CN104520191A - 复合材料制成的结构部件,例如飞机发动机机舱推力反向器滑动罩的导轨 - Google Patents

复合材料制成的结构部件,例如飞机发动机机舱推力反向器滑动罩的导轨 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种复合材料制成的结构部件，例如飞机发动机机舱推力反向器滑动罩的导轨(3)，所述结构部件包括主要部分和加强部分(15)，所述主要部分由复合材料制成并限定凹槽形状，所述加强部分(15)设置在所述凹槽的底部、由复合材料制成，该加强部分(15)将支承面(17)限定在所述凹槽的底部。

Description

复合材料制成的结构部件,例如飞机发动机机舱推力反向器滑动罩的导轨
技术领域
本发明涉及一种复合材料制成的结构部件，例如飞机发动机机舱的推力反向器的滑动罩的导轨。
背景技术
正如本身已知的，飞机发动机机舱包括多个活动元件。
特别地，当机舱配备了格栅式推力反向器时，它可以包括滑动安装在机舱的固定梁上的一个或多个罩，由于这些梁和这些罩之间插入导轨和滑轨系统。
如其本身已知的，这些滑动罩的致动是通过液压或电动致动器实施。
由于对于重量持续增加的关注，现在设想使用复合材料来制造前述梁和导轨。
因此如图1以截面图所示，梁腹板1在其上固定有导轨3，该导轨3容纳格栅式推力反向器机舱滑动罩的滑轨5。
腹板1和导轨3均由复合片层的堆叠构成。
这些片层被堆叠以赋予导轨3沟槽形状，从而允许接收相对应形状的滑轨5的端部7。
正如本身已知的，由于沟槽底部13，沟槽3的分支11a，11b的连接区域9a，9b是高应力集中区域。
这些集中区域需要相当大尺寸的导轨3，并因此显著增加了导轨的重量。
发明内容
本发明目的特别在于改善这种状况。
本发明的目的特别是通过由复合材料制成的结构部件实现的，例如所述结构部件为飞机发动机机舱推力反向器罩的导轨，该部件包括主要部分和加强部分，所述主要部分由复合材料制成并限定沟槽形状，所述加强部分由复合材料制成并位于所述沟槽的底部，所述加强部分将支承面限定在所述沟槽的底部。
加强部分充当力的过渡区域。在特定情况下，其中该部件是飞机发动机机舱推力反向器罩的导轨，加强部分允许该滑动罩的相关滑轨和导轨的主要部分之间的力的过渡：在滑轨方面，该加强部分呈现基本上平坦的表面，实现由滑轨施加的力的最佳分布；在导轨的主要部分方面，该加强部分能够符合主要部分的形状，这最适合恢复滑轨产生的应力。
特别地，由于该加强部分的存在，可以被选择呈现C状截面的主要部分，其分支在底部通过具有比现有技术复合部件更大的曲率半径的区域连接，因此在这些连接区域限制了应力集中。
形成结构部件的主要部分和加强部分的复合材料可以通过例如玻璃纤维或碳纤维的织造、编织、覆合等获得，并随后接有树脂聚合步骤，正如本身已知的。
根据该结构部件的其他可选特征：
-所述支承面基本上是平面；
-所述加强部分包括部分地符合所述主要部分的沟槽形状的内部的复合片层：这可防止主要部分和加强部分之间的连接区域的应力集中；
-所述结构部件的主要部分和加强部分在第三维中通过加强线固定在一起，所述加强线设置为与力对准以获得最佳效率；
-所述主要部分在该结构部件的端部之一处闭合：这允许在该端部巩固并该结构部件：当结构部件是推力反向器罩的导轨时是十分有用的，可以注意到，作为一般规则，从相关滑轨，导轨在其端部承受更大应力；
-所述加强显示出适于吸收应力的形状。
本发明还涉及一种组件，包括至少部分由复合材料形成的梁和至少一个根据前述的结构部件。
根据本发明的组件的可选特征：
-所述加强部分从结构部件的端部突出，并弯曲到部分梁的后部：加强部分的弯曲使得结构部件在梁上的固定具有更大的阻力；
-所述结构部件的主要部分通过铆钉固定在所述梁上；
-所述加强部分包括用于接收这些铆钉的埋头孔；
-所述导轨的主要部分和加强部分在第三维中通过加强线固定在一起并固定至梁，所述加强线设置为与力对准以获得最佳效率。
本发明还涉及一种飞机发动机机舱，值得注意的是，配备有如前所述的组件。
附图说明
本发明的其他特征和优点将根据下面的描述和参照附图显示，其中：
-图1是如上所述现有技术梁、导轨和滑轨的截面图；
-图2根据本发明的导轨的实施例的截面图；
-图3a是根据本发明的导轨的另一实施例的截面图；
-图3b和3c是根据图3a实施例的梁和导轨的组件的立体图；
-图4是根据本发明导轨的另一实施例的部分截面图；
-图5是根据本发明导轨的实施例的一端的立体图；
-图6是图5导轨沿VI-VI线的截面图；
-图7是与图5和图6中示出的导轨相配的滑轨的一端的立体图；
-图8是梁腹板的立体图，其中可见根据图2至7中任一个的导轨的特定固定模式；
-图9是沿线IX-IX截取的图8组件的截面图；
-图10至12是根据本发明在梁腹板上导轨的不同固定模式的截面图；
-图13至16是根据本发明的导轨的其他实施例的截面图；
-图17至19是本发明其他应用的截面图。
在所有这些附图中，相同或相似的附图标记指示相同或相似的元件。
具体实施方式
术语“横向”和“纵向”相对于根据本发明的导轨最大的长度来应用。
此后，将特别着重于根据本发明的推力反向器罩的导轨，但是在本说明书的末尾将会看到，本发明可以更一般地应用到呈现曲率的复合部件。
现在参照图2，其中可见根据本发明的导轨3，事实上一方面包括，由复合片层限定的主要部分14，该复合片层被叠加以限定沟槽形状；另一方面包括，含有复合片层的加强部分15，该复合片层在沟槽底部叠加以将大致平坦的支承面17限定在该沟槽底部。
在图2的实施例中，主要部分14大致是圆形的，具有沟槽19形状的开口，允许容纳滑轨，特别是推力反向器罩的滑轨(见图1)。
在图2的例子中，限定加强部分15的复合堆叠基本上填充由主要部分14限定的圆柱的一半，但当然并不局限于此。
当然，可以理解的是，限定主要部分14和加强部分15的片层被加入聚合的树脂中，赋予从而获得的组件非常高的阻抗，如在复合材料领域公知的。
