CN104787300A - 确定复合结构的完整性的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明名称为确定复合结构的完整性的方法和设备。本文描述了确定复合材料的结构完整性的设备和方法。一种描述的用于确定飞机的复合结构202、304的结构整合的充分性的示例性方法包括将流体液滴300施加至复合结构202、304的表面，确定表面和液滴300的一部分之间的三维接触角314、342、344，将三维接触角314、342、344与阈值角进行比较，并且基于该比较确定复合结构202、304的结构整合是否充分。

Description

确定复合结构的完整性的方法和设备
技术领域
本专利一般地涉及复合材料，并且更具体地涉及确定复合结构的完整性的方法和设备。
背景技术
交通工具(例如，飞机、汽车、宇宙飞船、导弹等)中使用的复合结构可由表层和支撑层(例如，飞机中的纵梁层)构成。在载荷应用中，由于附着的层之间的结构整合的充分性的不确定性，表层和支撑层常常经由紧固件而非粘合剂或者除粘合剂以外进行连接。在交通工具中使用紧固件连接复合结构的层可能增加显著的重量和/或消极地影响空气动力学特性(例如，增加阻力)。另外，在复合结构中使用紧固件可能需要大量的制造成本(即，时间、零件和劳动)。
发明内容
本公开提供了用于确定飞机的复合结构的结构整合的充分性的示例性方法，该方法包括将流体液滴施加至复合结构的表面，确定表面和液滴的一部分之间的三维接触角，比较三维接触角与阈值角，和基于该比较确定复合结构的结构整合是否充分。优选地，基于预先确定的载荷能力计算阈值角，并且施加流体液滴包括使用移液管或弹道沉积。
根据本公开的另一方面，提供了改善的飞机部件，其需要较少的紧固件。飞机部件包括具有限定飞机的蒙皮表面区域的结合的复合结构的外部蒙皮、支撑框架和被施加至复合结构以将外部蒙皮附接至支撑框架的粘合剂。复合结构具有充分的结构整合，以使得利用少于每平方英尺蒙皮表面区域平均0.50个紧固件将外部蒙皮粘合附接至支撑，以连接蒙皮和框架，其中复合结构和被施加至复合结构的表面的流体液滴的一部分之间的三维接触角比预先确定的阈值角小约10度。
根据本公开的另一方面，描述了示例性有形机器可读介质，其具有存储在其上的指令，当该指令被执行时使得机器基于测量的液滴的直径和体积计算置于复合结构表面上的液滴的三维接触角，并且比较三维接触角和阈值角。三维接触角小于阈值角指示复合结构的充分的结构整合。三维接触角大于阈值角指示复合结构的不充分的结构整合。当该指令被执行时，还使得机器输出复合结构是否具有充分的结构整合。优选地，当机器可读介质被执行时，进一步使得机器测量液滴的体积和直径，并且进一步使得机器计算复合结构的分子间表面张力。由于平衡的液滴的蒸气气相，使用包括表面的表面张力的分量的方程确定计算的分子间表面张力。更优选地，当机器可读介质被执行时，进一步使得机器输出分子间表面张力和基于分子间表面张力的安全因数的一个或多个，并且进一步使得机器生成结构规格用于核准何时三维接触角指示充分的结构整合。
附图说明
图1图解了示例性飞机，其中可实现本文所公开的实例。
图2是具有复合结构的示例性飞机机翼的剖面图，其中可实现本文所公开的实施例。
图3A是根据本公开的教导的复合材料表面上的动态液滴的总体厚度的视图。
图3B是图3A的液滴的横截面视图。
图4图解了典型的复合蒙皮的示例性分子结构。
图5是将双马来酰亚胺复合结构内的氟污染物与沉积在复合结构的表面上的液滴的接触角相关联的图表。
图6是将环氧树脂复合结构内的氟污染物与沉积在复合结构的表面上的液滴的接触角相关联的另一个图表。
图7是将分子组成与复合结构的表面制备后的结合能相关联的图表。
图8是可用于实现所述实例的示例性复合材料分析设备。
图9是代表可用于实现图8的复合材料分析设备的示例性方法的流程图。
图10是能够执行机器可读指令以实现图9的方法的示例性处理器平台的方框图。
无论何处有可能，贯穿附图(一个或多个)和所附书面描述，相同的参考数字将用于指代相同或同样的零件。如本公开中所使用的，陈述任何零件(例如，层、膜、区域或板)以任何方式被定位在(例如，定位于、位于、放置在或形成于等等)另一个零件上意思是所引用的零件与其它零件接触，或者引用零件在其它零件之上，其中一个或多个中间零件位于其间。陈述任何零件与另一零件接触意思是在两个零件之间不存在中间零件。
