù)方法的流程圖的圖示說明。
[0053]圖29是飛行器的框圖的圖示說明。
【具體實(shí)施方式】
[0054]首先參考圖1-5，壓縮器30 (圖1)可以用于運(yùn)輸、放置和壓縮彎曲的復(fù)合層壓加強(qiáng)件，彎曲的復(fù)合層壓加強(qiáng)件例如但不限于在圖2-5中示出的波紋狀帽縱梁50。壓縮器30是大體半剛性的，具有在工具中放置和壓縮縱梁鋪層期間允許壓縮器30彎曲并符合復(fù)雜工具表面(沒有在圖1中示出)的柔度。在縱梁50的運(yùn)輸和放置期間，縱梁50通過真空吸力31被保持在壓縮器30上。壓縮器30是細(xì)長的，并且大體上包括分段的第一帽部分38和連續(xù)的大體平坦的第二蓋部分36。帽部分38包括斜側(cè)壁38a和底壁38b。
[0055]蓋36包括橫向延伸的凸緣36a。蓋部分36與帽部分38以及一對端壁45形成基本上延伸壓縮器30的整個(gè)長度“L”的封閉的內(nèi)部空間35。在一個(gè)或兩個(gè)端壁45中的氣動(dòng)配件42適于使壓縮器30的內(nèi)部空間35與合適的真空源(未示出)耦合，以便在壓縮器30內(nèi)抽取真空。如將在下面討論的，帽部分38包括在其中的多個(gè)大體平行的狹縫40，狹縫40允許空氣通過帽部分38被抽取到內(nèi)部空間35中。狹縫40基本上延伸帽部分38的整個(gè)高度，并且將其分成允許壓縮器30的帽部分38在將鋪層放置并壓縮在工具中期間彎曲的單獨(dú)的段41。狹縫40也允許空氣被抽取到內(nèi)部空間35中，產(chǎn)生在運(yùn)輸、放置和壓縮過程期間將縱梁50保持在壓縮器30上的真空吸力31?？v梁50到壓縮器30的該真空附著可以允許在縱梁壓縮期間層板褶皺和聚集的更對稱分布。
[0056]壓縮器30包括至少第一單柔性段32和至少第二雙柔性段34。段32、34通過適合應(yīng)用的接頭48相互耦合，例如但不限于拼接接頭、嵌接接頭或?qū)咏宇^。在圖示說明的實(shí)施例中，壓縮器30僅包括一個(gè)段34，段34通過兩個(gè)接頭48耦合在兩個(gè)段32之間。然而，壓縮器30可以具有位于沿壓縮器30的長度的任何區(qū)域的多于一個(gè)段34，包括在壓縮器30的任一末端上。在一些實(shí)施例中，基本上整個(gè)壓縮器30可以包括雙柔性段34。壓縮器30可以具有多于或少于兩個(gè)單柔性段32。如在后面將更詳細(xì)討論的，壓縮器30的段34包括柔性接頭23，柔性接頭23允許段34在基本上相互正交的兩個(gè)平面44、46中的每個(gè)平面中彎曲。平面44大體平行于蓋36延伸并穿過蓋36，而平面46基本垂直于蓋36延伸。柔性接頭23也可以允許壓縮器30沿其縱軸線47扭力扭轉(zhuǎn)。
[0057]蓋部分36和帽部分38都可以由纖維增強(qiáng)樹脂的層壓層板(沒有在圖1中示出)形成，例如但不限于碳纖維環(huán)氧樹脂。用來形成段32中的蓋部分36的層板的數(shù)目和厚度被選擇成使得蓋部分36在平面44內(nèi)的柔性達(dá)到在將縱梁鋪層放置并壓縮在工具中期間允許壓縮器30符合彎曲的工具表面(未示出)所需的程度。在帽部分38中的狹縫41允許帽部分38與蓋部分36 —起在平面44內(nèi)彎曲。
[0058]如在后面描述的，位于壓縮器30的雙柔性段34內(nèi)的蓋部分36的區(qū)域由被共固化的材料的結(jié)合形成以形成多個(gè)柔性接頭23。這些柔性接頭23允許蓋部分36在平面44、46內(nèi)彎曲以及繞其縱軸線47扭轉(zhuǎn)。在帽部分38中的狹縫40也允許段34內(nèi)的帽部分38的區(qū)域在平面46內(nèi)彎曲。由于在縱梁放置和壓縮過程期間壓縮器30能夠在兩個(gè)平面44、46內(nèi)彎曲并符合波紋狀工具158 (圖24-26)或其他表面的幾何形狀，因此層板聚集和/或?qū)影羼薨?未示出)的位置和/或圖案可以在各部分中變得更一致、規(guī)則和/或可預(yù)測，允許對縱梁50的設(shè)計(jì)做出可以改善縱梁50的性能的合適補(bǔ)償性的工程改變。
