CN103802337B - 复合半径填料及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称是复合半径填料及其形成方法。在实施方式中提供了用于复合结构的复合半径填料。该复合半径填料具有两个或更多半径层板。每个半径层板具有以所需半径用所需径向取向的堆叠复合片形成的堆叠复合片的层板，该堆叠复合片的所需径向取向基本上匹配围绕两个或更多半径层板的复合结构的相邻堆叠复合片的径向取向。将每个半径层板优选地修剪为使至少一侧邻近其它对齐，从而形成具有基本上相应于复合结构的半径填料区域的形状的复合半径填料。

Description

复合半径填料及其形成方法
技术领域
本公开一般涉及复合结构，并且更具体地涉及在复合结构中诸如飞机中的使用的复合半径(composite radius)填料以及用于形成其的方法。
背景技术
由于它们的高强度重量比、耐腐蚀性以及其它有利的性能，复合结构诸如碳纤维增强塑料(CFRP)复合结构用在各种应用中，包括飞机、宇宙飞船、旋翼机、船舶、汽车、卡车以及其它交通工具和结构的制造。在飞机构造中，以增加数量使用复合结构来形成机身、机翼、尾部以及其它部件。
例如，飞机机翼可由包括复合蒙皮板或腹板的复合加筋板结构形成，增强加强筋或桁条可被连接或结合到该复合蒙皮板或腹板从而提高复合蒙皮板或腹板的强度、刚度、抗弯性以及稳定性。连接或结合到复合蒙皮板或腹板的增强加强筋或桁条可被配置以承载各种负荷并且可以以各种不同的横截面形状诸如T加强筋、J加强筋以及I横梁提供。为协助机翼的负荷承载能力，一系列的肋条可使用剪切带连接到桁条。图4A是用于飞机机翼18(见图1)的已知剪切带和单片肋条组件68的透视图的图解。图4A示出具有与桁条74和蒙皮板76接合的剪切带72的单片肋条70。图4B是用于飞机机翼18(见图1)的已知剪切带和气动力负载肋条组件78的透视图的图解。图4B示出具有肋条82的剪切带80。
当它们垂直连接或结合到复合蒙皮板或腹板时，通过诸如T加强筋、J加强筋以及I横梁的增强加强筋的每个弯曲件的半径可形成间隙或空隙区域。这种间隙或空隙区域通常可称为“半径填料区域”或“面条状物区域”(“noodle region”)。在增强加强筋内的这种半径填料区域或面条状物区域可易于开裂，因为它们可以是三维限制的。由复合材料或粘合剂/环氧树脂材料制成并且具有大致三角形的横截面的半径填料元件或“面条状物”可用于填充半径填料区域或面条状物区域，以便对这种区域提供额外的结构增强。
存在已知的半径填料元件或面条状物的构造。例如，这种已知的半径填料元件或面条状物的构造可包括挤出的CFRP半径填料元件或面条状物并且捆绑具有单向纤维的所有零度片。然而，这种挤出的所有零度片CFRP半径填料元件或面条状物可具有高的厚度方向的热膨胀和树脂收缩率，其可导致高的残余应力，即在制造期间的组件内产生的内部应力，诸如可在热固化期间产生的热残余应力。此外，作为在高温即诸如350华氏度或更高下的热固化以及随后暴露于低温即诸如小于-65(零下六十五)华氏度的期间产生的高残余应力的结果——其可进而在CFRP半径填料元件或面条状物中产生应力或疲劳开裂，这种挤出的所有零度片CFRP半径填料元件或面条状物的单向纤维可具有低的拉脱强度并且可拉开。为了减少由于低的拉脱强度和高拉脱负荷导致的这种应力或疲劳开裂的可能性，可能需要在机翼肋条上使用剪切带。然而，由于在肋条相交桁条的每个位置处可能需要剪切带，这种剪切带的使用可能给飞机添加重量。在每个肋条桁条相交处的剪切带的添加重量可减少飞机的有用负荷能力，并且可增加燃料消耗和燃料成本。此外，在每个肋条-桁条相交处添加剪切带可能增加制造复杂性、成本和生产时间。
此外，存在已知的层压半径填料元件或面条状物，其具有大致三角形的横截面并且使用在单一方向中的多片的金字塔来构造。然而，这种已知的层压半径填料元件或面条状物可能最小化已知层压半径填料元件或面条状物的仅两个点或峰处而不是已知的层压半径填料元件或面条状物的全部三个点或峰处的残余热应力。
因此，在本领域中存在提供优于已知元件、组件和方法的改进复合半径填料和形成其的方法的需求。
发明内容
满足了改进的复合半径填料和形成其的方法的这种需求。如以下具体实施方式中所讨论的，改进的复合半径填料和形成其的方法的实施方式可提供显著优于已知元件、组件和方法的优势。
在本公开的一个实施方式中，提供了用于复合结构的复合半径填料。该复合半径填料包括两个或更多半径层板。每个半径层板包括以所需半径用所需径向取向的堆叠复合片形成的堆叠复合片的层板，所述堆叠复合片的所需径向取向基本上匹配围绕该两个或更多半径层板的复合结构的相邻堆叠复合片的径向取向。优选地，将每个半径层板修剪为使至少一侧邻近其它对齐，从而形成具有基本上相应于复合结构的半径填料区域的形状的复合半径填料。
在本公开的另一个实施方式中，提供了飞机的复合组件。该飞机复合组件包括具有半径填料区域的复合结构。该飞机复合组件进一步包括填充半径填料区域的复合半径填料。该复合半径填料包括两个或更多半径层板。每个半径层板包括以所需半径用所需径向取向的堆叠复合片形成的堆叠复合片的层板，所述堆叠复合片的所需径向取向基本上匹配围绕该两个或更多半径层板的复合结构的相邻堆叠复合片的径向取向。优选地，将每个半径层板修剪为使至少一侧邻近其它对齐，从而形成具有基本上相应于复合结构的半径填料区域的形状的复合半径填料。
在本公开的另一个实施方式中，提供了形成复合半径填料的方法。该方法包括在具有所需半径的成形工具周围包裹堆叠复合片的层板一次或多次，从而形成所需厚度的复合层板铺叠(layup)的步骤。该方法进一步包括压实(debulk)该复合层板铺叠从而去除空隙的步骤。该方法进一步包括在待从该复合层板铺叠中移出的一个或多个所需部分处对齐该复合层板铺叠的所有拼接(splice)。该方法进一步包括在与该成形工具的一个或多个表面相切的一个或多个切口中从该复合层板铺叠中移出该一个或多个所需部分的步骤。该方法进一步包括从该成形工具中移出该复合层板铺叠的两个或更多半径层板的步骤。该方法进一步包括将该两个或更多半径层板对齐到一起，从而形成具有基本上相应于复合结构的半径填料区域的形状的复合半径填料的步骤。每个半径层板以所需半径用所需径向取向的堆叠复合片形成，堆叠复合片的所需径向取向基本上匹配围绕该复合半径填料的复合结构的相邻堆叠复合片的径向取向。
已经讨论的特征、功能和优点可在本公开的各种实施方式中独立地实现，或在其它实施方式中组合，参考以下说明和附图可见其进一步的细节。
附图说明
结合附图参考以下的具体实施方式可更好地理解本公开，该附图示出优选和示例性的实施方式，但是该附图不必按比例绘制，其中：
图1是可并入具有一个或多个复合结构的一个或多个复合组件的飞机的透视图的图解，该一个或多个复合结构具有本公开的复合半径填料的实施方式；
