[發明專利]用于制造具有變化厚度的復合材料的工件的方法

在審

• 申請號: 201210591577.5
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103182783A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 亞歷杭德羅·費爾南德斯·阿隆索;阿奎利諾·加西亞·加西亞;卡洛斯·羅蒙·巴諾貢;弗朗西斯科·哈維爾·奧諾拉托·魯伊斯;喬治·胡安·加利亞納·布蘭科;巴勃羅·賽沃利亞·加羅費;佩德羅·諾格羅萊斯·瓦因斯
• 申請（專利權）人: 空中客車西班牙運營有限責任公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 馬強;李靜

技術領域

本發明涉及制造復合材料工件的方法，并且更具體而言，涉及用于具有邊緣區域的航空結構的由復合材料制成的工件的制造方法，具有最小的厚度和/或厚度急劇變化。

背景技術

目前，尤其在航空工業中，在大量不同的結構元件內，大規模地使用包括有機基質和連續纖維的材料，尤其例如，碳纖維增強塑料或CFRP，以及玻璃纖維增強塑料或GRFP。

例如，使用CFRP，可制造包括飛機升力面（肋條、桁條、翼梁（spar）、以及蒙皮）的載荷傳遞箱（load?transfer?box）的所有元件。

沿著翼展的方向，使用桁條加強形成載荷傳遞箱的一部分的蒙皮，這就提高了蒙皮的屈曲特性以及阻力，具有不同的橫斷面，例如，T、I或J形的橫斷面。由于增強板元件具有更大的慣性，所以桁條（stringer）元件的整個高度有利于穩定面板。

通常，桁條部署成彼此平行，從而形成所確定的角度，均具有前翼梁和后翼梁。這種配置能夠使桁條處于主載荷方向，并且在最重要的結構區域內，增大桁條的數量。

桁條具有這種平行的配置以及這兩個翼梁彼此不平行的事實，使得桁條接近翼梁時，由于存在所述翼梁，所以桁條受到干擾。

由于桁條抵靠前翼梁向上延伸或者由于任何其他原因，所以在結束之后且在延伸出（未加強的）蒙皮面板之前，桁條的端部使得載荷的重新分布由桁條和蒙皮所支撐。這就產生了兩個主要的影響：

-由于向上或向下彎曲加強的蒙皮，會產生張緊和壓縮的情況，所以桁條伸出（脫離）時，蒙皮的結構配置的離散變化會產生桁條脫離的力矩，該力矩易于剝離桁條和蒙皮之間的連接線。

-同時，必需通過連接線，重新分布載荷，從而在桁條脫離之后，將桁條所承受的載荷移動到蒙皮中。高載荷級別（例如，機翼上經受的載荷級別）的情況會損害連接線的阻力。

在機翼的側向載荷傳遞箱的蓋體內，蒙皮和桁條之間的共同結合的接點在高載荷的情況下承受幾百噸的高載荷，接近一些臨界區域內其最大的結構載荷，例如，機翼內桁條的脫離區域的情況。由于兩個主要的影響造成的高剝離載荷，所以這些共同結合的接頭可就在桁條基部（foot，底部）處斷裂：第一個影響在于，消除了桁條芯部，這就在桁條脫離時，引起剝離力，在完全消除芯部的位置具有載荷峰值；第二個影響在于，由于桁條基部脫離，這就在桁條基部結束的位置，產生切割載荷峰值。在普通的桁條脫離的配置中，桁條的基部和芯部在相同的位置中結束，并且所述負荷重疊，影響到接頭的結構可靠性。

從結構上看，在其邊緣區域逐漸減小桁條的基部和芯部的厚度，這有助于解決所述問題，然而，由于這涉及到厚度的減小與通常用于制造桁條的成形工具不匹配，所以這會引起制造問題。

在由復合材料制成的其他工件（在某個區域內，其厚度急劇變化）內，可發現相似的問題。

本發明的目的在于解決這些問題。

發明內容

本發明的一個目的在于，提供一種用于制造復合材料的工件（11）的方法，所述工件在其一區域中具有厚度變化，并且尤其在厚度非常小的接近其端部的邊緣區域上。

本發明的另一個目的在于，提供一種用于制造由復合材料制成的工件方法，所述工件在工件的區域內具有厚度變化，并且尤其在邊緣區域上，相同設備用于制造不具有厚度變化的工件。

利用用于制造在其區域內具有厚度變化的復合材料的工件的方法，獲得這些和其他目的，所述方法包括第一堆疊階段和第二定形和干燥階段，在所述第二定形和干燥階段中，在受到所述厚度變化影響的所述區域之外，使用成形工具，所述成形工具適合于所述工件的構造；。在所述堆疊階段的第一子階段中，利用具有產生所述厚度變化所需的尺寸的一些織物來堆疊所述工件的一個或多個預成型件。在所述堆疊階段的第二子階段中，具有可剝離材料的壓層使用在所述第一子階段得到的堆疊上。在所述堆疊階段的第三子階段中，在受到所述厚度變化影響的區域內，在所述復合材料壓層堆疊一些補充的織物，其方式使得所獲得的堆疊具有適于成形工具的必需厚度。在所述定形和干燥階段結束后，分離了成形工具之后，移除從所述補充的織物和可剝離材料的壓層（35）得到的壓層。

為了獲得最好的優點，工件的織物為由CFRP制成的織物，并且補充的織物為由CFRP或GFRP制成的織物。

可適用本方法的復合材料的工件是由芯部和基部構造的航空結構的加強桁條，在桁條的區域內，其厚度變化，并且尤其地，在桁條的邊緣區域內，其厚度減小。