[0059]現(xiàn)在參考圖2-5，帽縱梁50具有大體帽形的截面，包括頂部56、斜側(cè)壁55、一對橫向延伸的凸緣58?？v梁50可以附連到具有組合波紋外形的蒙皮52的內(nèi)表面52a，可能要求縱梁50符合該組合波紋外形?？v梁50的凸緣58可以通過任何合適的方式被固定到蒙皮52，例如緊固件(未示出)、粘合劑或通過在其中蒙皮52是復(fù)合件的那些應(yīng)用中使復(fù)合縱梁50與蒙皮52共固化。如圖2和圖3中所示，縱梁50具有第一面外彎曲54，并且如圖5所示，具有符合蒙皮表面52a的復(fù)合波紋外形的第二面外彎曲60。
[0060]現(xiàn)在注意圖6，其圖示說明用來形成在圖1中示出的壓縮器30的段34的典型的層板鋪層61。鋪層61逐個(gè)層板形成在鋪層工具65上，該鋪層工具65具有空腔66以便形成縱梁50的帽部分38，并具有凸緣表面65a以便形成蓋部分36。兩塊全寬度的纖維增強(qiáng)樹脂層板64鋪設(shè)在空腔部分66上方并覆蓋凸緣表面65a。三塊另外的纖維增強(qiáng)樹脂層板68鋪設(shè)在空腔部分66內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，層板64可以是偏置層板,而層板68可以包括偏置層板和平織層板的結(jié)合。層板的數(shù)目及其纖維取向可以變化，這取決于應(yīng)用。
[0061]第六層板70包括單向纖維增強(qiáng)樹脂的多個(gè)增強(qiáng)帶70a，該多個(gè)增強(qiáng)帶70a沿工具65的長度隔開并且每個(gè)都具有橫跨空腔部分66橫向延伸的纖維取向。第六層板70可以包括單向預(yù)浸帶的一個(gè)或更多個(gè)堆疊的增強(qiáng)帶70a。第七層板72包括一層柔性未固化合成橡膠，例如但不限于VUuiV.t氟橡膠，其寬度稍小于第六層板70中的帶的寬度。第七層板72可以包括在固化后保持柔性的其他材料。第八層板74包括覆蓋工具65的空腔部分66并與形成層板70的帶70a分別對齊的第二組單向纖維增強(qiáng)樹脂帶74，如將在下面更詳細(xì)地討論。最后的第九層板76包括柔性未固化合成橡膠的第二全寬度層，其也可以是氟橡膠，例如Viton?。鋪層61的帽部分38由層板64和68形成，而蓋部分36由層板64、70、72、74和76的結(jié)合形成。
[0062]參考圖7，形成壓縮器30的段32的鋪層63包括橫跨空腔部分66并在工具65的凸緣表面65a上方延伸的一對全寬度層板78。三塊另外的層板80被鋪設(shè)在空腔部分66上方。接下來，全寬度層板86被鋪設(shè)，隨后鋪設(shè)僅覆蓋空腔部分66的三塊板88。最終，另一全寬度層板90被鋪設(shè)。鋪層63的每個(gè)層板可以包括具有為具體應(yīng)用選擇的纖維取向的單向或編織纖維預(yù)浸料。
[0063]現(xiàn)在注意圖8-17，其圖示說明用來形成在圖6中示出的鋪層61的連續(xù)步驟。首先參考圖8，提供在圖6中示出的層板64的大體平坦的鋪層62，其長度基本等于壓縮器30的全部三段32、34的長度。接下來，如在圖9中示出，使用任何合適的材料去除技術(shù)(例如但不限于模切)來使沿鋪層62的壓縮器的段34的相對邊緣95成齒形。該齒形引起每個(gè)層板64中的一系列增強(qiáng)凸緣帶64a，增強(qiáng)凸緣帶64a沿段34的長度隔開并由狹槽128分隔。
[0064]圖10圖示說明準(zhǔn)備好接收在圖6中示出的層板鋪層61的工具65。如先前提到的，工具65包括帽形空腔部分66以便形成壓縮器30的帽部分38，并包括一對凸緣表面65a以便形成壓縮器30的蓋部分36的凸緣部分36a。
[0065]圖11圖示說明在工具65上鋪設(shè)的齒形層板64，其中隔開的凸緣帶64a與工具65的凸緣表面65a重疊。圖12反映鋪層過程中下個(gè)步驟的完成，其中層板68被鋪設(shè)在工具65的空腔部分66內(nèi)，與層板64重疊。然后，如在圖13中示出，可膨脹囊狀物142被放置在空腔部分66中，與層板68重疊。
