[發明專利]桁條

有效

• 申請號: 201080030987.1
• 申請日: 2010-07-05
• 公開（公告）號: CN102470915A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: M·伯格西尼-莉莉;保羅·哈德利;N·菲利普斯
• 申請（專利權）人: 空中客車英國運營有限責任公司;空中客車德國運營有限責任公司
• 主分類號: B64C1/06
• 分類號: B64C1/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;王小東

技術領域

本發明涉及在其終端部處具有錐形的層壓復合桁條，并且涉及形成這種桁條的方法。

背景技術

諸如飛機機翼或機身的蒙皮之類的面板可由沿該面板的長度延伸的一系列細長桁條來加強。桁條通常包括與面板成直角延伸的腹板和接合面板的凸緣。

由于阻礙加強件在某些區域中必須終止，以使得面板/桁條結構呈現平板幾何形狀。在飛機的情況中，加強件必須終止于例如機翼末端、檢查孔等處。在桁條終端部處，由桁條支撐的應力被傳遞進面板內。因此桁條終端部產生局部應力集中的區域，并且在這些區域中面板和桁條有分離的趨勢。

為了提高對面板和桁條分離的抵抗力，桁條凸緣在終端部附近可具有加寬部分，即所謂的“桁條基部”。該部分可螺栓連接或以其它方式固接到面板上。替代地或另外地，可在桁條基部上方設置指狀板或蓋板并將他們螺栓連接到面板上。這些措施有助于將桁條荷載分散到面板中但高應力集中仍舊存在。

腹板通常在終端部附近具有高度(垂直于面板)減小的錐形，以便于通過提供橫向彎曲和軸向剛度的逐漸增加并減輕局部應力集中而將荷載從蒙皮傳遞到桁條。

WO2008/132498A描述了一種桁條，其中腹板在終端部附近具有高度減小的錐形。EP1566334A描述了一種桁條，其中腹板在終端部附近具有兩個由高臺分開的高度減小的錐形區域。

隨著從金屬桁條到復合桁條的變化，現有技術的非常基本的桁條終端部幾何形狀這些年來變化很少。然而，這些桁條終端部幾何形狀沒有充分利用由復合材料構造桁條的優點。

發明內容

本發明的第一方面提供了一種層壓復合桁條，該桁條在其縱向方向上的一端處具有終端部，并包括復合結構層板形成的層壓疊層，其中，所述疊層中的內部層板朝所述桁條終端部以連續的方式終止，以提供疊層厚度減小的錐形。

本發明的第二方面提供了一種包括面板和結合到該面板的第一方面的桁條的復合結構。

本發明的第三方面提供了一種包括根據第二方面的復合結構的飛機。

本發明的第四方面提供了一種制造層壓復合桁條的方法，該桁條在其縱向方向上的一端處具有終端部且包括復合結構層板形成的層壓疊層，其中，所述疊層中的內部層板朝所述桁條終端部以連續的方式終止，以提供疊層厚度減小的錐形，該方法包括：將復合結構層板切割成期望的終端部輪廓；以及疊置復合結構層板。

相比其中疊層厚度在腹板錐形中保持相同的現有技術，本發明的桁條具有疊層厚度減小的錐形。這大大地增加了桁條終端部的幾何形狀的可行性，并允許將荷載更加有效地從桁條傳遞到面板內。荷載傳遞被控制并以自由流動的形式均勻地分布，而不必控制局部應力集中。對大多數荷載情況來說，荷載傳遞使得不需要另外的指狀板或覆蓋層板，并且可將螺栓的尺寸和數量保持至最小。終端部的設計抑制產生裂縫部并改善斷裂力學。

桁條可具有用于接合面板的凸緣，并且疊層錐形可位于凸緣內。凸緣內的疊層錐形可以沿縱向方向和/或橫向方向。在凸緣沿縱向方向和橫向方向均漸縮的情況下，應力集中被最有效地減少。

桁條可具有直立的腹板，并且疊層錐形可位于腹板內。腹板優選地在終端部處分叉，并且可在分叉腹板的“分支”之間設置非結構填充元件。

通過背對背地接合層壓復合結構層板形成的一對大致L形的的疊層，可形成桁條的腹板和凸緣。由于角部處的復合層板的最小半徑的限制，在L形的疊層之間可形成裂縫，該裂縫可用非結構填充元件填充。

除了疊層厚度減小的錐形之外，桁條也可以是錐形的，使得腹板的高度和/或凸緣的寬度可在終端部處漸縮。凸緣的位于終端部的緊內側的寬度可大于凸緣的位于終端部的更內側的寬度。

層板可由例如激光或水射流切割。優選地，每個層板在附加到層板疊層后立即被切割。也可使用自動鋪帶機來切割和鋪設每個層板以形成疊層。

可將層板鋪設成使得第一層板為最大層板，并且進一步地，將較小的層板鋪設在上面，使得上部的層板在下部的層板之前終止以在終端部處形成疊層厚度減小的錐形。由于最后鋪設的最上面的層板將是最小的層板，因此將暴露內部層板的邊緣。為了保護內部層板的邊緣，可在層板疊層上設置層板覆蓋物。保護層板邊緣將提高抗剝離性。

替代地，第一層板可以是最小的層板，并且進一步地，可將較大的層板鋪設在上面，使得下部的層板在上部的層板之前終止以在終端部處形成疊層厚度減小的錐形。這種逆向鋪放的上部層板將保護下部層板的邊緣，并且最上面的層板將形成連續的表面。當桁條結合到或以其它方式固定在面板上時，最下面的層板最靠近板定位。最上面的層板最遠離面板定位。