图2是飞机生产和使用方法的流程图的图解；
图3是飞机的框图的图解；
图4A是用于飞机机翼的已知剪切带和单片肋条组件的透视图的图解；
图4B是用于飞机机翼的已知剪切带和气动力负载肋条组件的透视图的图解；
图5A是以具有本公开的复合半径填料的实施方式填充的半径填料区域的T加强筋形式的复合结构的透视图的图解。；
图5B是并入具有复合半径填料的图5A的T加强筋的复合组件的放大的局部正面剖视图的图解；
图6A是成形工具和层板的示例性实施方式的正面剖视图的示意性表示的图解，该成形工具和层板可在形成本公开的复合半径填料的实施方式的方法的一个实施方式中使用；
图6B是复合层板铺叠的示例性实施方式的放大的正面剖视图的图解，该复合层板铺叠可在形成本公开的复合半径填料的实施方式的方法的一个实施方式中使用；
图7A是成形工具和层板的示例性实施方式的正面剖视图的示意性表示的图解，该成形工具和层板可在形成本公开的复合半径填料的实施方式的方法的另一个实施方式中使用；
图7B是复合层板铺叠的另一示例性实施方式的放大的正面剖视图的图解，该复合层板铺叠可在形成本公开的复合半径填料的实施方式的方法的一个实施方式中使用；
图8A是具有与成形工具的表面相切的切口的复合层板铺叠的示例性实施方式的放大的正面剖视图的图解，该复合层板铺叠可在形成本公开的复合半径填料的实施方式的方法的一个实施方式中使用；
图8B是具有离开半径层板以形成本公开的复合半径填料的移出部分的图8A的复合层板铺叠的放大的正面剖视图的图解；
图8C是本公开的复合半径填料的一个实施方式的放大的正面剖视图的图解；
图8D是本公开的复合半径填料的另一个实施方式的放大的正面剖视图的图解；
图9是本公开的复合半径填料的另一个实施方式的放大的正面分解剖视图的图解；以及
图10是本公开的方法的示例性实施方式的流程图的图解。
具体实施方式
现参考附图在下文中更全面地描述所公开的实施方式，在其中示出一些但不是所有的公开实施方式。事实上，提供了数个不同的实施方式，并且不应该解释为限于在此所述的实施方式。相反，提供这些实施方式以便本公开将是彻底并完整的，并且将向本领域的技术人员全面传达本公开的范围。
现参考附图，图1是可并入具有一个或多个复合结构28的一个或多个复合组件26的飞机10的透视图的图解，该一个或多个复合结构28具有由本公开的方法200(见图10)的一个或多个实施方式形成的复合半径填料100(见图5B)，诸如复合半径填料100a(见图8C)、复合半径填料100b(见图8D)或复合半径填料100c(见图9)的实施方式。如图1中所示的，飞机10包括机身12、机头14、驾驶舱16、机翼18、一个或多个推进单元20、垂直的尾部22以及水平尾部24。虽然图1中所示的飞机10一般表示具有拥有一个或多个复合结构28的一个或多个复合组件26的商业客机，但是所公开的实施方式的教导可应用到其它客机、货运飞机、军用飞机、旋翼机以及其它类型的飞机或飞行器，以及航天飞行器、卫星、空间运载工具、火箭及其它航天飞行器，以及船和其它船舶、火车、汽车、卡车、公交车或具有一个或多个复合组件26的其它合适结构，该一个或多个复合组件26具有由本公开的方法200(见图10)的一个或多个实施方式制造的一个或多个复合结构28。
图2是飞机生产和使用方法30的流程图的图解。图3是飞机50的框图的图解。参考图2-3，本公开的实施方式可在如图2中所示的飞机制造和使用方法30以及图3中所示的飞机50的背景中描述。在生产前期间，示例性方法30可包括飞机50的规格和设计32和材料采购34。在生产期间，发生飞机50的部件和子组件制造36和系统整合38。此后，飞机50可通过发照和交货40以便进行使用42。在客户的使用42期间，飞机50可安排用于日常维护和保养44(其也可包括改进、重新配置、翻新以及其它合适的服务)。
可以由系统整合者、第三方和/或操作者(例如用户)进行或执行方法30的每个过程。为本说明书的目的，系统整合者可以非限制性地包括许多飞机制造商和主要系统转包商；第三方可以非限制性地包括许多销售商、转包商和供应商；以及操作者可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织和其他适合的操作者等。
如图3所示，通过示例性方法30生产的飞机50可以包括具有多个系统54的机体52和内部56。高水平的系统54的例子可包括一个或多个推进系统58、电力系统60、水压系统62和环境系统64。可以包括许多其它系统。尽管显示了航空实例，但是本发明的原理可以应用于其它工业，如汽车工业。
本文实施的方法和系统可以在生产和使用方法30的任意一个或多个阶段期间使用。例如，相应于部件和子组件制造36的部件和子组件可以被以类似于使用飞机50时生产的部件或子组件的方式进行构造或制造。同样，例如，通过显著加速飞机50的组装或减少飞机50的成本，在部件和子组件制造36和系统整合38期间，可以使用一种或多种设备实施方式、方法实施方式或其组合。类似地，在使用飞机50时，一种或多种设备实施方式、方法实施方式或其组合可以例如但不限于用于维护和保养44。
在本公开实施方式中，在复合结构28中(见图5A)提供了复合半径填料100(见图5A-5B)，即“面条状物”，用于填充半径填料区域116(见图5A-5B)，即“面条状物区域”。图5A是以具有半径填料区域116的T加强筋90的形式的复合结构28的透视图的图解，所述半径填料区域116用本公开的复合半径填料100的实施方式填充。图5B是并入具有复合半径填料100的图5A的T加强筋90的复合组件26的放大的局部正面剖视图的图解。
如图5A中所示，T加强筋90形式的复合结构28包括垂直腹板92、水平凸缘96和径向围绕复合半径填料100的凸缘-腹板过渡段(transition)97。如图5A中进一步所示的，T加强筋90的凸缘96可在界面102例如蒙皮加强筋界面处结合一个或多个基部层板110和/或蒙皮板114。一个或多个基部层板110和/或蒙皮板114优选地邻近并且围绕复合半径填料100的基部。
如图5B中所示，在一个实施方式中，复合组件26包括具有垂直腹板92、水平凸缘96和用复合半径填料100填充的半径填料区域116的T加强筋90。如图5B中进一步所示，T加强筋90的凸缘96可以结合一个或多个基部层板110和/或蒙皮板114。复合组件26进一步包括相邻于T加强筋90的翼梁(spar)94。