[0066]參考圖14，制造過程中的下個(gè)步驟包括鋪設(shè)橫向延伸的單向預(yù)浸潰增強(qiáng)帶70a，與齒形鋪層62的凸緣帶64a (圖13)對齊并重疊。增強(qiáng)帶70a中的每個(gè)可以包括一個(gè)或更多個(gè)單向預(yù)浸帶層板，然而，其他類型的增強(qiáng)件也是可能的。增強(qiáng)帶70a基本跨越蓋段36的整個(gè)寬度并且以適合于具體應(yīng)用的節(jié)距隔開。
[0067]圖15示出橡膠層板72已經(jīng)被鋪設(shè)在增強(qiáng)帶70a上方，之后，如在圖16中示出，第二組大體平行隔開的增強(qiáng)帶74a被鋪設(shè)在橡膠層板72上方，與下面的增強(qiáng)帶70a和凸緣帶64a對齊(見圖13和圖14)。增強(qiáng)帶74a增強(qiáng)與空腔66重疊的蓋段36的區(qū)域。最后，如在圖17中示出，未固化合成橡膠或類似的柔性材料的第二層板76被鋪設(shè)在增強(qiáng)帶74a上方。第二橡膠層板76基本跨越鋪層61的整個(gè)寬度。[0068]圖18是示出壓縮器段34中的柔性接頭23中的一個(gè)的局部圖示說明。增強(qiáng)帶64a、70a、74a的對齊堆疊在蓋部分36的層板層壓期間形成用源自橡膠層板72、76的橡膠填充的狹槽128。在這種層壓之后，柔性橡膠接頭23基本橫跨蓋部分36的整個(gè)寬度延伸。增強(qiáng)帶64a、70a、74a提供具有維持其形狀并防止其在壓縮器30內(nèi)抽取真空時(shí)塌陷所需的剛度的壓縮器段34，而形成接頭23的填充橡膠的狹槽128允許蓋部分36在正交平面44、46(圖1)的任意一個(gè)內(nèi)彎曲。柔性橡膠接頭23被對齊以沿壓縮器長度符合狹縫40的位置。
[0069]圖19是圖示說明制造壓縮器30的方法的步驟的流程圖。在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟92開始，提供層板64的平坦鋪層62，并且在步驟94使鋪層62的邊緣成齒形。在96，成齒形的鋪層62被放置在工具65上并在其上方形成，并且根據(jù)需要可以鋪設(shè)另外的層板68，從而增強(qiáng)壓縮器30的帽部分38。然后，如在106處示出，可膨脹囊狀物142安裝在工具65的空腔66中，與層板64、68重疊。可替換地，如在100處所示，層板64可以在不成齒形的情況下被鋪設(shè)在成形工具65上，之后，在102處根據(jù)需要可以鋪設(shè)另外的帽層板68。在104處，層板64的邊緣成齒形以在壓縮器30的雙彎曲段34中形成增強(qiáng)凸緣帶64a。在108處，復(fù)合增強(qiáng)帶70a被鋪設(shè)在凸緣帶64a上方，并且在110處未固化橡膠的第一層板72被鋪設(shè)在凸緣帶64a上方。在112處，第二組單向復(fù)合增強(qiáng)帶74a被鋪設(shè)在第一橡膠層板72上方以便進(jìn)一步增強(qiáng)與空腔66重疊的蓋部分36的區(qū)域。在114處，未固化橡膠的第二層板76被鋪設(shè)在增強(qiáng)帶74上方。
[0070]通過首先在步驟116中鋪設(shè)帽部分38的層板，并且然后在步驟118鋪設(shè)蓋部分36的層板，而鋪設(shè)每個(gè)壓縮器段32。當(dāng)壓縮器段32的蓋層板被鋪設(shè)時(shí)，這些層板中的至少某些與壓縮器段34的蓋層板交錯(cuò)，如步驟120所示，以便在壓縮器段32、34之間形成重疊的拼接接頭48。接頭48可以減小局部剛度并提高壓縮器30的總體耐久性。如先前提到的，盡管拼接接頭48已在示范實(shí)施例中示出，但其他類型接頭是可能的。
[0071]在122處，壓縮器鋪層被真空裝袋并且橡膠和合成樹脂層板在具有或沒有壓熱器處理的情況下被共固化。在共固化之后，壓縮器30的帽部分38中的狹縫40通過切割、鋸割或其他合適過程形成。如先前提到的，狹縫40相互定位并隔開以使得它們與填充橡膠的狹槽128基本對齊。
