CN101522520B

CN101522520B - 装配件

Info

Publication number: CN101522520B
Application number: CN2007800372708A
Authority: CN
Inventors: 里斯托·卡利宁; 克里斯托夫·佩恩
Original assignee: Airbus Operations Ltd
Current assignee: Airbus Operations Ltd
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2007-09-18
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2027-09-18
Also published as: BRPI0719959A2; CA2663611A1; EP2081820A1; JP2010505689A; CA2663611C; JP2015014365A; DE602007013083D1; RU2446986C2; WO2008041019A1; RU2009114318A; US20090200425A1; GB0619512D0; CN101522520A; EP2081820B1; US8267354B2; JP5847889B2; ATE501032T1; JP5570215B2

Abstract

一种用于结合第一部件与第二部件的装配件(1)，该装配件包括复合部件和加强元件。所述复合部件由复合材料形成并包括：基部(2)；端壁(3)，该端壁与所述基部(2)在第一角部处相接；以及侧壁(4)，该侧壁与所述端壁(3)在第二角部处相接，并且与所述基部(2)在第三角部处相接。该加强元件成形为使其能够装配到所述复合部件并与所述复合部件的端壁(3)、所述复合部件的第一角部以及所述复合部件的第二角部接合。

Description

装配件

技术领域

本发明涉及一种用于结合第一部件(诸如中央翼盒)与第二部件(诸如侧翼盒)的装配件。

背景技术

图1示出了用于将侧翼盒结合到中央翼盒的传统张力角部装配件。该装配件包括：基部；端壁，该端壁与所述基部在第一角部处相接；以及侧壁，该侧壁与所述基部在第二角部处相接，并与所述端壁在第三角部处相接。所述基部与侧壁栓接到其中一个翼盒，所述端壁栓接到另一个翼盒。

这样的装配件传统上由金属材料形成。理想的是用复合材料形成这类装配件，尤其是在中央翼盒和/或侧翼盒也由复合材料形成时。这样会消除因材料不匹配引起的部件之间的电蚀与热膨胀差。然而，复合材料(与金属相比)的不同特性使得在不将装配件的壁厚增加至不可接受水平的情况下难以形成所需强度的装配件。特别理想的是为了使端壁的弯曲最小而增加端壁相对于基部与侧壁的厚度，并且增加角部厚度以使角部处的全厚度断裂最小化。这样的厚度改变使得难以用复合材料(尤其是层压材料)来制造。

发明内容

本发明的第一方面提供一种用于结合第一部件与第二部件的装配件，该装配件包括：

复合部件，该复合部件由两层以上的复合材料形成，该复合部件包括：

基部；

端壁，该端壁与所述基部在第一角部处相接；以及

侧壁，该侧壁与所述端壁在第二角部处相接，并且与所述基部

在第三角部处相接；以及

加强元件，该加强元件成形为使其能够装配到所述复合部件并与所述复合部件的所述端壁、所述复合部件的所述第一角部以及所述复合部件的所述第二角部接合。

所述加强元件提供一种加强所述装配件端壁的可选装置，而不需要使所述复合部件的厚度发生任何变化。这样更容易实现最佳构造。该加强元件还与至少所述第一和第二角部接合，从而阻碍所述层在复合部件的角部处裂开的趋势。

所述复合部件通常还包括第二侧壁，该第二侧壁与所述基部在第四角部处相接，并且与所述端壁在第五角部处相接；所述加强元件成形为使其能够装配到所述复合部件并与所述复合部件的第五角部接合。该第二侧壁可以在使用时结合到一部件(例如在所述装配件为角部装配件的情况下)，或者可以仅用于加固的目的(例如在所述装配件为通道装配件或者是冠部装配件(crown fitting)的部件的情况下)。

所述复合部件通常还包括上壁，该上壁与所述侧壁在一角部处相接，并与所述端壁在一角部处相接；所述加强元件成形为使其能够装配到所述复合部件并与所述复合部件的位于所述端壁与所述上壁之间的角部接合。在所述复合部件具有两个侧壁的情况下，所述上壁通常在相应的角部处与两个侧壁邻接。

所述上壁的与所述端壁相对的边缘可以形成有凹部，以减小重量并且/或者允许容易接近所述加强元件。

通常，所述复合部件的至少一个侧壁具有相对于所述基部以锐角倾斜的边缘，以减小重量并且/或者允许接近所述加强元件。

所述复合部件的所述基部与端壁可以通过诸如以下的任何方式结合到第一部件和第二部件(当在接头中使用时)：共同结合、共同固化、粘接层或者诸如螺栓的紧固元件。在使用紧固件的情况下，该紧固件可以是金属紧固件，或者可以由复合材料形成。优选的是，所述复合部件的基部和端壁(也可任选为侧壁)中均形成有一个或多个用于接收紧固元件的孔。任选的是，所述加强元件中还可以形成有一个或多个用于接收紧固元件的孔。

