CN105228897A - 飞行器部件以及制造飞行器部件的方法 - Google Patents

Abstract

一种飞行器部件包括但不限于：包括第一通道的第一面板以及包括第二通道的第二面板。第二面板如此设置使得第二通道与第一通道对准。飞行器部件还包括但不限于邻近于第一面板和第二面板设置的连结板部段。连结板部段包括与第一通道接合的第一接合部分和与第二通道接合的第二接合部分。飞行器部件还包括但不限于设置于第一接合部分和第一通道之间以及第二接合部分和第二通道之间的粘合剂。第一面板和第二面板通过连结板部段和粘合剂的配合而结合到一起。

Description

飞行器部件以及制造飞行器部件的方法

技术领域

本发明通常涉及飞行器，以及更具体地涉及一种飞行器部件以及一种用于制造飞行器部件的方法。

背景技术

现代客机包括许多不同的部件。在飞行器飞行时这些部件中的一些与自由流相接触。一些常见的飞行器部件包括机翼、襟翼、副翼、垂直尾翼和水平尾翼，仅举几例。这种部件通常包括与自由流相互作用的上部面板和下部面板，以及支撑上部面板和下部面板并给予飞行器部件其形状的内部支撑结构。

对于飞行器设计师而言重要的设计目标是尽可能最小化飞行器的重量。为此目的，飞行器部件的上部面板和下部面板以往都由诸如铝的轻质金属制成。然而近年来，在上部面板和下部面板的结构上已经从轻质金属的使用远离而以复合材料来代替。这是因为复合材料的重量显著轻于金属材料。

对于飞行器设计师而言另一个重要的设计目标是最小化飞行器的制造成本。为此目的，低成本材料优于更高成本材料。

在制造飞行器中使用轻质材料的目标和降低飞行器的制造成本的目标有时彼此不一致。例如，诸如铝的轻质金属比复合材料重，但也比复合材料更便宜。这种情况需要飞行器设计师在构建轻重量飞行器部件和构建低成本飞行器部件之间选择。

与飞行器部件的制造相关联的另一个问题是与它们的装配相关联的复杂性水平的增加。典型的飞行器部件的装配可能需要将上部面板和下部面板精确对准、内部支撑结构的精确定位、铆钉或其它紧固件的精确对准、在装配过程中使用支撑件和其它临时支撑结构来保持各种部件处于它们相应的位置中，以及在装配航空器部件之后去除这种临时支撑结构。这种精密的装配要求可对越来越多地倾向于精通电脑而减少使用机械的劳动力带来非常复杂的机械挑战。

因此，需要提供解决较低成本和较轻重量两个设计目标的飞行器部件。此外，需要提供可以降低与其装配相关联的复杂性的飞行器部件。其它所需特征和特性从随后的发明内容部分和具体实施方式以及所附的权利要求、结合附图和前述的技术领域和背景技术将变得显而易见。

发明内容

本文公开一种飞行器部件和一种制造飞行器部件的方法。

在第一非限制性的实施例中，飞行器部件包括但不限于包括第一通道的第一面板。飞行器部件还包括但不限于包括第二通道的第二面板。第二面板设置成使得第二通道与第一通道对准。飞行器部件还包括但不限于邻近于第一面板和第二面板设置的连结板部段。连结板部段包括第一接合部分和第二接合部分。第一接合部分与第一通道接合以及第二接合部分与第二通道接合。飞行器部件还包括但不限于设置于第一接合部分和第一通道之间以及第二接合部分和第二通道之间的粘合剂。第一面板和第二面板通过连结板部段和粘合剂的配合而结合到一起。

在另一个非限制性的实施方式中，方法包括但不限于获得具有第一通道的第一面板、具有第二通道的第二面板以及具有第一接合部分和第二接合部分的连结板部段。方法还包括但不限于将粘合剂施加到第一接合部分和第一通道其中之一以及施加到第二接合部分和第二通道其中之一。所述方法还包括但不限于定位第一面板、第二面板以及连结板部段，使得第一接合部分邻近于第一通道设置，以及使得第二接合部分邻近于第二通道设置。方法还包括但不限于压紧第一面板、第二面板以及连结板部分，直到第一接合部分与第一通道接合以及第二接合部分与第二通道接合，以形成飞行器部件。

