[發明專利]加強桁條及其制造方法

有效

• 申請號: 201310731375.0
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103895857B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 伊格納西奧·奧頓埃爾南德斯;約朗達·米格斯查里內斯;奧斯卡·米格爾·馬西亞斯亞雷諾;胡安·喬斯·帕斯特拉納貝爾梅霍;安東尼奧·托雷斯埃斯特班
• 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: 田軍鋒,魏金霞

技術領域

本發明總體上涉及通過復合材料對用于飛行器的部件的制造，用于飛行器的部件例如為桁條或諸如加強型材之類的類似的結構元件。

更具體地，本發明的一個目的是以簡單的方式并且在不修改已經存在的制造方法的情況下提供更耐沖擊并且在結構上更有效的桁條，從而增大所述桁條的慣性并減小其總厚度。

背景技術

在制造用于航空工業的部件的過程中，特別是在制造飛行器的結構元件的過程中，使用由具有有機基質（例如熱塑性樹脂）以及連續纖維（例如在同一層片或織物中沿一個方向定向的玻璃纖維加強塑料或碳纖維加強塑料（CFRP））的織物形成的復合材料是眾所周知的。

這些復合材料用于制造蒙皮面板以及用于制造桁條，桁條能夠制造成具有不同的截面，例如，T形截面、I形截面、L形截面、梯形截面等。

例如機身的一部分或機翼的一部分的飛行器蒙皮結構常規地由蒙皮面板并且由共同結合或共同固化到面板的面以加強面板的一系列桁條形成。桁條相對于所述面板沿縱向方向設置，并且還結合了一系列橫向布置的翼肋來與桁條協作以向面板提供強度并且改善其在壓縮或剪切下的穩定性。

其中一種最常見的桁條型材為T形型材，該T形型材通過附接兩個L形型材而獲得。復合材料的共同固化包括爐內的兩個或更多個部件在不使其中任一者首先通過在前的固化過程的情況下的聯合固化。

已知有可能將加強部整合在如圖1中所示的桁條的腹板中。由例如通過單向纖維獲得的實心塊構成的加強元件17在這些過程中單獨地制造，使得在制造桁條的過程中，平面堆疊的纖維織物（圖2A）被用作起始材料，在該起始材料中，通過板中的彎曲形成通道18、19（圖2B），在該彎曲內布置了加強元件17（圖2C）。最后，該型材自身閉合，通過合適的工具轉變成T形（圖2D），并且該組件被固化，加強部17容納在腹板的頭部中。

使用這些已知的過程來專門在腹板的頭部的端部處而非在桁條的任何其他地方提供加強。此外，如在順序的圖2A至圖2D中觀察到的，必須大幅修改制造過程和所需工具，因為加強部必須單獨制造，從而在將加強部放置在層片中之后隨后折疊型材。

由于加強元件畢竟為來源于基本堆疊層片的獨立體，因此由此獲得的型材的結構性能不完全有效。該加強部容納在桁條內，如圖1A和圖1B中觀察到的，這意味著加強部沒有恰好延伸到腹板的頭部的邊緣，而是端部由桁條的基本堆疊形成，而該基本堆疊可能因沖擊而遭受損壞。

由于通過目前的制造技術會存在纖維織物（如圖7中所示）恰好在最傾向于積累缺陷（多孔性、樹脂積累等）的區域——桁條的半徑或肘部——中的不利疊置，因此當前的T形型材不會在足部中具有一加強部并在腹板中具有另一加強部。如在所述圖7中觀察到的，為了利用用于制造T形桁條的常規制造技術獲得加強部，腹板9的加強纖維織物的端部將疊置在足部10的加強纖維織物的端部上，這是制造標準所不允許的。

另一方面，必須復制型材的形狀的模具形式的工具在制造桁條的最后階段中使用，并且在I形或J形型材的情況下，模具是復雜的，因為模具必須為這些型材的“懸臂”提供穩定性。根據面板的足部所在處的彎曲度并且考慮到I形或J形型材的頭部垂直于腹板，陽模會具有脫模問題。

發明內容

本發明通過本發明的主題以充分符合要求的方式解決了上述缺點。

本發明涉及一種桁條，即，涉及一種用于飛行器機翼面的蒙皮的加勁及結構性縱向元件，例如機翼、機身蒙皮、或者水平平衡器（HTP）或豎直平衡器（VTP）。本發明的桁條的特征在于，結合兩個單獨且獨立的加強區域的可能性，其中，一個加強區域位于桁條的足部中，另一個加強區域位于桁條的腹板（頭部）的端部處。

本發明的第一方面涉及一種加強桁條，該加強桁條由以單向纖維加固——即，在同一層片中具有相同定向——的復合材料的多個疊置的層片或纖維織物形成。該桁條包括用于與飛行器蒙皮面板附接的足部以及通過其縱向邊緣中的一個縱向邊緣附接至所述足部的腹板，兩個元件一起形成具有L形或T形截面的型材。

所述層片能夠被稱為連續層片，因為它們延伸越過桁條的足部和腹板的大部分表面，優選地越過整個表面，即，越過腹板和足部的幾乎整個表面或優選地越過整個表面。該桁條的特征在于，其包括了其截面的至少一個加寬部，即，比桁條的截面的剩余部分更寬的部段，其中，所述加寬部從桁條的自由邊緣延伸至內部終止邊緣，即，所述加寬部從與腹板的頭部對應的邊緣或足部的自由邊緣或者從靠近所述邊緣處延伸至位于與桁條的邊緣間隔開的截面的內部區域中的終止邊緣。

在本描述中，術語“截面”指的是相對于桁條的縱向軸線橫向于桁條的截面。