所述加强元件通常由与复合部件不同的材料形成，最常见的是由诸如金属之类的非复合材料形成。

一个或多个角部可填充有通过垫圈接合的填料。在这种情况下，所述填料可具有平坦表面，该平坦表面通过垫圈的平坦表面接合。可选地，所述复合部件的至少一个角部可被倒圆，并通过所述加强元件的倒圆边缘接合。

本发明的另一方面提供一种接头，该接头包括：

第一部件；

第二部件；以及

根据本发明第一方面的一个或多个装配件，各装配件的基部与所述第一部件结合，并且其端壁与所述第二部件结合。

该接头可用于各种应用中，包括例如汽车或船舶应用中。然而，该接头特别适用于航空应用。例如，所述第一部件可以是航空器的中央翼盒的部件，所述第二部件可以是航空器的侧翼盒的部件。

本发明的又一方面提供一种制造本发明第一方面的装配件的方法，该方法包括将所述加强元件装配到所述复合部件，使得所述加强元件与所述复合部件的端壁、所述复合部件的第一角部以及所述复合部件的第二角部接合。

优选的是，该方法还包括成型与所述加强元件接触的所述复合部件，以确保所述部件之间的紧密接触。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的实施方式，附图中：

图1是传统角部装配件的立体图；

图2是构成本发明第一实施方式的角部装配件的立体图；

图3是通过图2的装配件中心的纵向剖面图；

图4a是通过图2的装配件的横向剖面图；

图4b是在移除垫圈的情况下通过图2的装配件的横向剖面图；

图5是详细表示图1的装配件的一个角部的纵向剖面图；

图5a是表示装配件的第一可选角部轮廓的纵向剖面图；

图5b是表示装配件的第二可选角部轮廓的纵向剖面图；

图6是表示航空器翼根接头的后端部的示意剖面图；

图7是表示图6的根接头的中央部分的示意剖面图；并且

图8是构成本发明第二实施方式的冠部装配件的立体图。

具体实施方式

参照图2至图4b，角部装配件1包括复合部件，该复合部件具有在八个角部40至47处相接的基部2、端壁3、左侧壁4、右侧壁5以及上壁6。

装配件1的复合部件利用预浸渍带或织物、编织纺织品或无皱褶织物、3D编织预制品、短纤维或长纤维成型技术或干纤维布置，由复合材料制成。加强纤维可例如为碳纤维，复合材料的基体可以为热固性或热塑性基体。

在3D编织预制品的情况下，预制品(编织成理想形状)被置于成型腔中，并通过一组模芯压缩而将该部件成型为其最终形状。在成型步骤后，预制品还被注入基体材料。在热固性基体的情况下，该基体在成型期间通过将其加热到其固化温度以上而固化。

在2D织物的情况下，平织织物被切开并折叠成理想构造，置于成型腔中，并且通过一组模芯压缩而将所述部件成型为其最终形状。在成型步骤后，织物还被注入基体材料。在热固性基体的情况下，该基体在成型期间通过将其加热到其固化温度以上而固化。

在短纤维或长纤维成型技术的情况下，包含随机取向短纤维的基体材料的装料被放置在成型腔中，加热并挤压而将装料成型为期望形状。

基部2和左侧壁4沿其中心线均冲有四个螺栓孔7、8。后壁3通过其中心冲有单一螺栓孔9。注意，装配件中螺栓孔的数量可根据其构造而改变。

右侧壁5不具有螺栓孔，因而其设置仅为加强的目的。具体地说，其提高了装配件承载横向于基部2的负载的能力。右侧壁5被切除得留下成角边缘10以使重量最小。

上壁6也没有螺栓孔，因而其设置仅为加强的目的。具体地说，其提高了装配件承载横向于侧壁4、5的负载的能力。上壁6被切除得留下凹缘11以使重量最小。

右侧壁5和上壁6被充分切除以允许接近螺栓和螺母，并使应力集中最小。

喉部垫圈12具有通过其中心的螺栓孔13，并以推入配合接收在由复合部件的四个壁3至6与基部2结合形成的凹部中。如图3所示，垫圈12具有：与端壁3接合的端面；与基部2接合的基面；以及与上壁6接合的上表面。如图4a所示，垫圈12还具有与左侧壁4接合的左侧面以及与右侧壁5接合的右侧面。该垫圈具有8个倒圆边缘，其中两个倒圆边缘未示出，其中六个倒圆边缘在图3和图4a中标以附图标记40’至45’。如图3和图4a所示，垫圈的八个倒圆边缘与复合部件的八个圆角40至47接合。喉部垫圈12可以为预加工铝部件、钛部件或钢部件。

