[發明專利]用于航行器的優化的抗扭箱

有效

• 申請號: 201310585073.7
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103832574B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: E·季納爾多弗納恩德茲;弗朗西斯科·何塞·克魯茲多明古埃斯;弗蘭西斯科·哈維爾·奧諾雷托魯伊斯;保拉·馬斯馬斯;伊凱爾·貝萊斯德門迪薩瓦爾阿朗索;卡洛斯·加西亞涅托
• 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: B64C1/06
• 分類號: B64C1/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 劉曉峰

技術領域

本發明涉及一種航行器的抗扭箱，特別是涉及一種升力面的抗扭箱。

背景技術

航行器升力面的結構通常包括抗扭箱。例如，航行器尾翼（水平或垂直）通常由前緣、抗扭箱和具有控制面（襟翼、升降舵、方向舵等）的后緣構造。

抗扭箱是主要結構，負責支撐所涉及的所有負載（空氣動力學、燃料、動態等），并且包括若干個結構元件。

如今具有有機基體和連續纖維的復合材料，尤其是碳纖維增強塑料（CFRP），在種類繁多的結構元件中廣泛應用于航空業。具體而言，構成航行器尾翼及其它升力表面的抗扭箱的全部元件可以使用碳纖維復合材料制造。

復合抗扭箱的設計需要結合不同屬性的兩方面：結構設計方面和制造方面。

傳統的做法是限定形成它的結構元件（蒙皮、翼梁、桁條、翼肋）的抗扭箱的設計、這些元件的分開制造以及這些元件隨后在裝配工廠中的結合遵循與在僅使用金屬材料時在航空業中使用的那些方案類似的方案。

可以采用預浸（prepreg）技術完成上述制造。在第一步驟中，制備用于每一個元件的復合預浸層（prepreg plies）的平的組坯（flat lay-up）。然后，通過傳統的熱成形過程獲得具有所需要形狀的元件的疊層預制件，在某些情況下，由于高曲率，使用加壓成形過程代替。在得到所需要的形狀以后，取決于所需的公差和整體制造成本，疊層預制件在陽模或陰模中被固化。在包括分開固化的子組件（諸如該元件的翼肋和垂直加強筋）的某些元件的情形下，需要第二固化周期用于共同結合所述子組件。最后，在全部固化周期以后，修整元件的輪廓得到最終幾何形狀，并且然后通過超聲波系統檢查元件，以確保其質量。使用所述方法制造的抗扭箱成本是高的，因為所述步驟對于每個結構元件將單獨地進行。此外，由于長的長度和需要將全部結構元件安裝和裝配在一起的任務的高復雜性，與抗扭箱的裝配有關的成本也很高。這種方法隨后用于制造多翼肋抗扭箱，例如，在圖1a和1b中所示的水平尾翼（HTP）。

HTP由前緣11、抗扭箱13和具有控制面（襟翼，升降舵，方向舵等）的后緣15構成。抗扭箱13的結構元件為通過縱向桁條硬化的上蒙皮21和下蒙皮23、前翼梁18、后翼梁20和橫翼肋16，所述橫翼肋16連接到前翼梁18、后翼梁20以及上蒙皮21和下蒙皮23以便保持抗扭箱的形狀和加強鏈接到航行器中的HTP結構布置和用于處理的HTP控制表面的致動器的負載引入區域。

替代的方法是以結合一起的方式制造抗扭箱的全部或部分，用于獲得包括抗扭箱的結構元件的全部或部分的單體套件（ensemble）。在這方面，用于抗扭箱的一個實施例在WO2008/132251中進行了描述。

由于目前不能夠提供用以考慮所有涉及的變量以及尤其是那些與其制造有關的變量獲得用復合材料制成的航行器尾翼的扭力箱的最佳設計的分析工具航行器，因此航空業不斷要求改善已知的抗扭箱的效率和/或成本的新的抗扭箱提議和新的制造方法。

本發明針關注這種需求。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種用于航行器升力面的復合材料的抗扭箱，允許相對于已知的抗扭箱降低重量和成本。

本發明的另一個目的是提供一種所述抗扭箱的制造方法。

在一個方面中，這些和其他目的通過抗扭箱來實現，所述抗扭箱包括上蒙皮、下蒙皮、前翼梁、后翼梁、一個或多個中間翼梁和多個橫翼肋，所述多個橫翼肋設置在后翼梁和與其相鄰的中間翼梁之間和/或前翼梁和相鄰的中間翼梁之間。所述翼肋結合在多翼梁抗扭箱中是本發明的關鍵特征。

上和下蒙皮可以包括在由沒有翼肋的翼梁界定的全部單元中的加強桁條。

在尾翼的抗扭箱的情形下，放置在后翼梁和相鄰的中間翼梁之間的橫翼肋被布置為接受和分布由航行器尾翼的控制配置裝置產生的負載，以提高抗扭箱的抗扭剛性和避免抗扭箱的巨大變形。同樣地，在前翼梁和相鄰中間翼梁之間布置的橫翼肋的目的是提高抗扭箱的抗扭剛性和避免抗扭箱的大的變形。

抗扭箱的這種多翼梁和多翼肋配置結合了多翼梁構造的結構制造優點和多翼肋配置的結構優點。

在另一個方面，上述目的通過制造所述抗扭箱的方法來實現，所述方法包括以下步驟：a）分開地制造包括抗扭箱的除了受所述橫翼肋影響的后翼梁和/或前翼梁以外的全部結構元件的單體套件以及后翼梁和/或前翼梁；b）將受所述橫翼肋影響的所述后翼梁和/或前翼梁與單體套件結合。因此抗扭箱的大部分以結合一起的方式制造，減少了組件和緊固件的數量量，并且因此減少了抗扭箱的重量和成本。