[0072]現(xiàn)在注意圖20-26，其圖示說明使用柔性壓縮器30形成、運(yùn)輸、放置和壓縮復(fù)合帽縱梁50鋪層的方法的步驟。首先參考圖20，通過在凸模152上方放置多個(gè)復(fù)合裝載(charge)，并使用真空袋153在凸模152上方壓縮并形成裝載，可以形成復(fù)合帽形縱梁50?？商鎿Q地，如在圖21中所示，通過在凸模152和凹模156之間分別沖壓成形復(fù)合裝載，產(chǎn)生帽空腔154，可以形成縱梁50。在形成后，縱梁50可以在必需時(shí)修剪。通過縱梁50被支撐在凹模156中，壓縮器30被放置在縱梁50的帽空腔154中，使得壓縮器30的帽部分38嚙合縱梁50的側(cè)壁55和頂部56，并且壓縮器帽36的凸緣部分36a與縱梁50的凸緣58重疊并嚙合?？v梁50和壓縮器30可以保留在凹模156中，該凹模156可以被用作夾緊裝置從而維持縱梁50的形狀，直到縱梁50準(zhǔn)備好被移除和運(yùn)輸以便放置?？蛇x地，縱梁50可以轉(zhuǎn)移到夾緊裝置(未示出)，直到準(zhǔn)備好放置。為了從凹模156 (或可選的夾緊裝置)移除縱梁50，在壓縮器30內(nèi)抽取真空，其通過狹縫40 (圖1)抽取空氣從而產(chǎn)生導(dǎo)致縱梁50附著到壓縮器30的吸力31 (圖22)。
[0073]如在圖23中示出，通過縱梁50被附著到壓縮器30，壓縮器30與縱梁50 —起被提升離開凹模156，并且被用來將縱梁50運(yùn)輸?shù)嚼绻ぞ?58的結(jié)構(gòu)，如圖23中所示，其具有凹的工具表面159，凹的工具表面159在多于一個(gè)平面中彎曲并且基本上匹配縱梁50的外模線(OML)表面(未示出)。壓縮器30被用來將縱梁50放置在工具158的空腔160中，如在圖25中示出。通過壓縮器30和縱梁50安裝在工具空腔160中，真空袋組件155被安裝在壓縮器30和縱梁50上方，并且在袋155 (圖25)中抽取真空，該真空與壓縮器30 —起抵靠工具表面159壓縮鋪層50。在壓縮縱梁50之后，如在圖26中示出，壓縮器30抽離縱梁50?？v梁50可以然后被進(jìn)一步加工。例如，填料(未示出)可以安裝在縱梁50中，一個(gè)或更多囊狀物(未示出)可以抵靠縱梁50安裝，縱梁50可以附連到蒙皮52 (圖2)并且在壓熱器(未示出)中固化，等等。
[0074]圖27圖示說明制造先前關(guān)于圖20-25描述的縱梁50的步驟的流程圖。在162處開始，復(fù)合帽縱梁50裝載被鋪設(shè)，并在需要時(shí)可選地被修剪。在164處，如通過模壓或其他過程，縱梁裝載被成形為縱梁形狀。如果先前在步驟162中沒有被修剪，則形成的縱梁50可以在步驟164中形成之后被修剪?？蛇x地，縱梁50可以轉(zhuǎn)移到夾緊裝置，直到它準(zhǔn)備好被壓縮器30運(yùn)輸和放置。在166處，壓縮器30被安裝在縱梁空腔160中。壓縮器30可以保持在縱梁50中從而維持其形狀，直到縱梁50準(zhǔn)備好從凹模156或夾緊裝置移除。在168處，使用通過在壓縮器30內(nèi)抽取真空產(chǎn)生的力將縱梁50附著到壓縮器30，該真空抵靠壓縮器30吸住縱梁50。接下來，在170處，壓縮器30被用來提升和運(yùn)輸縱梁50到工具、夾具、零件或其他結(jié)構(gòu)或表面。例如但不限于，壓縮器30可以被用來運(yùn)輸縱梁50到工具158，并然后將縱梁50放置在工具158或其他結(jié)構(gòu)或表面上的期望位置。當(dāng)縱梁50由壓縮器30放置時(shí)，壓縮器30可以在兩個(gè)正交平面44、46中的任意一個(gè)或兩個(gè)中彎曲，或繞其縱軸線47 (圖1)扭轉(zhuǎn)到使縱梁鋪層50符合結(jié)構(gòu)的彎曲表面(例如工具表面159)所需的程度。
[0075]在174處，真空袋155與其他常規(guī)的袋裝組件(未示出)一起被安裝和密封在工具158上方，覆蓋縱梁50和壓縮器30。在176處，在袋155上抽取真空，其通過壓縮器30壓縮縱梁50，同時(shí)維持壓縮器30內(nèi)的真空。由于空氣通過狹縫40 (圖1)泄漏到壓縮器30中，在壓縮器30內(nèi)抽取的真空可以幫助在壓縮過程期間排空真空袋155。在178處，縱梁鋪層50脫袋，壓縮器30內(nèi)的真空被釋放，并且壓縮器30從工具158移除。在180處，壓縮器可以被安排以便在壓縮另一個(gè)縱梁鋪層50中重復(fù)使用。通過在縱梁50中安裝填料、應(yīng)用囊狀物、將蒙皮附連到縱梁等，縱梁制造過程可以在182處繼續(xù)，這取決于應(yīng)用。