值得注意的是，主要部分14和加强部分15可以由任何其他复合材料制造方法获得：使用碳纤维、玻璃纤维等织造、覆合、编织、缝纫。
可以理解的是，主要部分14的圆形截面允许大大降低了由滑轨(未示出)施加在该主要部分上的应力，滑轨有可能移动到该主要部分14内部，与导轨(分支11a和11b)的内部表面接触：在主要部分14的区域9a和9b中应力的降低是通过在这些区域中该部分14的曲率半径的增加实现的。
换句话说，加强部分15作为过渡区域，一方面在滑轨的相应表面上产生力的最佳几何形状，另一方面能够实现滑轨的最佳几何形状。
然而值得注意的是，主要部分14的圆形结构对于实现根据本发明的导轨固定至发动机舱固定梁来说不是理想的：这种圆形结构确实限制了导轨与梁的相应部分的接触区域的范围。
这就是为什么可以有效地实施如图3a至3c所示的另一实施例，其中与发动机舱23的固定梁相配合的导轨主要部分14的区域21是平的。
这种构造关于应力集中虽然比图2具有略微不利，但是允许获得分支11a，11b的连接区域9a，9b相对于轨3底部13的曲率半径，该曲率半径明显大于现有技术(见图1)的曲率半径：以这种方式，在导轨3的主要部分(14)(在区域9a和9b处)的应力集中可以被显著降低。
图4示出了能够有利地考虑确保限定导轨加强部分15的复合片层部分符合主要部分14的沟槽形状内部，如图4中数字25所标示。
为了巩固根据本发明的导轨，完全可以考虑将这些端部之一27闭合，如图5和6所示。
为此，提供用于闭合该导轨端部27的复合片层29，如在图6中特别可以看出(片层的覆合仅是一个示意性的例子，可以由任何已知的模式来代替以获得复合材料)。
在这一点上，可以有效地考虑滑轨5呈现端部31，端部31对应于由导轨3的闭合端部27限定的体积，如图7所示。
为了加强根据图2至6中任一个的导轨3的固定，在相关梁23的腹板1上，可以考虑配置在导轨3的主要部分14的底部的加强部分15，具有弯曲到腹板1后部的超长部33a和/或33b，如图8和9所示：这些弯曲的超长部在聚合过程中被包含入腹板1的树脂，因此可获得十分高凝聚的组件。
每个弯曲的长度取决于在导轨3和腹板1之间实施的力的通道，以及该腹板后部的可用空间。因此能够例如通过缝纫或裁绒法加强这些连接。
在图10至12中，示出了在梁23的相关腹板1上的本发明的导轨的不同固定装置，可以单独使用或与图2至图9中示出的实施例的任一项结合使用。加强部分15允许整合这些固定装置。
在图10中，可以看到根据本发明的导轨3由裁绒法固定在腹板1上，也就是说通过进入腹板1、主要部分14和线35(例如碳)的环37的加强部分15的树脂，在树脂聚合之前通过适当机器的针来设置，如本身已知的。
当然，任何其他类型的三维连接是适当的，也就是说通过沿大致垂直于腹板1方向设置的线来完成。
如图10可见，线35的环37进入加强部分15的片层重量中，从而不需要修改树脂注入和复合片层覆合工具。
在图11所示的实施例中，使用了传统的铆钉39，铆钉39穿过腹板1和导轨3主要部分14的底部13，铆钉39一方面由形成加强部分15的复合片层覆盖，另一方面由设置在相对于导轨3的腹板1的另一侧的附加片层41覆盖。
图12的实施例实际上是前述实施例的可选实施例，其中考虑到，复合片层的埋头孔43在铆钉39右侧限定加强部分15，也就是说，实际上，该加强部分15在这些铆钉39的右侧断裂，以此方式，它们相对这些加强部分15的支承面17向后设置，因此允许相关滑轨正确滑动。
该实施例特别可以在修复阶段使用，例如作为部件损坏的结果；埋头孔43的制造是在聚合加强部分15之后实施。
根据前述可以理解的是，加强部分15附加至导轨3主要部分14底部，一方面，允许确保相关滑轨对应表面的平面接收，另一方面相对于应力集中问题采取导轨3的主要部分14的最佳几何形状。
可以特别赋予该主要部件14可实现最小化应力集中的曲率半径。
由于这种优化，可以降低导轨3主要部分14的尺寸，因此增加重量。
本发明在特定的文中描述了导轨，该导轨允许格栅式推力反向器罩的滑动，不言而喻，本发明可以应用到飞机发动机机舱的任何其他滑动系统。
更为一般地，本发明可以应用于由呈现曲率的复合材料制成的任何结构部件的加强。
本发明的其他可选实施例和应用将现在说明。
如图13可见，导轨3的主要部分14可以尽可能近地被加强线35(例如玻璃或碳)穿过，甚至在承受高应力的区域9a，9b中，由于本身由这些线穿过的加强部分15的存在。这些线的定向根据涉及的力来确定。
在没有加强部分15存在的情况下，这些线会被设置在没有应力集中的区域，从而其效力降低。
可选地，如图14中可见，这些线35也可以穿过腹板1，因此允许在该腹板上加强导轨3的固定。可以增加牺牲区域以改善生产周期(在聚合工具中直接安装加强线)。根据最终几何形状，附加的材料(称为“钉头”)可能是必要的，如图14中由附图标记45所指示的。
此外，如图15所示，加强部分15的几何形状可以根据撤销的力调整，以呈现例如弯曲的内截面47和多边形的外截面49。
值得注意的是，可以考虑对加强部分15进行加工以获得精确的所需的截面，在这种情况下，在制造该加强件期间设置牺牲片层。
此外，插入件51，例如金属插入件，能够合并入导轨3的内部，在加强部分15上，如图16所示。
本发明的其他应用可以在图17至19中所见。
在图17中，加强部分15a和15b设置在不同系列的复合片层51a，51b，51c之间的T型连接件的角落；可选地，加强线35穿过这些层和这些加强部分15a，15b以巩固整体。
在图18中，第二推力反向器复合导轨53，通常呈现角度为90°的U型截面，在此呈现圆形截面，在其内部根据上述列出的方案，具有由加强线35穿过的加强部分15。
图19中，可见L型部件55作为推力反向器前框架结构的部件：在此L型部件的转弯处，根据上述列出的方案，具有由加强线35穿过的加强部分15。