具体实施方式
本文描述了用于消除或极大地减少紧固件数量的方法和设备，该紧固件连接载荷复合结构的附着的层。与主要依赖于紧固件将复合结构的层保持在一起的复合结构相比，本文所述的实例允许减少重量、复杂性、成本、制造时间和相关的修理/保修成本。复合结构通常由经由紧固件和/或粘合剂连接在一起的两种或多种材料(例如，层等)构成。仅使用粘合剂连接层可导致关于层是否具有充分的结构整合的不确定性。例如，层可能不充分地与彼此结合，从而使复合结构能够用于载荷应用中。污染物比如，例如氟可降低层的结构整合。在载荷应用(例如，飞机或其它交通工具)中，结构整合的不确定性可能使额外或广泛使用机械紧固件(例如，螺钉、铆钉等)成为必需，以确保充分的总体强度和/或复合结构层的连接。使用紧固件可显著增加复合结构的重量，尤其是在其中紧固件以紧密间隔隔开以确保充分的复合结构强度的应用中。另外，使用紧固件通常需要大量的组装时间、零件成本和/或制造期间的努力。
在组装之前确定每个复合结构的结构整合的充分性使得这些复合结构具有相对少的紧固件或无紧固件并且用于载荷应用，比如，例如飞机或其它交通工具。在飞机中，例如，在将复合结构层组装成飞机之前确定其结构整合的充分性使得能够使用结合的(例如，附着的)外部机外复合结构(例如，机翼、翼片、支柱等)，其具有很少的紧固件或无紧固件将复合结构的层保持在一起。机翼结构例如可具有粘合剂，其利用很少的紧固件或无紧固件将外部蒙皮连接或附接至支撑结构(例如，纵梁)。为每个机翼结构测试附着的层的结构整合，例如，可用于单独为充分强度核准每个机翼结构或任何其它适当的结构复合材料，并且因此对于最终组装整合是可接受的。
根据本公开的教导，在使用和/或组装这些复合结构成为最终组件之前，示例性方法可用于确定复合结构的附着的或结合的层的结构整合的充分性。该确定允许使用和/或核准具有很少的或无紧固件的单个结合的复合结构，用于载荷应用中。为了做出此确定，例如可通过移液管施加弹道沉积在正评估的复合结构表面上的动态液滴。液滴的三维接触角指示复合结构的表面张力，该三维接触角是动态流体液滴的表面厚度的三维向量和复合结构的表面之间的角度。换句话讲，该向量相对于复合结构表面具有在三个维度的分量。可选地，接触角可通过液滴的二维横截面测量来定义。可确定三维接触角并且将其与阈值角比较，该阈值角例如可以基于相应的强度要求。可通过该比较指示复合结构的结构整合的充分性。例如，如果三维接触角小于阈值角，则存在复合结构的充分的结构整合。可通过例如测量沉积到复合结构表面上的液滴的体积和/或直径测量和/或计算液滴的三维接触角。
如下文更详细地描述的，确定复合结构上的三维液滴接触角使得能够在最终组装之前评估每个复合结构的结构整合的充分性。在飞机的实例中，具有结合的复合结构的外部蒙皮可被附着至支撑框架，以限定载荷复合结构，其中经由液滴可在结构上验证外部蒙皮的复合结构。该验证可允许复合结构具有将复合层连接在一起的很少的紧固件或无紧固件。在一些实例中，在最终组件集成之前测试复合结构。因此，在最终组装之前，被确定具有不充分的结构整合的复合结构可被重新加工和/或拒绝，从而防止组装具有不充分的结构整合的复合结构。结果，可实现在组装具有不充分的结构整合的复合结构后，节省潜在的修理和/或重新加工。额外地或可选地，测试液滴可用于定量地确定复合结构的强度(例如，基于测量的或计算的三维液滴接触角的数值)。
使用本文所述的实例使得被结合至框架的外部蒙皮的载荷复合结构能够具有每平方英尺蒙皮表面区域小于平均0.50个紧固件连接复合层。在一些实例中，复合结构可仅通过将复合结构结合至支撑框架的粘合剂被整合成为最终组件。在结合的机翼复合结构的实例中，与已知的机翼组件相比，用于将复合结构和支撑框架连接在一起的紧固件数量的减少可导致相应的60-70％的重量减少。另外，通过显著增加蒙皮表面的光滑度(例如，表面平整度)，所使用的紧固件数量的减少还可改善空气动力学因数，例如在空气动力学应用(例如，机翼等)中使用的复合结构的阻力系数。
图1图解了具有附接至机身106的稳定器102和机翼104的示例性飞机100，其中可实现本文所述的实例。本文所述的实例可被施加至稳定器102、机翼104和/或机身106的任何其它外部或机外结构(例如，水平稳定器、机翼支柱、发动机支柱、鸭式稳定器等)中的任一个。例如，机翼104和/或稳定器102可具有由复合结构制成的外部蒙皮，其中结合表面可被附着至内部支撑框架。如上所提及的，与主要依赖紧固件用于结构整合的复合结构比较，附着的复合结构可允许显著的重量节省。尽管描绘了飞机，但是所述的实例可施加至其中使用载荷复合结构的任何交通工具或任何其它情形。