如图5B中进一步所示的，复合半径填料100包括两个或更多半径层板142。每个半径层板142包括堆叠复合片134(见图5B、6A)的层板126(见图6A)。优选地，堆叠复合片134的层板126已被压实从而压紧或巩固堆叠复合片134以便去除诸如在堆叠复合片134的层之间截留(trap)的空气或其它气体的空隙。如图5B中进一步所示，每个半径层板142优选地以所需半径98用所需径向取向99的堆叠复合片134形成。堆叠复合片134的所需径向取向99优选地基本上匹配围绕两个或更多半径层板142的复合结构28(见图5A)诸如T加强筋90的相邻堆叠复合片118(见图5B)的径向取向117(见图5B)。此外，堆叠复合片134的所需径向取向99也优选地基本上匹配围绕两个或更多半径层板142的基部的复合结构28诸如相邻基部层板110和/或蒙皮板114的径向取向112(见图5A)。堆叠复合片134在每个半径层板142的所需半径98周围弯曲的方式遵循在围绕的复合结构28诸如T加强筋90(见图5B)中的堆叠复合片118(见图5B)的相同径向取向117(见图5B)，以便堆叠复合片134类似堆叠复合片118的延续。
堆叠复合片134可优选地从基质材料诸如预浸料材料围绕的并在其中支撑的增强材料形成。增强材料可包括高强度纤维，诸如玻璃纤维或碳纤维、石墨、芳族聚酰胺纤维、纤维玻璃或其它的合适增强材料。基质材料可包括各种聚合物或树脂材料，诸如环氧树脂、聚酯、乙烯基酯树脂、聚醚醚酮聚合物(PEEK)、聚醚酮酮聚合物(PEKK)、双马来酰亚胺或其它合适的基质材料。如在此所使用的，“预浸料”意为机织或编织织物或布状的胶带材料，例如玻璃纤维或碳纤维，其已经浸渍有未固化或部分固化的树脂，树脂足够柔性以形成所需的形状，然后“固化”，例如通过在炉或高压釜中加热，以使树脂硬化为紧固、刚性、纤维增强的结构。堆叠复合片134可以是如下形式：预浸料的单向胶带、单向纤维胶带、碳纤维增强塑料(CFRP)胶带或其它合适的胶带；碳纤维增强塑料(CFRP)织物、预浸料织物、包括机织碳纤维织物在内的机织织物或其它合适织物；其胶带或织物的组合；或其它合适的复合材料。复合半径填料100优选由用于形成复合组件26(见图5B)中部件诸如复合结构28(见图5A)、翼梁94(见图5B)、基部层板110(见图5B)和蒙皮板114(见图5B)相同的树脂和纤维材料制造。
两个或更多半径层板142(见图5B)中的每个优选地经由制造的与用复合层板铺叠130(见图8A)包裹的成形工具120(见图8A)的一个或多个表面141(见图8A)相切的切口140(见图8A)从复合层板铺叠130(见图8A)中移出它们获得。每个半径层板142可优选具有大致三角形的横截面。将每个半径层板142优选地修剪为使至少一侧144(见图8B)邻近其它对齐，从而形成具有基本上相应于复合结构28(见图5A)的半径填料区域的形状的复合半径填料100(见图5B)。特别地，将每个半径层板142优选地修剪为使至少一侧144(见图8B)邻近另一半径层板142的至少一侧144(见图8B)对齐，以便形成垂直连接104(见图5B)，并且进而形成复合半径填料100(见图5B)。复合半径填料100优选地具有基本上相应于复合结构28(见图5A)的半径填料区域116(见图5A-5B)的形状或几何形状的形状101(见图5B)或几何形状。形成复合半径填料100以便填充待填充的半径填料区域116的形状和几何形状的体积并且呈现该形状和几何形状。复合半径填料100(见图5B)的形状101(见图5B、8C、8D)可优选包括基本上金字塔形构造103(见图5B、8C、8D)。复合半径填料100可优选地具有大致三角形的横截面。
如图5B所示，复合半径填料100的单独的堆叠复合片134优选地在复合半径填料100的三个应力集中点106a、106b、106c处形成角点(corner point)。优选地，选择堆叠复合片134的所需径向取向99(见图5B)从而基本上匹配复合半径填料100(见图5B)的热膨胀系数(CTE)，并且特别的是选择堆叠复合片134的所需径向取向99从而基本上使在复合半径填料100的三个应力集中点106a、106b、106c(见图5B)的每个处的CTE匹配围绕复合半径填料100的复合结构28(见图5A)诸如T加强筋90的各自相邻堆叠复合片118(见图5B)的一个CTE或多个CTE，从而最小化或减少特别地可在复合半径填料100和复合结构28的热固化期间发生的来自残余热应力的复合半径填料100的开裂。优选地，复合半径填料100最小化在复合半径填料100和复合结构28的热固化期间在复合半径填料100的三个应力集中点106a、106b、106c(见图5B)处的残余热应力。CTE匹配优选地最小化或减少来自残余热应力的复合半径填料100开裂的可能性。复合半径填料100的实施方式优选地移动高的残余热应力远离复合半径填料100的三个应力集中点106a、106b、106c，从而最小化开裂和开裂形成。此外，复合半径填料100的实施方式优选地增加拉脱负荷并且增强拉脱强度。如在此所使用的，“拉脱负荷(pull-off load)”指复合结构连接或结合到另一个复合结构例如复合蒙皮板或腹板的位置处施加到复合结构诸如增强加强筋的剪切负荷和/或力矩，以便剪切负荷和/或力矩可导致增强加强筋脱层或与连接的复合结构分离。
在本公开的另一个实施方式中，提供了形成复合半径填料100的方法200(见图5B)。优选地，复合半径填料100用于填充复合结构28中的半径填料区域116(见图5B)。图10是本公开的方法200的示例性实施方式的流程图的图解。如在图10中所示，方法200包括在具有所需半径121(r1)(见图6A)的成形工具120(见图6A)周围包裹或铺叠堆叠复合片134(见图6A)的层板126(见图6A)一次或多次以便形成所需厚度(t1)(见图6B)的复合层板铺叠130(见图6B)的步骤202。图6A-6B中示出包裹步骤202的一个示例性实施方式。图7A-7B中示出包裹步骤的另一个示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式不旨在限于在此提出的实施方式，并且其它合适的包裹或铺叠过程也可用在方法200中。
图6A是成形工具120和层板126诸如以层板126a的形式的示例性实施方式的正面剖视图的示意性表示的图解，该成形工具120和层板126可在形成本公开的复合半径填料100的实施方式的方法200的一个实施方式中使用。如图6A中所示，成形工具120可以是可能细长的圆筒形心轴122的形式。然而，也可使用其它合适形状和构造的成形工具120。成形工具120(见图6A)可具有所需的半径121(r1)(见图6A)。优选地，所需的半径121(r1)的长度可以是在约0.25英寸至约1.0英寸的范围内。然而，也可使用其它合适长度的所需半径121(r1)。
如图6A中所示，成形工具120的外表面124可以位于具有堆叠复合片134的层板126诸如层板126a形式的第一端125之上。层板126可以位于成形平台128(见图6A)或用于包裹步骤202的另一合适的表面上。在图6A-6B所示的实施方式中，成形工具120优选地以由方向箭头(d)(见图6A)指示的方向中滚动，并且包裹步骤202可包括在成形工具120周围连续包裹堆叠复合片134的层板126多次，从而形成所需厚度(t1)(见图6B)的复合层板铺叠130(见图6B)。在成形工具120上包裹步骤202或铺叠复合层板铺叠130诸如以复合层板铺叠130a(见图6B)的形式可以采用已知的铺叠设备或机器经由手动过程或经由自动过程进行。