Claims (12)

1.一种复合材料制成的结构部件，例如飞机发动机机舱推力反向器罩的导轨(3)，所述结构部件包括主要部分(14)和加强部分(15)，所述主要部分(14)由复合材料制成并限定沟槽形状，所述加强部分(15)由复合材料制成、位于所述沟槽的底部，该加强部分(15)将支承面(17)限定在所述沟槽的底部。
2.根据权利要求1所述的结构部件(3)，其中，所述支承面(17)基本上是平面。
3.根据权利要求1或2所述的结构部件(3)，其中，所述加强部分(15)包括复合片层(25)，所述加强部分(25)部分符合所述主要部分的沟槽形状的内部。
4.根据前述权利要求中任一项所述的结构部件(3)，其中，所述结构部件(3)的主要部分(14)和加强部分(15)在第三维(35，37)中通过加强线固定在一起，所述加强线设置为与力对准以获得最佳效率。
5.根据前述权利要求中任一项所述的结构部件(3)，其中，所述主要部分(14)在所述结构部件的端部(27)之一处闭合。
6.根据前述权利要求中任一项所述的结构部件(3)，其中，所述加强件(15)呈现适于吸收应力的形状。
7.一种组件，包括至少部分由复合材料形成的梁(1，23)和至少一个根据前述权利要求中任一项所述的结构部件(3)。
8.根据权利要求7所述的组件，其中，所述加强部分(15)从结构部件(3)的端部突出，并弯曲(33a，33b)到部分所述梁(1，23)的后部。
9.根据权利要求7或8所述的组件，其中，所述结构部件(3)的主要部分(14)通过铆钉(39)固定在所述梁(1，23)上。
10.根据权利要求9所述的组件，其中，所述加强部分(15)包括用于接收这些铆钉(39)的埋头孔(43)。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的组件，其中，所述结构部件(3)的主要部分(14)和加强部分(15)在第三维(35，37)中通过加强线固定在一起并固定至所述梁(1，23)，所述加强线设置为与力对准以获得最佳效率。
12.一种用于飞机发动机的机舱，包括至少一个根据权利要求7至11中任一项所述的组件。
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