[0076]本公開的實(shí)施例可以發(fā)現(xiàn)用在各種潛在應(yīng)用中特別是在運(yùn)輸業(yè)中，包括例如航空航天、船舶、機(jī)動(dòng)車應(yīng)用和其中可以使用自動(dòng)鋪層設(shè)備的其他應(yīng)用。因此，現(xiàn)在參考圖28和圖29，本公開的實(shí)施例可以用在如圖28所示的飛行器制造和維修方法184和如圖29所示的飛行器186的背景下。所公開的實(shí)施例的飛行器應(yīng)用可以包括例如但不限于加強(qiáng)構(gòu)件的鋪層，該加強(qiáng)構(gòu)件例如但不限于翼梁和縱梁。在預(yù)生產(chǎn)期間，示例方法184可以包括飛行器186的規(guī)范和設(shè)計(jì)188以及材料采購190。在生產(chǎn)期間，飛行器186的部件和子組件制造192與系統(tǒng)集成194發(fā)生。此后，飛行器186可以經(jīng)歷認(rèn)證和交付196，以便置于服務(wù)中198。在由客戶維修時(shí)，飛行器186被計(jì)劃例行維護(hù)和維修200，其可以包括修改、重新配置、翻新等。
[0077]方法184的過程中的每個(gè)都可以由系統(tǒng)集成商、第三方和/或操作者(例如客戶)執(zhí)行或?qū)嵭?。為了描述的目的，系統(tǒng)集成商可以包括但不限于任何數(shù)目的飛行器制造商和主系統(tǒng)分包商；第三方可以包括但不限于任何數(shù)目的銷售商、分包商和供應(yīng)商；以及操作者可以是航空公司、租賃公司、軍事實(shí)體、服務(wù)組織等。
[0078]如在圖29中所示，通過示例方法184生產(chǎn)的飛行器186可以包括具有多個(gè)系統(tǒng)204的機(jī)身202和內(nèi)部206。機(jī)身202可以包括可以使用所公開的方法和壓縮器制造的各種加強(qiáng)件，例如縱梁和翼梁。高水平系統(tǒng)204的示例包括推進(jìn)系統(tǒng)208、電氣系統(tǒng)210、液壓系統(tǒng)212和環(huán)境系統(tǒng)214中的一個(gè)或更多個(gè)?？梢园ㄈ魏螖?shù)目的其他系統(tǒng)。盡管示出航空航天示例，但本發(fā)明的原理可以應(yīng)用于其他工業(yè)，例如船舶和機(jī)動(dòng)車工業(yè)。
[0079]在此實(shí)施的系統(tǒng)和方法可以在生產(chǎn)和維修方法184的任何一個(gè)或更多個(gè)階段中采用。例如，對應(yīng)于生產(chǎn)過程192的部件或子組件可以用類似于當(dāng)飛行器186在使用中時(shí)生產(chǎn)的部件或子組件的方式制作或制造。同樣，一個(gè)或更多設(shè)備實(shí)施例、方法實(shí)施例或其結(jié)合可以在生產(chǎn)階段192和194期間利用，例如通過充分加速飛行器186的裝配或降低飛行器186的成本。類似地，設(shè)備實(shí)施例、方法實(shí)施例或其結(jié)合中的一個(gè)或更多個(gè)可以在飛行器186投入使用時(shí)被利用，例如但不限于維護(hù)和維修200。