图6B是复合层板铺叠130诸如以复合层板铺叠130a的形式的示例性实施方式的放大的正面剖视图的图解，该复合层板铺叠130可在形成本公开的复合半径填料100的实施方式的方法200的一个实施方式中使用。如图6B中所示，堆叠复合片134的层板126可以在成形工具120周围连续包裹多次，其在第一端125处开始并且在第二端127处结束。如图6B中所示，可在第一端125和第二端127之间形成搭接拼接(互搭接头，lap splice)131从而结合或固定第二端127到第一端125，或结合或固定第二端127到复合层板铺叠130。可选地，另一种类型的拼接、接头、结合或固定装置可用于结合或固定第二端127到复合层板铺叠130。如图6B中进一步所示的，所形成的复合层板铺叠130优选地在成形工具120的外表面124和复合层板铺叠130的外表面132之间的距离处具有可测量的所需厚度(t1)。
图7A是成形工具120和层板126诸如以层板126b的形式的示例性实施方式的正面剖视图的示意性表示的图解，该成形工具120和层板126可在形成本公开的复合半径填料100的实施方式的方法200的一个实施方式中使用。如图7A中所示，成形工具120是可能为细长的圆筒形心轴122的形式。然而，也可使用其它合适形状和构造的成形工具120。成形工具120(见图7A)可具有所需的半径121(r1)(见图7A)。优选地，所需的半径121(r1)的长度可以是在约0.25英寸至约1.0英寸的范围内。然而，也可使用其它合适长度的所需半径121(r1)。
如图7A中所示，成形工具120的外表面124可以位于具有堆叠复合片134的层板126诸如层板126b形式的第一端133之上。层板126可以位于成形平台128(见图7A)或用于包裹步骤202的另一合适的表面上。在图7A-7B所示的实施方式中，成形工具120优选地以由方向箭头(d)(见图7A)指示的方向滚动，并且包裹步骤202可包括在成形工具120周围包裹堆叠复合片134的层板126一次，并且对接拼接、搭接拼接或以其它方式拼接、连接或结合堆叠复合片134的层板126到一起，从而形成所需厚度(t2)(见图7B)的复合层板铺叠130(见图7B)诸如以复合层板铺叠130b(见图7B)的形式。在成形工具120上包裹步骤202或铺叠复合层板铺叠130诸如以复合层板铺叠130b(见图7B)的形式可以采用已知的铺叠设备或机器经由手动过程或经由自动过程进行。
图7B是复合层板铺叠130诸如以复合层板铺叠130b的形式的示例性实施方式的放大的正面剖视图的图解，该复合层板铺叠130可在形成本公开的复合半径填料100的实施方式的方法200的一个实施方式中使用。如图7B中所示，堆叠复合片134的层板126在成形工具120周围优选地包裹一次，其在第一端133处开始并且在第二端135处结束。如图7B中所示，可在第一端133和第二端135之间形成对接拼接138从而结合或固定第一端133到复合层板铺叠130的第二端135。可选地，搭接拼接131(见图6B)或另一种类型的拼接、接头、结合或固定装置可用于结合或固定第一端133到第二端135。如图7B中进一步所示的，所形成的复合层板铺叠130优选地在成形工具120的外表面124和复合层板铺叠130的外表面136之间的距离处具有可测量的所需厚度(t2)。
如图10中所示，方法200进一步包括压实复合层板铺叠130从而去除空隙的步骤204。该压实步骤204包括压紧或巩固复合层板铺叠130以便去除诸如在堆叠复合片134的层之间截留的空气或其它气体形成的空隙。压紧优选地增加复合层板铺叠130的密度。压实步骤204可经由已知的方法实现，诸如在充分的热量和/或压力下对成形工具120上的复合层板铺叠130真空装袋，和/或在高压釜或其它合适的加热容器和/或压力容器中暴露复合层板铺叠130到充分的热量和/或压力持续充分的时间长度，从而有效地压实复合层板铺叠130。
方法200可进一步包括在压实步骤204之后，如必要的话重复包裹步骤202和压实步骤204中的每一步骤一次或多次额外的次数，从而获得所需厚度的复合层板铺叠130。
如图10中所示，方法200进一步包括步骤206：在待从复合层板铺叠130(见图8A)中移出的一个或多个所需部分139(见图8A)处对齐复合层板铺叠130的所有的拼接或接头或结合，例如搭接拼接131(见图6B)和/或对接拼接138(见图7B)或其它合适的拼接、接头或连接。对齐步骤206可包括在成形工具120和复合层板铺叠130之间的界面处的复合层板铺叠130上待移出的一个或多个所需部分139(见图8A)处，诸如12点钟位置141b(见图8A)、3点钟位置141d(见图8A)、6点钟位置141a(见图8A)和/或9点钟位置141c(见图8A)的一个或多个，对齐复合层板铺叠130(见图8A)的所有的拼接，例如搭接拼接131(见图6B)和/或对接拼接138(见图7B、8A)。
如图10中所示，方法200进一步包括在与成形工具120的一个或多个表面141(见图8A)相切的一个或多个切口140(见图8A)中从复合层板铺叠130(见图8A)中移出一个或多个所需部分139(见图8A)的步骤208。移出步骤208可优选地包括制造切口140，诸如四个正交切口，例如从角143a(见图8A)到角143d(见图8A)、从角143d(见图8A)到角143b(见图8A)、从角143b(见图8A)到角143c(见图8A)和从角143c(见图8A)到角143a(见图8A)，以便在成形工具120(见图8A)周围形成基本上正方形的构造151(见图8A)。图8A是具有与成形工具120的表面141相切的切口140的复合层板铺叠130的示例性实施方式的放大的正面剖视图的图解，其可在形成本公开的复合半径填料100的实施方式的方法200的一个实施方式中使用。
来自复合层板铺叠130(见图8A)的一个或多个所需部分139(见图8A)可以通过采用已知切割装置使用已知切割工艺，诸如超声波切割装置和超声波切割工艺、织物切割装置和织物切割工艺、激光切割装置和激光切割工艺或另一种合适的切割装置和切割工艺的来切割复合层板铺叠130，在与成形工具120的一个或多个表面141(见图8A)相切的一个或多个切口140(见图8A)中被移出。
