[發明專利]用于增加飛機結構部件的強度和韌性的方法和裝置

有效

• 申請號: 201810795639.1
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN109383048B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: J·程;F·貝扎德普
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B29C70/68
• 分類號: B29C70/68;B29C43/24;B64C1/06;B29L31/30
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

本發明公開了增加飛機結構部件的強度和韌性的方法和裝置。示例裝置包括飛機的復合結構、聯接至飛機的復合結構的縱梁，其中所述縱梁和所述復合結構形成縱梁圓角間隙。間隙填充物被設置在縱梁圓角間隙中，所述間隙填充物包括隨機分布在間隙填充物的整個體積中的短切纖維。

技術領域

本公開大體涉及飛機的結構部件，并且更具體地涉及增加飛機結構部件的強度和韌性的方法和裝置。

背景技術

飛機的機身和機翼可以包括支撐結構，如縱梁，以幫助機身和機翼在各種應力和應變條件下保持其形狀。在一些示例中，每個縱梁可包括鄰近機身或機翼的蒙皮的間隙?？梢蕴畛溥@些間隙以為縱梁組件提供強度和/或剛性。

發明內容

示例裝置包括飛機的復合結構、被聯接至飛機的復合結構上的縱梁，其中縱梁和復合結構形成縱梁圓角間隙。一種間隙填充物被放置到縱梁圓角間隙中，所述間隙填充物包括隨機地分布在間隙填充物的整個體積中的短切纖維。

示例方法包括生成短切纖維薄片，將短切纖維薄片形成為間隙填充物以及固化由短切纖維薄片形成的間隙填充物。

另一種示例方法包括將固化的間隙填充物插入縱梁的間隙中，用蒙皮覆蓋間隙填充物以形成縱梁組件以及固化縱梁組件。

附圖說明

圖1示出了包括機身的飛機，利用該機身可以實現本文所述的示例復合結構。

圖2描繪了包括如本文所述的示例間隙填充物的示例縱梁。

圖3-5描繪了本文所述的示例間隙填充物的示例制造過程。

圖6描繪了表示制造圖1-5的示例間隙填充物的示例方法的示例流程圖。

附圖未按比例繪制。相反，為了闡明多個層和區域，可以在附圖中放大各層的厚度。只要有可能，在整個附圖及隨附的書面描述中將使用相同的附圖標記來表示相同或相似的零件。如在本專利中所使用的，陳述任一零件(例如，層、薄膜、區域或板)以任何方式定位于(例如，定位于、位于、設置于或形成于等)另一部件上要么表示上述零件與另一零件接觸，要么表示上述零件在另一零件上面，其中一個或多個中間零件位于其間。陳述任一零件與另一零件接觸意指在兩零件之間沒有中間零件。

具體實施方式

飛機的機身和/或機翼可以包括支撐結構，例如縱梁，以幫助機身和/或機翼在各種應力和應變條件下保持形狀和/或增加機身和/或機翼的強度。在一些示例中，縱梁被成形為使得在機身或機翼的蒙皮附近形成間隙?？梢允褂脤訅航Y構或單一填面填充這些間隙。然而，層壓間隙填充物可能會由于層壓間隙填充物及縱梁和/或蒙皮的不同熱性能和機械性能而開裂。例如，縱梁可具有與層壓間隙填充物不同的熱膨脹率，并且間隙填充物可能會由于不同熱膨脹率導致的施加在間隙填充物上的應力和/或應變而開裂。層壓間隙填充物或單一填面中的開裂會削弱縱梁界面并降低加強件拉脫承載能力，這需要額外的加固和加強件層片。

在本文描述的圖示示例中，縱梁包括由多向短切碳纖維填充物填充的間隙。更具體地，間隙填充物具有在間隙填充物的任何給定平面中沿多個方向取向的碳纖維。使碳纖維沿多個方向取向減輕了由于間隙填充物、縱梁和/或蒙皮的不同熱膨脹率導致的施加在間隙填充物上的熱應力。本文描述的示例間隙填充物減輕了熱應力，特別是沿出平面方向(例如，垂直于蒙皮的平面的方向)。

在本文所述的圖示示例中，復合結構(例如，飛機的機身)被聯接至一個或多個縱梁用于支撐。示例縱梁也可由復合材料制成，或者在一些示例中，由鋁制成。示例縱梁可以具有大約15度的邊緣倒角，這可以減小負載并且改善結合零件(例如，固化后的縱梁和間隙填充物)的剝離力矩。當縱梁被聯接至復合結構時，縱梁和復合結構形成縱梁圓角間隙。間隙填充物被設置在縱梁圓角間隙中以提供額外的結構加固。本文描述的示例間隙填充物包括沿多個方向取向的短切纖維。在一些示例中，間隙填充物還包括其中設置并分布有短切纖維的熱固性樹脂。