图2是具有复合结构202的示例性飞机机翼200的剖面图，其中可实现本文所公开的实例。外部蒙皮204包括结合的复合结构202，其被连接至并且围绕纵梁206(例如，支撑框架)，该纵梁被布置成支撑复合结构202的形式。尽管以规则形式图解纵梁206具有相应的横梁，但其可被布置成不规则间隔的形式，或者成角度的形式等。通常，为提供充分的结构刚性以承受机翼200遇到的操作负荷，纵梁206经由许多紧固件连接至外部蒙皮204。这些紧固件通常以相对紧密的间隔隔开，以确保外部蒙皮204和纵梁206之间的充分连接，从而允许复合结构202具有充分的总体机械强度。然而，在图2的实例中，形成外部蒙皮204的复合结构202具有充分的结构整合(或分子间动态力)，以使得外部蒙皮204能够主要通过粘合剂而非紧固件被连接至纵梁206，并且因此提供重量的显著减少(例如，结构中60-70％的重量减少)。当复合结构表面和施加至复合结构表面的流体液滴的一部分之间的三维接触角小于预先确定的阈值角时，复合结构202优选具有充分的结构整合，以使得利用少于每平方英尺蒙皮表面区域0.50个紧固件将外部蒙皮粘合附接至支撑框架。另外，通过减少由紧固件引起的空气动力学蒙皮摩擦，紧固件数量的减少还可允许更好的空气动力学性能。紧固件数量的这种减少或其消除还可允许节约零件成本、制造时间、劳动等。
在一些情况下，复合结构的形成可导致复合结构的部分的或不充分的结构整合，这可能由于复合结构的结合表面内的污染物。在最终组装(例如，集成)之前复合结构的检验可防止组装具有不充分的结构整合和载荷强度的复合结构，从而减少和/或消除重新加工或修理努力。例如，通过，例如使用紧固件、结合、或任何其它合适的附接方法，在将机翼200的附接部分208集成至飞机201的机身上之前，可发生该检验。在将复合结构集成至交通工具(例如，飞机、汽车等)的主要或最终组件之前的检验可允许交通工具的载荷复合结构每平方英尺由蒙皮限定的表面区域具有少于平均0.50个连接蒙皮和框架的紧固件。
图3A是根据本公开的教导的复合结构304的复合蒙皮表面302上的动态液滴300的总体厚度(即，几何形状)的视图。坐标轴306图解了三维轴。液滴300用于确定复合结构304是否具有复合层的充分的结构整合。液滴300被施加(例如，沉积)至复合蒙皮表面302，这可通过移液管或任何其它适当的沉积方法发生。随着液滴300被沉积或可以基于施加的已知量的液体测量液滴300的体积。
液滴300的几何形状指示复合结构304的结构整合的程度。液滴300包括头部308、中心310和尾部312。尾部312限定在尾部302的三维厚度的向量和表面302之间的三维接触角314，其由符号θ表示。三维接触角314是动态角，其可用于确定复合结构304中的分子间力和/或复合结构304的安全裕度(margin)(例如安全因数)。可选地，三维接触角314可由液滴300的二维横截面测量定义。液滴300具有对应于作用在液滴300上的不同的力的表面张力向量。固液张力向量316——由符号γSL表示——指示表面302和液滴300之间的张力。γSL是蒙皮302上的液滴300的面间表面张力。固体蒸气张力向量318——由符号γSV表示——指示表面302和液滴300的蒸气组分之间的表面张力。由γLV和γLG表示的张力向量320、321分别指示液体蒸气和液体气体力。由于液滴300与流体液滴300的气相处于平衡，γLG是表面302的表面张力。以下方程1——其为由波音公司开发的改进的杨氏方程式——包括气相γLG，以说明亲水性部分，从而计算复合结构和液滴之间的表面张力。
γSV＝γS-πS＝γLV cosθ+γSL+γLG  (1)
πS是表示沉积在复合表面302上的液滴300的平衡扩散压力的术语。尽管方程式1示出前述张力的特定实例关系，但是其它方程可用于关联表面张力和/或三维接触角。