如图10中所示，方法200进一步包括从成形工具120中移出复合层板铺叠130(见图8B)的两个或更多半径层板142(见图8B)的步骤210。图8B是具有离开半径层板142，诸如以包括第一半径层板142a和第二半径层板142b的第一对半径层板142的形式和诸如以包括第一半径层板142c和第二半径层板142d的第二对半径层板142的形式，用于形成本公开的复合半径填料100的移出部分139(见图8A)的图8A的复合层板铺叠130的放大的正面剖视图的图解。如图8B中所示，半径层板142每个具有大致三角形的横截面。
第一复合半径填料100(见图8C)可从第一对半径层板142诸如第一半径层板142a(见图8B、8C)和第二半径层板142b(见图8B、8C)形成。圈149a(见图8B)示出经由切向切口150a(见图8B)可从成形工具120中移出的第一半径层板142a部分。圈149b(见图8B)示出经由切向切口150b(见图8B)可从成形工具120中移出的第二半径层板142b部分。与图8C中所示的复合半径填料100类似的第二复合半径填料100可从第二组半径层板142诸如第一半径层板142c(见图8B)和第二半径层板142d(见图8B)形成。第一半径层板142c部分(见图8B)可经由切向切口150c(见图8B)从成形工具120中移出，而第二半径层板142d部分(见图8B)可经由切向切口150d(见图8B)从成形工具120中移出。半径层板142诸如第一半径层板142a、第二半径层板142b、第一半径层板142c和第二半径层板142d可分别采用切向切口150a、150b、150c、150d，通过采用已知切割装置和已知切割工艺诸如超声波切割装置和超声波切割工艺、织物切割装置和织物切割工艺、激光切割装置和激光切割工艺或另一种合适的切割装置和切割工艺来切割半径层板142远离成形工具120进行移出。
如图8A-8B中所示，第一半径层板142a包括第一侧144a、与第一侧144a正交的第二侧146a、与成形工具120相邻的第三径向侧148a，以及包括径向取向的堆叠复合片147a(见图8B)的堆叠复合片134。如图8A-8B中所示，第二半径层板142b包括第一侧144b、与第一侧144b正交的第二侧146b、与成形工具120相邻的第三径向侧148b，以及包括径向取向的堆叠复合片147b(见图8B)的堆叠复合片134。如图8A中所示，第一半径层板142c包括第一侧144c、与第一侧144c正交的第二侧146c、与成形工具120相邻的第三径向侧148c，以及包括径向取向的堆叠复合片147c(见图8B)的堆叠复合片134。如图8A中所示，第二半径层板142d包括第一侧144d、与第一侧144d正交的第二侧146d、与成形工具120相邻的第三径向侧148d，以及包括径向取向的堆叠复合片147d(见图8B)的堆叠复合片134。
如图10中所示，方法200进一步包括将两个或更多半径层板142对齐到一起从而形成具有基本上相应于复合结构28(见图5A)的半径填料区域116(见图5A)的形状的复合半径填料100的步骤212。如图5B中所示，每个半径层板142优选地以所需半径98由所需径向取向99的堆叠复合片134形成，该堆叠复合片134的所需径向取向99基本上匹配围绕复合半径填料100的复合结构28的相邻堆叠复合片118的径向取向117。在一个实施方式中，对齐步骤212可包括对齐第一半径层板142a(见图8C)与第二半径层板142b(见图8C)，从而形成具有包括基本上金字塔形构造103(见图8C)的形状101(见图8C)的复合半径填料100(见图8C)诸如以复合半径填料100a的形式。在另一个实施方式中，对齐步骤212可包括对齐第一半径层板142a(见图8D)、第二半径层板142b(见图8D)、以及第三半径层板152(见图8D)从而形成具有包括基本上金字塔形构造103(见图8D)的形状101(见图8D)的复合半径填料100诸如以复合半径填料100b的形式(见图8D)。如在图8D中所示，第三半径层板152优选地定位在第一半径层板142a和第二半径层板142b之间的部分处。
图8C是本公开的复合半径填料100诸如以复合半径填料100a形式的一个实施方式的放大的正面剖视图的图解。如图8C中所示，在复合半径填料100的这个实施方式中，两个或更多半径层板142可包括邻近第二半径层板142b对齐的第一半径层板142a，从而形成垂直接头104，并且进而形成复合半径填料100。复合半径填料100优选地具有基本上相应于复合结构28(见图5A)的半径填料区域116(见图5A)的形状101(见图8C)。形状101可优选地包括基本上金字塔形的构造103(见图8C)。复合半径填料100，诸如以复合半径填料100a的形式，可优选地具有大致三角形的横截面。
如图8C中所示，第一半径层板142a的第一侧144a可与第二半径层板142b的第一侧144b对齐，从而形成垂直接头104。第一半径层板142a的第二侧146a和第二半径层板142b的第二侧146b可以以基本上直的线对齐从而形成复合半径填料100的基部。第一半径层板142a的第三径向侧148a优选地向外定位并且优选地邻近于并且相应于围绕的复合结构28(见图5A)，诸如T加强筋90(见图5B)。第二半径层板142b的第三径向侧148b优选地向外定位并且也优选地邻进于并且相应于围绕的复合结构28(见图5A)，诸如T加强筋90(见图5B)。如图8C中所示，第三径向侧148a优选地与第三径向侧148b相对定位。
与可组合以形成复合半径填料100诸如以复合半径填料100a的形式的第一半径层板142a和第二半径层板142b类似，第一半径层板142c(见图8A)和第二半径层板142d(见图8B)也可组合从而形成复合半径填料100，诸如以复合半径填料100a的形式。第一半径层板142c(见图8B)和第二半径层板142d(见图8B)可以以与图8C中的第一半径层板142a和第二半径层板142b类似的方式和构造而邻近彼此对齐，以便形成另一个复合半径填料100。
图8D是本公开的复合半径填料100诸如以复合半径填料100b形式的另一个实施方式的放大的正面剖视图的图解。在这个实施方式中，如图8D中所示，三板层复合半径填料包括三个半径层板142。如图8D中所示，三个半径层板142可包括第一半径层板142a、第二半径层板142b(或可选地，第一半径层板142c(见图8B)和第二半径层板142d(见图8B))，以及第三半径层板152(见图8D)。如图8D中所示，第三半径层板152包括第一侧154、第二侧156和基部158。第三半径层板152优选地具有充分的形状和尺寸从而能够分别安装在第一半径层板142a和第二半径层板142b之间和邻近它们(或可选地，分别安装在第一半径层板142c(见图8B)和第二半径层板142d(见图8B)之间和邻近它们)。如图8D中所示，第三半径层板152可以是以基本上金字塔形的构造105。第三半径层板152进一步包括具有所需的径向取向159的堆叠复合片134，所需的径向取向159基本上匹配相邻基部层板110(见图5A)、蒙皮板114(见图5A)，或复合腹板108(见图9)的径向取向。