图5示出了复合部件的一个角部45与垫圈12的边缘45’之间的界面。其它七个角部处的界面与其类似。复合部件由一系列层形成。在图5的情况下，示出了六层，但在实践中，层的数量可以更多或更少。各层通过以一公共点为中心的曲率半径绕角部45弯曲。在角部处的内层的曲率半径通常大于1mm，最常见的约为5mm。各层的曲率半径可以是恒定的以限定一圆形构造，或者曲率半径也可以是变化的，例如限定一椭圆构造。

在装配件的一个断裂模式下，端壁弯曲并致使角部展开。这容易使层在角部处撕裂，并可能造成全厚度断裂。垫圈12具有与端壁3接合的端面，因而阻止端壁3弯曲。垫圈12的边缘45’倒圆成具有与在角部45处的内层的曲率半径相同的曲率半径。从而边缘45’与角部45之间存在紧密接合，使得垫圈12支撑角部并减少这种全厚度断裂的机会。

垫圈12在成型期间可以放置在成型腔中与复合部件接触，以确保与复合部件的紧配合和紧密接触。可选地，可通过利用填料占据垫圈与复合部件之间的所有间隙而将垫圈结合到合适位置，从而实现紧密接触。

图5a示出了第一可选界面。在该情况下，角部45a与边缘45a’的曲率半径比图5中的曲率半径大，垫圈12不具有与上壁6接合的平坦上表面。

图5b示出了第二可选界面。在该情况下，垫圈12具有斜切边缘45b。复合部件的内层在角部处的形状与图5中相同。但在这种情况下，内层与垫圈的斜切边缘45b’之间的间隙注射有基体材料47的填料。

图6示出了航空器机翼的根接头，该根接头结合了6个图1所示的角部装配件1。未示出连接各个部件的紧固件。图6所示的根接头提供了中央翼盒20与侧翼盒21之间的连接。中央翼盒20包括后翼梁腹板22、上蒙皮23以及下蒙皮24，后翼梁腹板22具有一对后翼梁凸缘22’。侧翼盒21包括后翼梁腹板25、上机翼蒙皮26与下机翼蒙皮27，后翼梁腹板25具有一对后翼梁凸缘25’。肋28形成中央翼盒20与侧翼盒21之间的界面(或者相当于可将肋28看作是中央翼盒或者侧翼盒的部件)。

图6示出了六个角部装配件1，这些角部装配件1将翼盒连接至肋28的相反面。各角部装配件1的基部均穿过角部装配件基部中的孔7而栓接到蒙皮23、24、26、27中的一个蒙皮上，并栓接到翼梁凸缘22’、25’中的一个翼梁凸缘上。各装配件1还穿过侧壁4中的孔8而栓接到翼梁腹板22、25中的一个翼梁腹板上，并穿过端壁3中的孔9栓接到肋28。下机翼蒙皮26、27的下方还装配有接合板29。

根接头在翼盒的前翼梁(未示出)之间的界面处具有一组类似的角部装配件1。

图6的剖面图示出了设置在根接头后端部处的角部装配件1。在根接头的前后端部之间还设置冠部装配件和通道装配件，图7示出了通过根接头中部的剖面图。图7中示出了一对冠部装配件30和四个通道装配件31。

图7还示出了沿蒙皮23、24、26、27的内表面顺翼展方向延伸的纵梁。各纵梁均具有纵梁支脚35与纵梁叶片36。各纵梁支脚35均栓接到相应的通道装配件31的基部和蒙皮，各纵梁叶片36均在一对相邻的通道装配件之间延伸。

图8是其中一个冠部装配件30的立体图。冠部装配件30包括一排通道装配件，这些通道装配件通过它们相邻的侧壁互相结合并被包覆在包罩33中。各通道装配件均包括基部34、左右侧壁35、36、端壁(图8中未示出)和上壁37。端壁和基部均具有与图1和图2的角部装配件中设置的孔7、9相类似的螺栓孔(图8中未示出)。左右侧壁35、36均切除一部分以提供成角边缘38、39。喉部垫圈50安装在各通道装配件中，并具有与图1和2的角部装配件中设置的螺栓孔13相类似的螺栓孔(未示出)。从而，除了左侧壁36与右侧壁35一样被切除一部分外，各通道装配件均与图1和图2的角部装配件的形式类似。