图3B是图3A的液滴300的横截面图。该视图描绘流体液滴300的九个自由度。由γSL表示的固液张力向量316的方向向量分量324、326、328分别对应于由坐标轴306所指示的方向x、y和z。由符号γLG表示的液体气体张力向量316的方向向量分量330、332、334分别对应于由坐标系统306指示的方向x、y和z。由符号γSG表示的固体气体张力向量316的方向向量分量336、338、340还分别对应于方向x、y和z。由符号θC表示的三维接触角342是液滴300的尾部312处的三维角，其可与阈值角进行比较，以确定复合结构304中机械整合的充分性。在一些实例中，小于约10度的阈值角指示充分的机械整合。三维接触角342大于液滴300的头部308处的三维接触角344。三维接触角342、344之间的这种差异是由于表面302上液滴300的几何和/或旋转扰动。使用方程2(即，Bikerman方程)允许由d表示的直径346、由v表示的前述液滴300的体积和由θC表示的三维接触角344彼此关联。
d 3 V = 24 sin 3 θ C π ( 2 - 3 cos θ C + cos 3 θ C ) - - - ( 2 )
例如，方程2可基于液滴300的直径346和已知体积用于计算三维接触角344。相反地，三维接触角344可用于计算直径或液滴体积。方程1和2仅是示例性计算，其可用于关联变量的任何组合，包括但不限制于三维接触角、阈值角、流体液滴直径、流体液滴体积和/或应力标准等。其它方程和/或关系可用于将前述变量与复合结构的充分结构整合关联。
在一些实例中，可通过建模沉积模拟的流体液滴到结合的复合结构的接合面确定阈值角。使用例如对应于操作力要求的复合结构的必要接合强度，可解出模拟液滴的头部和尾部处的力分量和/或复合结构和模拟液滴之间的表面张力。使用改进的杨氏方程比如，例如方程1可作出该确定。通过使用复合结构的应力标准、操作负荷、液滴的类型、液滴测试条件、改进的杨氏方程如方程1、Bikerman方程(即，方程2)等但不限于此的任何组合，可计算阈值角。另外地或可选地，经验方法可用于确定阈值角。例如，基于沉积至已知复合结构(例如，已经被确定满足必要的强度准则)上的液滴的三维接触角，可结合方程2测量和/或计算阈值液滴接触角。
图4图解了典型的复合蒙皮的示例性分子结构。尽管已知双马来酰亚胺结构，但是可使用任何适当的复合分子结构，比如环氧树脂、聚酰胺、热塑性塑料等。机械结构显示在复合结构材料中所见的典型的C-C(碳碳)双键。
图5是将双马来酰亚胺复合结构内的氟污染物与沉积在复合结构表面上的液滴的接触角关联的图表500。垂直轴502代表存在于复合结合表面内的原子氟的量。水平轴504代表相应的测量的水液滴的接触角。作为污染物的氟可影响复合层的结构整合。如图500中所描绘的，当复合结构内原子氟污染物的百分比增加超过大约0-3％时，水接触角急剧地增加，如通过分组点506可见。由于相对较少量的氟污染物，数据点508指示水接触角的区域510明显减小。
图6是将环氧树脂复合结构内的氟污染物与沉积在复合结构表面上的液滴的接触角关联的另一个图表600。垂直轴602代表存在于复合结合表面内的原子氟的量。水平轴604代表相应的测量的复合表面上水液滴的接触角。类似于图5的图表500，可见相对高的水液滴接触角的分组606对应于具有较高氟含量的复合结合表面。图表500和600的分组506、606的相似性证明本文所述的实例可被应用于多种不同的复合材料，并且存在的污染物的量可以影响复合结合表面的结构整合。
图7是在制备复合结合表面后(例如，在结合表面上30分钟的时间积分后)，将分子组成与结合能(例如，X-光光电子光谱学或“XPS”图)关联的图表700。垂直轴702代表基于复合结合表面上存在的分子结构的电子云计数的计数。水平轴704代表复合表面上的结合能(即，分子间力)。峰值706、708、710、712指示可存在于复合结合表面之间(例如，在结合层之间)的特征分子间污染物。峰值706具体对应于氟——在复合层集成期间存在的常见污染物。峰值706具有约700电子伏特(EV)的相应结合能。峰值708对应于氧并且具有约540EV的相应结合能。峰值710对应于氮——可能存在并且具有约400EV结合能的另一种污染物。较高的污染物结合能对应于对复合结构的分子间结合力具有较大不利影响的污染物。因此，例如，氟比氮对分子间结合力可具有更大的负面影响。实质上，不同污染物对复合结合结构强度可具有不同程度的影响。下降714接近峰值712，其代表碳并且对应于成为复合结构的一部分的碳。