如图8D中所示，第一半径层板142a、第二半径层板142b以及第三半径层板152全部邻近彼此对齐，从而形成复合半径填料100，诸如以复合半径填料100b的形式。如图8D中所示，第一半径层板142a可基本上邻近第二半径层板142b对齐，从而形成垂直接头104c。如图8D中进一步所示，第一半径层板142a的部分160a也可邻近第三半径层板152的第一侧154相邻对齐，从而形成接头104a。如图8D中进一步所示，第二半径层板142b的部分160b可邻近第三半径层板152的第二侧156对齐，从而形成接头104b。如图8D中进一步所示的，第三半径层板152可优选地定位分别在第一半径层板142a和第二半径层板142b之间的区域166处(见图8D)(或者可选地，分别在第一半径层板142c(见图8B)和第二半径层板142d之间(见图8B))。接头104a和接头104b可在区域106处连接到垂直接头104c。复合半径填料100优选地具有基本上相应于复合结构28(见图5A)的半径填料区域116(见图5B)的形状101(见图8D)。形状101可优选地包括基本上金字塔形的构造103(见图8D)。复合半径填料100，诸如以复合半径填料100b的形式，可优选地具有大致三角形的横截面。
如图10中所示，方法200可进一步包括任选步骤214：在复合半径填料100固化之前施加一个或多个粘合剂层170(见图9)到两个或更多半径层板142(见图9)，以便在复合半径填料100固化之后促进进出每个半径层板142的负荷转移。图9是本公开的复合半径填料100诸如以复合半径填料100c形式的另一个实施方式的放大的正面分解剖视图的图解，其具有施加到复合半径填料100诸如以复合半径填料100c的形式上的一个或多个粘合剂层170，从而增加复合半径填料100对复合结构28(见图9)和/或复合腹板108(见图9)的粘结或粘附性。
在复合半径填料100和复合结构28固化之前，可优选地施加一个或多个粘合剂层170。一个或多个粘合剂层170可包括额外的树脂、环氧粘合剂、聚氨酯粘合剂、增韧的丙烯酸类粘合剂、热敏粘合剂诸如聚酰胺类粘合剂(尼龙)、离聚物等，或另一种合适的粘合剂材料。
此外，如果需要的话，在复合半径填料100a(见图8C)和复合半径填料100b(见图8D)的实施方式固化之前，粘合剂层170可施加到两个或更多半径层板142上。对于复合半径填料100a(见图8C)和复合半径填料100b(见图8D)，优选地，一个或多个粘合剂层170可施加到第一半径层板142a(见图8C-8D)的第一侧144a(见图8C-8D)并且施加到第二半径层板142b(见图8C-8D)的第二侧144b(见图8C-8D)上，从而促进在固化之后进出每个半径层板142诸如第一半径层板142a和第二半径层板142b的负荷转移。
如图9中所示，一个或多个粘合剂层170可施加到第一半径层板142a的第三侧148a，第二半径层板142b的第三侧148b，第三半径层板162的基部158的底部，以及第三半径层板162的顶部。此外，如果需要的话，一个或多个粘合剂层170(未示出)可在第一半径层板142a和第二半径层板142b之间施加，从而促进在固化之后进出每个半径层板的负荷转移。
图9示出包括三个半径层板142的三板层复合半径填料的另一实施方式。如图9中所示，三个半径层板142可包括第一半径层板142a、第二半径层板142b(或可选地，第一半径层板142c(见图8B)和第二半径层板142d(见图8B))以及第三半径层板162(见图9)。如图9中所示，第三半径层板162包括基部158和具有所需径向取向159的堆叠复合片134，该所需径向取向159优选地基本上匹配复合腹板108(见图9)的堆叠复合片109(见图9)的径向取向111(见图9)。第三半径层板162优选地具有充分的形状和尺寸从而能够分别安装在第一半径层板142a和第二半径层板142b之间和邻近它们(或可选地，分别安装在第一半径层板142c(见图8B)和第二半径层板142d(见图8B)之间和邻近它们)。如图9中所示，第三半径层板162可以分别在第一半径层板142a和第二半径层板142b之间并且沿着在第一半径层板142a、第二半径层板142b以及第三半径层板162之间延伸的中心垂直轴164中心定位。复合半径填料100诸如以复合半径填料100c的形式优选地具有基本上相应于复合结构28(见图9)的半径填料区域116(见图5B)的形状101(见图9)。形状101可优选地包括基本上金字塔形的构造103(见图9)。复合半径填料100诸如以复合半径填料100c的形式可优选地具有大致三角形的横截面。
如图9中所示，第一半径层板142a、第二半径层板142b以及第三半径层板162全部邻近彼此对齐，从而形成复合半径填料100，诸如以复合半径填料100c的形式。如图9中所示，第一半径层板142a可基本上邻近第二半径层板142b对齐。如图9中进一步所示，第一半径层板142a的第三径向侧148a优选地向外定位并且优选地邻近并且相应于围绕的复合结构28。优选地，第一半径层板142a的堆叠复合片134诸如以径向取向堆叠复合片147a的形式基本上匹配与第一半径层板142a相邻的复合结构28(见图9)的垂直腹板92的相邻堆叠复合片118(见图9)的径向取向117(见图5B)。
第二半径层板142b的第三径向侧148b也优选地向外定位并且也优选地邻近并且相应于围绕的复合结构28。如图9中所示，第三径向侧148a优选地与第三径向侧148b相对定位。优选地，第二半径层板142b的堆叠复合片134诸如以径向取向堆叠复合片147b基本上匹配与第二半径层板142b相邻的复合结构28(见图9)的垂直腹板92的相邻堆叠复合片118(见图9)的径向取向117(见图5B)。
在通过这里公开的方法200形成未固化复合半径填料100之后，可固化未固化的复合半径填料100，然后安装到复合结构28的半径填料区域116(见图5A)中。可选地，可将未固化的复合半径填料100安装到复合结构28(见图5A)和/或复合组件26(见图5B)的半径填料区域116(见图5A)，并且可与复合结构28和/或复合组件26一起固化。固化可包括已知的固化工艺，诸如高压釜固化工艺、真空装袋固化工艺、高压釜和真空装袋固化工艺的组合或另一合适的固化工艺。固化可在每种材料规格所需的升高温度和压力下发生，从而有效地固化复合半径填料100和复合结构28和/或复合组件26。在固化期间，复合半径填料100的复合材料硬化，并且如果在固化期间安装在半径填料区域116中，则保持复合结构28和/或复合组件26内的半径填料区域116的形状。