[0080]不同有利實(shí)施例的描述為了圖示說明和描述的目的而呈現(xiàn)，并且不意圖詳盡或限于所公開形式的實(shí)施例。許多修改和變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。進(jìn)一步地，不同有利實(shí)施例可以提供與其他有利實(shí)施例相比的不同優(yōu)點(diǎn)。所選擇的實(shí)施例或多個(gè)實(shí)施例被選擇并描述以便最佳地解釋實(shí)施例的原理、實(shí)際應(yīng)用，并使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解具有本公開的各種實(shí)施例具有適合于設(shè)想的具體使用的各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造波紋狀細(xì)長復(fù)合結(jié)構(gòu)的壓縮器，其包括: 至少第一段，所述至少第一段沿其長度在第一平面內(nèi)是柔性的；以及至少第二段，所述至少第二段與所述第一段耦合并且沿其長度在所述第一平面內(nèi)和在第二平面內(nèi)是柔性的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮器，其中所述第一平面和第二平面大體相互正交。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的壓縮器，其中所述壓縮器的所述第二段包括大體平坦的第一部分和適于被容納在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)中的空腔內(nèi)的第二部分。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓縮器，其中所述第一部分包括: 多個(gè)增強(qiáng)帶，其橫跨所述第一部分的寬度橫向延伸并沿所述第一部分的長度隔開， 在所述增強(qiáng)帶之間的狹槽，以及 在所述狹槽中的柔性材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓縮器，其中: 所述第二部分包括在其中的多個(gè)橫向延伸的狹縫，以及 所述狹縫與所述第一部分中的所述狹槽基本對齊。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓縮器，其中所述第二段包括沿其長度的多個(gè)柔性橡膠接頭，所述柔性橡膠接頭允許所述第二段在所述第二平面內(nèi)彎曲。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓縮器，其中所述第二段包括沿其長度的交替的增強(qiáng)件和橡膠的帶。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓縮器，其進(jìn)一步包括在所述第一和第二段之間的拼接接頭。
9.一種使用壓縮器制作復(fù)合加強(qiáng)件的方法，其包括: 形成復(fù)合加強(qiáng)件鋪層； 使所述壓縮器與所述加強(qiáng)件鋪層接觸； 將所述加強(qiáng)件鋪層附著到所述壓縮器； 使用所述壓縮器運(yùn)輸所述加強(qiáng)件鋪層并將其置于表面上；以及 使用所述壓縮器抵靠所述表面壓縮所述加強(qiáng)件鋪層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中將所述加強(qiáng)件鋪層附著到所述壓縮器包括: 在所述壓縮器內(nèi)產(chǎn)生真空，以及 使用所述真空抵靠所述壓縮器吸住所述加強(qiáng)件鋪層。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所述的方法，其中抵靠所述壓縮器吸住所述加強(qiáng)件鋪層包括由抽取通過與所述加強(qiáng)件鋪層接觸的所述壓縮器上的側(cè)面的空氣而產(chǎn)成吸力。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11中的任一項(xiàng)所述的方法，其中使用所述壓縮器放置所述加強(qiáng)件鋪層包括通過允許所述壓縮器在大體正交的兩個(gè)平面內(nèi)彎曲來使所述壓縮器符合所述表面的幾何形狀。
【文檔編號】B29C70/38GK103732381SQ201280038782
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月8日
【發(fā)明者】S·R·斯蒂沃特, P·J·巴洛 申請人:波音公司