图8是可用于实现本文所述实施例的示例性复合结构分析设备800。分析器802包括计算器804和比较器808。计算器804通信地连接至输入装置807(例如，键盘、鼠标、终端、移动装置等)。例如，比较器808可以通信地连接至传感器810，该传感器可包括液滴直径传感器812、液滴三维接触角传感器813和/或液滴体积传感器814。可选地，比如液滴直径和/或液滴体积的信息可以通过输入装置807手动输入。例如，比较器808可接收来自传感器810的液滴三维接触角测量、液滴直径测量和/或液滴体积测量，并且比较所测量的三维接触角与通过计算器804可计算的预定的阈值角。预定的阈值角可以基于被提供至输入装置807的输入。另外地或可选地，可以从输入装置807接收液滴三维接触角测量、液滴直径测量和/或液滴体积测量(例如由用户提供)。例如，基于测量的液滴直径和/或液滴体积，传感器810可以通信地连接至计算器804，从而允许三维接触角计算结果被提供至比较器808。比较器808也可提供阈值角和测量的三维接触角之间的比较结果和/或基于液滴的三维接触角计算的应力至输出装置816。输出装置816可基于计算器804处的计算，输出或显示比较结果和/或复合结构的实际计算的应力。另外地或可选地，输出装置816可输出计算的安全因数。输出装置816也可触发规格生成器818，从而基于来自输出装置816和/或比较器808的结果，生成核准的规格。在一些实施例中，规格生成器818可生成每个单独的复合结构的核准的规格。
尽管在图8中图解了实现本文所述实施例的示例性方式，但图8所示的元件、过程和/或装置中的一个或多个可结合、分开、重新布置、省略、消除和/或以任何其它方式实现。此外，示例性分析器802、示例性输入装置807、示例性传感器810、示例性输出装置816、示例性规格生成器818和/或，更一般地图8的示例性复合结构分析设备800可通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合实现。因此，例如，示例性分析器802、示例性输入装置807、示例性传感器810、示例性输出装置816、示例性规格生成器818的任一个和/或更一般地，示例性复合结构分析设备800可通过一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、可编程处理器(一个或多个)、专用集成电路(一个或多个)(ASIC)、可编程逻辑装置(一个或多个)(PLD)和/或现场可编程逻辑装置(一个或多个)(FPLD)来实现。当读到本专利的任何设备或系统权利要求覆盖纯粹的软件和/或固件实现时，至少实施例之一，示例性分析器802、示例性输入装置807、示例性传感器810、示例性输出装置816、和/或示例性规格生成器818在此被明确地限定为包括储存软件和/或固件的有形计算机可读存储装置或储存盘，比如存储器、数字多功能光盘(DVD)、光盘(CD)、蓝光光盘等。仍进一步地，除了或替代图8图解的那些之外示例性复合结构分析设备800可包括一个或多个元件、过程和/或装置，和/或可包括多于一个的任一个或所有的图解的元件、过程和装置。
图9图解了代表可用于实现复合结构分析设备800的示例性方法的流程图。在该实施例中，使用包括由处理器执行的程序的机器可读指令可以实现该方法，处理器比如在以下结合图10讨论的示例性处理器平台1000中所示的处理器1012。程序可在储存在有形计算机可读储存介质上的软件中体现，该储存介质例如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字多功能光盘(DVD)、蓝光光盘或与处理器1012关联的存储器，但整个程序和/或其部分可以替代地由除处理器1012以外的装置来执行和/或在固件或专用硬件中体现。此外，虽然参考图9中所示的流程图描述了示例性程序，但是可以替代地使用实现示例性复合结构分析设备800的许多其它方法。例如，可以改变执行方框的顺序，和/或可以改变、消除、或组合所述的一些方框。