在固化复合半径填料100之后，如果在安装到复合结构28和/或复合组件26的半径填料区域116(见图5A)之前，固化的复合半径填料100已经固化，则可经由粘合剂粘结、共固化、二次粘合或另外的已知粘合或共粘合工艺，在固化的或未固化的复合结构28和/或复合组件26的半径填料区域116内来粘合或共粘合固化的复合半径填料100。粘合工艺可在每种材料规格所需的升高温度和压力下发生，从而有效地粘合或共粘合在固化或未固化的复合结构28和/或复合组件26的半径填料区域116内的固化的复合半径填料100。
在此公开的方法200的实施方式形成复合半径填料100(见图5A)，其最小化在复合半径填料100的热固化期间的复合半径填料100的三个应力集中点106a、106b、106c(见图5A)处的残余热应力。此外，在此公开的方法200的实施方式形成复合半径填料100(见图5A)，其增强拉脱强度，并且复合半径填料100的堆叠复合片134(见图5A)比已知的复合半径填料或面条状物更均匀地从垂直腹板92(见图5A)到水平凸缘96(见图5A)重新分配拉脱负荷。
在本公开的另一个实施方式中，提供了飞机10的复合组件26(见图1、5B)。飞机10的复合组件26包括具有半径填料区域116(见图1、5B)的复合结构28(见图1、5A)。复合结构28可包括T加强筋90(见图5A-5B)。T加强筋90可包括在翼梁94(见图5B)或肋条(见图4B)中的凸缘腹板过渡段97(见图5A)或界面102(见图5A)诸如蒙皮加强筋界面。飞机10的复合组件26进一步包括填充半径填料区域116的复合半径填料100(见图5B)。复合半径填料100优选地包括两个或更多半径层板142(见图5B)。每个半径层板142包括在以所需半径98(见图5B)用所需径向取向99(见图5B)的堆叠复合片134(见图5B)形成的堆叠复合片134(见图5B)的层板126(见图6A)，该堆叠复合片134的所需径向取向99基本上匹配围绕复合半径填料100的两个或更多半径层板142的复合结构28(见图5A)诸如T加强筋90(见图5B)的相邻堆叠复合片118(见图5B)的径向取向117(见图5B)。将每个半径层板142优选地修剪为使至少一侧144(见图8B)与邻近其它对齐，从而形成具有基本上相应于复合结构28(见图5A)的半径填料区域116(见图5B)的形状101(见图5B)的复合半径填料100(见图5B)。
在一个实施方式中，如图8C所示，两个或更多半径层板142包括邻近第二半径层板142b对齐的第一半径层板142a，从而形成具有优选地包括基本上金字塔形构造103并且具有大致三角形横截面的形状101的复合半径填料100诸如以复合半径填料100a的形式。在另一个实施方式中，如图8D中所示，两个或更多半径层板142包括第一半径层板142a、第二半径层板142b以及第三半径层板152，全部邻近彼此对齐，从而形成具有优选地包括基本上金字塔形构造103并且具有大致三角形横截面的形状101的复合半径填料100诸如以复合半径填料100b的形式。第三半径层板152优选地位于在第一半径层板142a和第二半径层板142b之间的部分166处。
如本领域的技术人员应该理解的，将由公开方法200的实施方式形成的新颖复合半径填料100并入到复合结构28(见图5A)例如飞机机翼18(见图1)结构中，产生许多实质性的益处。公开的复合半径填料100(见图5A)、100a(见图8C)、100b(见图8D)和100c(见图9)以及方法200(见图10)的实施方式提供将半径层板142的堆叠复合片134的径向取向的铺叠或堆叠顺序与围绕的复合结构28(见图5A)的堆叠复合片118(见图5B)的径向取向117(见图5B)相匹配，并且进而将复合半径填料100的机械性质诸如性能和刚度与围绕的复合结构28的机械性质诸如性能和刚度紧密匹配。通过径向取向半径层板142的堆叠复合片134，可最小化在三个应力集中点106a、106b、106c(见图5B)处的热残余应力。由于单个堆叠复合片134的各向异性的性质并且由于在复合半径填料100的三个点或峰的最高热应力位置移动远离三个点或峰并且朝向复合半径填料100的中心移动，在热固化过程期间可产生的残余热应力可优选地用此公开的复合半径填料100最小化。在此公开的复合半径填料100优选地具有在与复合半径填料的顶峰或应力集中点106c(见图5A)共有的z轴方向中的高厚度方向的热膨胀，以及在与底峰或应力集中点106c(见图5A)共有的方向中的高厚度方向的热膨胀。
此外，公开的复合半径填料100(见图5A)、100a(见图8C)、100b(见图8D)和100c(见图9)以及方法200(见图10)的实施方式提供复合半径填料100，其最小化可在低温诸如小于-65(零下六十五)华氏度下发生的复合半径填料100的应力或疲劳开裂并且也允许更大半径填料区域116(见图5A)形成。此外，公开的复合半径填料100(见图5A)、100a(见图8C)、100b(见图8D)和100c(见图9)以及方法200(见图10)的实施方式提供复合半径填料100，其增强拉脱强度，并且更均匀地从垂直腹板92(见图5A)到水平凸缘96(见图5A)重新分配拉脱负荷，并且这一点外加桁条-肋条交叉点处减少的可接受缺陷尺寸可提供更高的拉脱能力。这可在全部但除了其中高的平面外负荷转移到飞机机翼18(见图1)例如襟翼滑轨或发动机支杆附件位置的位置处优选地消除对在单片肋条70(见图4A)上的剪切带72(见图4A)的需求。
此外，公开的复合半径填料100(见图5A)、100a(见图8C)、100b(见图8D)和100c(见图9)以及方法200(见图10)的实施方式提供在四个正交切口中切割与成形工具120或心轴122相切的复合层板铺叠130(见图8B)的未固化部分。这留下具有可彼此相邻成对对齐的大致三角形横截面的四个基本上金字塔形半径层板142，形成与复合结构28诸如T加强筋90(见图5A)或桁条74(见图4A)中的半径填料区域116的空隙或体积相同的形状和几何形状的复合半径填料100。如下形成独特的复合半径填料100或“面条状物”：通过在成形工具120诸如心轴122(见图6A)之上包裹堆叠复合片134的层板126一次或多次，并且然后切割远离成形工具120的复合层板铺叠130(见图8A)的过量部分，直到在成形工具120周围余留四个半径层板142。四个半径层板142可然后移出并且成对组合来产生双板层复合半径填料100a(见图8C)或三板层复合半径填料100b(见图8D)的两个(2)复合半径填料100或另一种合适的复合半径填料。公开的复合半径填料100(见图5A)、100a(见图8C)、100b(见图8D)和100c(见图9)以及方法200(见图10)的实施方式可提供与已知的复合半径填料和面条状物可实现的相比具有承受甚至更大应力和拉脱负荷的增强的结构性质，并且可允许制造更高性能机翼和其它复合结构。