冠部装配件30中相邻的通道装配件通过粘合剂彼此结合，并且/或者彼此栓接，并通过包罩33牢固地保持该组件。

如图7所示，冠部装配件30中的各通道装配件的基部34栓接到上蒙皮23、26，而端壁栓接到肋28。

图7所示的通道装配件31除了不与相邻的通道装配件结合并且不与其一起保持在包罩中以形成冠部装配件外，该通道装配件31与那些结合到一起以形成冠部装配件30的装配件构造类似。另外，他们的构造和固定方式相同。

尽管以上已经参照一个或多个优选实施方式描述了本发明，但是应理解的是，在不偏离所附权利要求中所限定的本发明范围的情况下可做出多种变化或改变。

Claims

1.一种用于结合第一部件与第二部件的装配件，该装配件包括：

部件，该部件包括：

基部(2)；

端壁(3)，该端壁与所述基部在第一角部(44)处相接；以及

侧壁(4)，该侧壁与所述端壁在第二角部(47)处相接，并且与所述基部在第三角部(40)处相接；以及

加强元件(12)，该加强元件成形为使其能够装配到所述部件并与所述部件的所述端壁接合，

其特征在于，所述部件是由两层以上的复合材料形成的复合部件；所述加强元件(12)成形为使其能够与所述复合部件的所述第一角部(44)以及所述复合部件的所述第二角部(47)接合；所述复合部件中的至少一个所述角部被倒圆并与所述加强元件的倒圆边缘接合；并且所述复合部件的被倒圆的所述角部的内层具有与所述加强元件的所述倒圆边缘相同的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的装配件，其中，所述复合部件还包括第二侧壁(5)，该第二侧壁与所述基部在第四角部(41)处相接，并且与所述端壁在第五角部(46)处相接；并且所述加强元件成形为使其能够装配到所述复合部件并与所述复合部件的所述第五角部(46)接合。

3.根据权利要求1或2所述的装配件，其中，所述复合部件还包括上壁(6)，该上壁与所述端壁在一角部(45)处相接；所述加强元件成形为使其能够装配到所述复合部件并与所述复合部件的位于所述端壁与所述上壁之间的所述一角部(45)接合。

4.根据权利要求3所述的装配件，其中，所述上壁具有与所述端壁相对的边缘，该边缘形成有凹部(11)。

5.根据权利要求1或2所述的装配件，其中，所述复合部件的至少一个所述侧壁具有相对于所述基部以锐角倾斜的边缘(10)。

6.根据权利要求1或2所述的装配件，其中，所述复合部件的所述基部与端壁中均形成有一个或多个用于接收紧固元件的孔(7，9)。

7.根据权利要求1或2所述的装配件，其中，所述加强元件中形成有一个或多个用于接收紧固元件的孔(13)。

8.根据权利要求1或2所述的装配件，其中，所述加强元件由与所述复合部件不同的材料形成。

9.根据权利要求1或2所述的装配件，其中，所述加强元件由非复合材料形成。

10.根据权利要求1或2所述的装配件，其中，所述加强元件由金属形成。

11.一种用于结合第一部件与第二部件的装配件，该装配件包括：

部件，该部件包括：

基部(2)；

端壁(3)，该端壁与所述基部在第一角部(44)处相接；以及

其特征在于，所述部件是由两层以上的复合材料形成的复合部件；所述加强元件(12)成形为使其能够与所述复合部件的所述第一角部(44)以及所述复合部件的所述第二角部(47)接合；并且一个或多个所述角部填充有与所述加强元件接合的填料。

12.一种制造根据上述任一权利要求所述的装配件的方法，该方法包括将所述加强元件装配到所述复合部件，使得所述加强元件与所述复合部件的所述端壁(3)、所述复合部件的所述第一角部(44)以及所述复合部件的所述第二角部(47)接合。

13.根据权利要求12所述的方法，该方法还包括成型与所述加强元件接触的所述复合部件。

14.一种接头，该接头包括：

第一部件；

第二部件；以及

一个或多个根据权利要求1至11中任一项所述的装配件，各装配件的基部均结合至所述第一部件，其端壁均结合至所述第二部件。

15.根据权利要求14所述的接头，其中，所述第一部件为航空器的中央翼盒的部件，所述第二部件为航空器的侧翼盒的部件。

16.一种航空器，该航空器包括根据权利要求14或15所述的接头。