以下结合图8的复合结构分析设备800描述了图9的示例性方法。图9的示例性方法开始于方框900，其中通过使用例如粘合剂结合复合层而聚集和制备(例如形成)复合层(方框900)。测量沉积至复合结构表面上的液滴的直径和/或体积(方框902)。然后，使用例如方程2结合液滴的测量的直径和/或测量的体积，计算液滴的三维接触角(方框904)。例如，使用Bikerman方程(即，方程2)可计算三维接触角。虽然描述了测量的直径和测量的体积，但是可使用任何其它适当的变量确定三维接触角。可选地，可测量三维接触角。液滴的三维接触角允许通过，例如改进的杨氏方程比如方程1计算分子间表面张力值(方框906)。然后，将三维接触角与阈值角进行比较(方框908)。小于阈值角的三维接触角指示复合结构的充分结构整合以及复合结构对于整合而言是可接受的(方框910)并且可以生成为核准所写的结构规格(方框912)。因此，可以生成和/或显示指示充分结构整合和/或显示分子间表面张力值的输出消息(方框914)并且过程可结束(方框916)。输出消息也可包括基于根据复合结构的分子间表面张力的安全因数。可选地，大于阈值角的液滴的三维接触角(方框908)指示复合结构不具有充分结构整合并且对于产品整合而言可被视为不可接受的(方框918)。因此，可生成指示不充分结构整合和/或显示分子间表面张力值的输出消息(方框920)并且过程可结束(方框916)。
如上提及的，使用储存在有形计算机可读储存介质上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)可实现图9的示例性过程，有形计算机可读储存介质比如硬盘驱动器、闪存存储器、只读存储器(ROM)、光盘(CD)、数字多功能光盘(DVD)、高速缓存、随机存取存储器(RAM)和/或任何其它储存装置或储存盘，其中信息被储存用于任何持续时间(例如，用于延长的时间段、永久地、用于简短的情况、用于临时缓冲和/或用于信息的缓存)。如本文所用，术语有形计算机可读储存介质被明确地定义为包括任何类型的计算机可读储存装置和/或储存盘并且排除传播信号和排除传输介质。如本文所用，“有形计算机可读储存介质”和“有形机器可读储存介质”可互换使用。另外地或可选地，使用储存在非瞬时性计算机和/或机器可读介质上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)可实现图9的示例性过程，非瞬时性计算机和/或机器可读介质比如硬盘驱动器、闪存存储器、只读存储器、光盘、数字多功能光盘、高速缓存、随机存取存储器和/或任何其它储存装置或储存盘，其中信息被储存用于任何持续时间(例如，用于延长的时间段、永久地、用于简短的情况、用于临时缓冲和/或用于信息的缓存)。如本文所用，术语非瞬时性计算机可读介质被明确地定义为包括任何类型的计算机可读储存装置和/或储存盘并且排除传播信号和排除传输介质。如本文所用，当短语“至少”被用作权利要求前序中的过渡术语时，其以与术语“包括”是开放性的同样的方式也是开放性的。
图10是能够执行图9的指令以实现图8的复合结构分析设备800的示例性处理器平台的框图。例如，处理器平台1000可以是服务器、个人计算机、移动装置(例如移动电话、智能电话、比如iPadTM的平板电脑)、个人数字助理(PDA)、互联网工具、DVD播放器、CD播放器、数字视频记录器、蓝光播放器、游戏控制台、个人视频记录器、机顶盒或任何其它类型的计算装置。
所示实例的处理器平台1000包括处理器1012。所示实例的处理器1012为硬件。例如，处理器1012可通过来自任何期望的家庭或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器实现。
所示实例的处理器1012包括本地存储器1013(例如，高速缓存)。所示实例的处理器1012经总线1018与包括易失性存储器1014和非易失性存储器1016的主存储器通信。易失性存储器1014可通过同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其他类型的随机存取存储器装置实现。非易失性存储器1016可通过闪存存储器和/或任何其它期望类型的存储器装置实现。通过存储器控制器控制访问主存储器1014、1016。
所示实例的处理器平台1000还包括接口电路1020。接口电路1020可通过任何类型的接口标准，例如以太网接口、通用串行总线(USB)和PCI快速接口实现。
在所示实例中，一个或多个输入装置1022被连接至接口电路1020。输入装置(一个或多个)1022允许用户输入数据和命令至处理器1012。输入装置(一个或多个)可通过例如音频传感器、麦克风、摄像头(静止或视频)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏、轨迹板、轨迹球、内置鼠标(isopoint)和/或语音识别系统实现。