具备前述和相关附图中呈现的教导的益处的本公开涉及领域的技术人员将会想到本公开的许多修改和其它实施方式。在此描述的实施方式指的是说明性的，而不是限制性的或穷尽的。虽然在此使用了具体术语，但是它们以一般和描述性的意义使用，而不是为了限制目的。根据本公开的进一步方面，提供了飞机复合组件，其包括：具有半径填料区域的复合结构；填充半径填料区域的复合半径填料。复合半径填料包括：两个或更多半径层板，每个半径层板包括以所需半径用所需径向取向的堆叠复合片形成的堆叠复合片的层板，所述堆叠复合片的所需径向取向基本上匹配围绕两个或更多半径层板的复合结构的相邻堆叠复合片的径向取向，以及将每个半径层板修剪为使至少一侧邻近其它对齐，从而形成具有基本上相应于复合结构的半径填料区域的形状的复合半径填料。
因此，该两个或更多半径层板包括邻近第二半径层板对齐的第一半径层板，从而形成具有基本上金字塔形构造的复合半径填料。
因此，该两个或更多半径层板包括第一半径层板、第二半径层板以及第三半径层板，其全部彼此相邻对齐，从而形成具有基本上金字塔形构造的复合半径填料，该第三半径层板位于在第一半径层板和第二半径层板之间的部分处。
根据本公开的另一方面，提供了形成复合半径填料的方法，其包括下述步骤：在具有所需半径的成形工具周围包裹堆叠复合片的层板一次或多次从而形成所需厚度的复合层板铺叠；压实复合层板铺叠从而去除空隙；在待从复合层板铺叠中移出的一个或多个所需部分处对齐复合层板铺叠的所有拼接；在与成形工具的一个或多个表面相切的一个或多个切口中从复合层板铺叠中移出一个或多个所需部分；从成形工具中移出复合层板铺叠的两个或更多半径层板；以及将两个或更多半径层板对齐到一起从而形成具有基本上相应于复合结构的半径填料区域的形状的复合半径填料，每个半径层板以所需半径用所需径向取向的堆叠复合片形成，所述堆叠复合片的所需径向取向基本上匹配围绕复合半径填料的复合结构的相邻堆叠复合片的径向取向。
因此，对齐两个或更多半径层板的步骤包括将第一半径层板和第二半径层板彼此相邻对齐，从而形成具有基本上金字塔形结构的复合半径填料。

Claims (14)

1.一种用于复合结构的复合半径填料，其包括：
两个或更多半径层板，所述半径层板具有大致三角形的横截面，每个半径层板包括以所需半径用所需径向取向的堆叠复合片形成的堆叠复合片的层板，所述堆叠复合片的所需径向取向基本上匹配围绕所述两个或更多半径层板的复合结构的相邻堆叠复合片的径向取向，以及每个半径层板被修剪为使至少一侧邻近其它对齐，从而形成具有基本上相应于所述复合结构的半径填料区域的形状的复合半径填料，其中所述两个或更多半径层板包括邻近第二半径层板对齐的第一半径层板，从而形成具有基本上金字塔形构造的复合半径填料。
2.根据权利要求1所述的复合半径填料，其中所述两个或更多半径层板包括第一半径层板、第二半径层板以及第三半径层板，其全部彼此相邻对齐，从而形成具有基本上金字塔形构造的复合半径填料，所述第三半径层板位于在所述第一半径层板和所述第二半径层板之间的部分处。
3.根据权利要求1所述的复合半径填料，其中所述两个或更多半径层板的每个经由制造的与用所述复合层板铺叠包裹的成形工具的一个或多个表面相切的切口从复合层板铺叠中移出。
4.根据权利要求1所述的复合半径填料，其中选择每个半径层板的所述堆叠复合片的所需径向取向从而使在所述复合半径填料的三个应力集中点处的热膨胀系数与围绕所述复合半径填料的复合结构的相邻堆叠复合片的热膨胀系数基本上匹配，从而最小化来自残余热应力的所述复合半径填料的开裂。
5.一种形成复合半径填料的方法，其包括如下步骤：
在具有所需半径的成形工具周围包裹堆叠复合片的层板一次或多次，从而形成所需厚度的复合层板铺叠；
压实所述复合层板铺叠从而去除空隙；
在待从所述复合层板铺叠中移出的一个或多个所需部分处对齐所述复合层板铺叠的所有拼接；
在与所述成形工具的一个或多个表面相切的一个或多个切口中从所述复合层板铺叠中移出所述一个或多个所需部分；
从所述成形工具中移出所述复合层板铺叠的两个或更多半径层板；以及
将所述两个或更多半径层板对齐到一起从而形成具有基本上相应于复合结构的半径填料区域的形状的复合半径填料，每个半径层板以所需半径用所需径向取向的堆叠复合片形成，所述堆叠复合片的所需径向取向基本上匹配围绕所述复合半径填料的所述复合结构的相邻堆叠复合片的径向取向。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括在固化所述复合半径填料之前施加一个或多个粘合剂层到所述两个或更多半径层板，以便在所述复合半径填料固化之后促进进出每个半径层板的负荷转移。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述包裹步骤包括在所述成形工具周围连续包裹所述堆叠复合片的层板多次，从而形成所需厚度的所述复合层板铺叠。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述包裹步骤包括在所述成形工具周围包裹所述堆叠复合片的层板一次，以及对接拼接或搭接拼接所述堆叠复合片的层板，从而形成所需厚度的所述复合层板铺叠。
9.根据权利要求5或6所述的方法，其进一步包括，在所述压实步骤之后，重复所述包裹步骤和所述压实步骤每个一次或多次额外的次数，从而获得所需厚度的所述复合层板铺叠。
10.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述对齐所有拼接的步骤包括，在所述复合层板铺叠上的12点钟位置、3点钟位置、6点钟位置以及9点钟位置中的一个或多个处对齐所述复合层板铺叠的所述拼接。
11.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述移出所述一个或多个所需部分的步骤包括制造四个正交的切口从而在所述成形工具周围形成基本上正方形的构造。
12.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述对齐所述两个或更多半径层板的步骤包括对齐彼此相邻的第一半径层板、第二半径层板以及第三半径层板，从而形成具有基本上金字塔形构造的复合半径填料，所述第三半径层板位于在所述第一半径层板和所述第二半径层板之间的部分处。
13.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述对齐所述两个或更多半径层板的步骤包括形成所述复合半径填料从而最小化在所述复合半径填料的热固化期间在所述复合半径填料的三个应力集中点处的残余热应力。
14.一种复合半径填料，其通过权利要求9所述的方法形成，其中所述半径层板具有大致三角形的横截面，并且所述复合半径填料具有基本上金字塔形构造。
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