[發明專利]立體框架結構

有效

• 申請號: 201310071557.X
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103303459B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 史蒂芬·威廉姆斯
• 申請（專利權）人: 空中客車營運有限公司
• 主分類號: B64C1/06
• 分類號: B64C1/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏金霞;吳煥芳

技術領域

本發明涉及包括立體框架的結構以及形成立體框架結構的方法。

背景技術

例如用于飛行器的典型的翼型結構包括扭轉“機翼翼盒”，該扭轉“機翼翼盒”具有前縱向翼梁和后縱向翼梁、附連于前翼梁和后翼梁的多個橫翼肋以及在前翼梁和后翼梁之間延伸的上遮蓋件和下遮蓋件。多個縱向桁條典型地附連于遮蓋件或與遮蓋件一體地形成，以便加固或增強遮蓋件，從而能夠減小遮蓋件厚度并且因此減小遮蓋件的重量。翼肋、翼梁和遮蓋件以及有時還有桁條各自制造成分離的部件，這些分離的部件緊固或固定在一起以形成翼型結構。

近數十年來，為了減小結構的重量，已經朝向在翼型結構中更多地使用復合材料來代替傳統的金屬材料方向發展。常用的復合材料包括纖維增強聚合物層壓板，例如，碳纖維增強的聚合物。當前，復合物翼型結構的設計通常與它們多代替的金屬結構的設計相似，具有附連于遮蓋件或者與遮蓋件一體地形成的桁條，遮蓋件經由螺栓或粘接于翼梁和翼肋部件。

到目前為止，復合材料未將它們的潛力發揮至如下程度：包括復合物和金屬部件的混合結構(例如，具有復合物翼梁和復合物遮蓋件的金屬翼肋)有時表現出優于全復合物結構。由使用復合材料形成的相似部件直接替換金屬部件通常不能夠最有效地利用復合材料。已知的復合物或混合翼型結構因此不能夠最優化并且具有大量的部件。用相似的復合物部件直接替換金屬部件還不能夠使性能以及復合材料的可能的制造過程最大化。

發明內容

本發明的第一方面提供了包括立體框架的結構，該立體框架包含多個支柱段，該多個支柱段在立體框架內的一個或多個位置處相交以便在每個相應的相交位置處限定節點，其中，支柱段是包括多個層板層的層壓板，并且其中相交的支柱段的層板層在節點處交織。

本發明的第二方面提供了形成立體框架結構的方法，該方法包括如下步驟：a)提供用于鋪設層板層的層板鋪設裝置；以及b)鋪設層板層以形成多個層壓板支柱段，該多個層壓板支柱段在該結構內的一個或多個位置處相交以便在每個相應的相交位置處限定節點，從而使得相交的支柱段的層板層在節點處交織。

本發明的第三方面提供了翼型結構，該翼型結構包括立體框架和至少一個翼梁，其中，該立體框架限定適于接收上遮蓋件和下遮蓋件以形成翼型的上空氣動力表面和下空氣動力表面的籠，該至少一個翼梁大致順翼展方向在整個該結構上延伸，其中，翼梁包括翼梁腹板以及上翼梁蓋板和下翼梁蓋板，并且其中，翼梁腹板設置在籠的內側或外側中的一個上，并且翼梁蓋板附連于籠的內側或外側中的另一個。

在一個支柱段與立體框架的一個或多個其它支柱段相交的地方限定結構中的每個節點。

在節點處相交的支柱段可以是連續的，從而使得每個在節點處相交的支柱段延伸進入節點，穿過節點并且從節點的相反側離開。可替代地，在節點處與另一支柱段相交的至少一個支柱段在節點處終止，從而使得支柱段中的一個或多個延伸進入節點并且形成節點的一部分，但是不從節點的相反側延伸離開。

與具有相交支柱段——所述相交支柱段在節點處機械地緊固或粘接或者緊固或粘接于其中支柱段未附連至彼此或未彼此一體地形成的結構——的等效結構相比：通過提供具有在節點處交織的支柱段的立體框架結構，能夠增加立體框架的強度和剛度。由于不要求機械緊固或粘接的接合部的簡化，還能夠減小結構的重量。

節點可具有單個地交替地層板層，從而使得每個層板層夾在來自另外的一個或多個支柱段的兩個層板層之間。可替代地，層板層不是在節點處單個地交替，而是至少某些層板層與來自相同的支柱段的另外的層板層相鄰或夾在相同支柱段的兩個其它的層板層之間。

支柱段中的一個或多個沿它們的長度的至少一部分可具有大體非平面狀的(即，三維的)輪廓。與具有大致平面狀輪廓的支柱相比，三維輪廓適于給予支柱段更大的剛度。支柱例如可具有L形截面或C形截面或T形截面或箱形截面或頂帽形截面，或本領域的那些技術人員能夠意識到的任何其它適合的支柱段。可替代地，支柱段中的至少一個具有大致平面狀的輪廓。

節點中的至少一個可以是基本上平面狀的。

基本上非平面狀的支柱段的輪廓當其靠近節點時變平。通過在節點處使支柱段的輪廓變平，可以實現簡單、緊湊、交織的節點。

通常，任何節點可以是平面狀的或非平面狀的。節點可形成在各自具有基本上三維輪廓的兩個或多個支柱段的相交點處；或具有大體平面狀輪廓的兩個或多個支柱段的相交點處；或至少一個具有三維輪廓并且至少一個具有大體平面狀輪廓的兩個或多個支柱段的相交點處。