一个或多个输出装置1024也被连接至所示实例的接口电路1020。输出装置1024可通过例如显示装置(例如，发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器、阴极射线管显示器(CRT)、触摸屏、触觉输出装置、发光二极管(LED)、打印机和/或扬声器)实现。因此，所示实例的接口电路1020通常包括显卡驱动器卡。
所示实例的接口电路1020还包括例如发射器、接收器、收发器、调制解调器和/或网络接口卡的通信装置，以便于经网络1026(例如，以太网连接、数字用户线(DSL)、电话线、同轴电缆、蜂窝电话系统等)与外部机器(例如，任何种类的计算装置)交换数据。
所示实例的处理器平台1000还包括用于储存软件和/或数据的一个或多个海量储存装置1028。此类海量储存装置1028的实例包括软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、蓝光光盘驱动器、RAID系统和数字多功能光盘(DVD)驱动器。
用于实现本文所述方法的编码指令1032可被储存在海量储存装置1028内、在易失性存储器1014内、在非易失性存储器1016内和/或在可移除有形计算机可读储存介质上比如CD或DVD。
尽管本文已经公开了某些示例性方法、设备和制品，但是本专利的覆盖范围并不限于此。相反，本专利覆盖了清楚地落入本专利的权利要求范围内的所有方法、设备和制造物品。虽然公开了飞机，但示例性设备可被应用于交通工具、空气动力学结构等。

Claims (10)

1.一种用于确定飞机的复合结构202、304的结构整合的充分性的方法，所述方法包括：
将流体液滴300施加至所述复合结构202、304的表面；
确定所述表面和所述液滴300的一部分之间的三维接触角314、342、344；
将所述三维接触角314、342、344与阈值角进行比较；和
基于所述比较确定所述复合结构202、304的所述结构整合是否充分。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括当所述结构整合充分时，选择所述复合结构202、304用于整合至组件中。
3.根据权利要求1-2所述的方法，还包括在将所述复合结构202、304整合至组件中后，当所述结构整合充分时，核准所述复合结构202、304。
4.根据权利要求1-3所述的方法，其中所述三维接触角314、342、344小于所述阈值角指示所述复合结构202、304的充分的结构整合。
5.根据权利要求1-4所述的方法，其中所述三维接触角314、342、344大于所述阈值角指示所述复合结构202、304的不充分的结构整合。
6.根据权利要求1-5所述的方法，其中确定所述三维接触角314、342、344包括测量所述液滴300的直径346和体积。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述液滴300的所述一部分包括所述液滴300的头部308或尾部312。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述复合结构202、304包括双马来酰亚胺、环氧树脂、聚酰胺或热塑性塑料，并且其中在所述复合结构202、304的表面和所述流体液滴300的头部308或尾部312部分之间，比预先确定的阈值角小10度的三维接触角314、342、344指示具有充分的结构整合的复合结构202、304提供了预先确定的载荷能力。
9.根据权利要求1-8所述的方法，其中由于平衡中的所述液滴300的蒸气气相，使用包括所述表面的所述表面张力的分量的方程计算所述阈值角计算。
10.一种需要较少紧固件的改进的飞机部件，其包括：
外部蒙皮204，其具有结合的复合结构，限定了飞机的蒙皮表面302区域；
支撑框架；和
粘合剂，其被施加至所述复合结构202、304，以将所述外部蒙皮204附接至所述支撑框架；
其中所述复合结构202、304具有充分的结构整合，以使得利用每平方英尺所述蒙皮表面302区域少于平均0.50个紧固件粘合附接所述外部蒙皮204至所述支撑框架，以连接所述蒙皮和所述支撑框架，其中所述复合结构202、304和被施加至所述复合结构202、304的表面的流体液滴300的一部分之间的三维接触角314、342、344比预先确定的角小10度。
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