附图说明

在下文将结合以下附图对本发明进行描述，其中相同的附图标记指代相同的元件，以及其中：

图1是根据本公开教导制造飞行器部件的非限制性实施方式的立体图；

图2是图1的去除上部面板的飞行器部件的立体图；

图3是适用于图1中所示飞行器部件的上部面板的非限制性实施方式的立体图；

图4是适用于图1中所示飞行器部件的连结板部段的非限制性实施方式的立体图；

图5是示出图1的飞行器部件的一部分在装配之前的分解横截面视图；

图6是图5的部分在装配之后的放大横截面视图；以及

图7是示出根据本公开教导用于制造飞行器部件的方法的实施方式的流程图。

具体实施方式

下面的具体实施方式在本质上仅仅是示例性的，而并不旨在限制本发明或限制本发明的应用和用途。此外，并不旨在受到在前述背景技术或以下的具体实施方式中所呈现的任何理论的约束。

本文公开一种改进的飞行器部件。在实施方式中，飞行器部件包括具有至少一个上部面板通道的上部面板、具有至少一个下部面板通道的下部面板以及具有上部通道接合部分和下部通道接合部分的至少一个连结板部段。连结板部段以及上部面板和下部面板配置成彼此接合。在一些实施方式中，这些部件配置成以卡扣配合的方式彼此接合。在其它实施方式中，这些部件可以榫槽的方式彼此接合。在其它实施方式中，也可以采用允许部件之间接合的其它配置。这样的接合允许飞行器部件的快速、简单和可重复的装配。施加粘合剂，在那里上部接合部分和下部接合部分分别接合上部通道和下部通道。

各个部件可在压力机中松散地装配，并通过施加压缩力，可以迅速地耦接到彼此。完成的飞行器部件随后可以立即从压力机中去除，而不必等待粘合剂固化。这种立即去除成为可能，因为尽管缺乏来自压力机的压缩力以及不管固化的粘合剂的粘合力，但是部件的接合允许它们维持其耦接配置。在粘合剂固化之前将装配好的飞行器部件从压力机去除的这种能力促进以先前制造一个飞行器部件所需的时间来快速地制造多个飞行器部件。

常规的飞行器构件通过使用紧固件(例如铆钉、螺栓等)耦接上部面板和下部面板到连结板部段。这种紧固件增加重量，并且在一些应用中给成品飞行器部件增加在美学上令人不快的外观。然而本文公开的飞行器部件使用粘合剂来耦接上部面板和下部面板到连结板部段，因此从成品组合件消除了紧固件。在一些情况下，通过消除紧固件，飞行器部件可以由诸如铝的轻质金属制成，但具有大致相当于或低于同等尺寸的复合材料飞行器部件的重量。因此，本文公开的各种配置提供与重量轻的金属相关联的成本优势和与复合材料相关联的重量优势。另外，使用以卡扣配合的方式与彼此接合的通道和连结板部段简化了装配过程，由此允许现有的劳动力容易地且快速地装配飞行器部件。

通过审阅伴随本申请的图示连同审阅下面的具体实施方式一起可获得对上述的飞行器部件和用于制造飞行器部件的方法的更深入理解。

图1是根据本公开教导制造的飞行器部件10的非限制性实施方式的立体图。飞行器部件10可适于在机翼、副翼、襟翼、垂直尾翼、水平尾翼和/或与自由流接触的飞行器的任何其它部分中使用。在一些实施方式中，飞行器部件10可适于在不与自由流接触而是在飞行器内部的其它应用中使用。尽管飞行器部件10被公开和论述为构成飞行器的部件，但是应当理解的是，其也可在包括船舶、汽车以及宇宙飞船的其它类型的运载工具中使用。此外，本文教导不限于仅与运载工具一起使用，而也同样地可在各种各样的非运载工具的应用中使用。

飞行器部件10包括上部面板12、下部面板14以及多个连结板部段，诸如连结板部段16、连结板部段18和连结板部段20。上部面板12和下部面板14包括通道(参见图3)以接纳各种连结板部段并确保在装配过程中它们适合的对准和定位。

在图示的实施方式中，上部面板12和下部面板14通过连结板部段16、18和20与粘合剂的配合而耦接到一起。不同于常规的飞行器部件，飞行器部件10并不需要使用铆钉、螺母、螺栓或其它紧固件来维持上部面板12和下部面板14处于耦接关系。已经执行实验室测试，并已确认尽管缺乏任何附加的机械紧固件，但是使用连结板部段(诸如连结板部段16、18和20)和粘合剂来结合上部面板和下部面板(诸如上部面板12和下部面板14)提供了坚固的耦接。在一些实施例中，测试已经揭示连结板部段16、18和20的实心金属部分将在连结板部段和上部面板和下部面板的通道之间形成的接合处中发生破坏之前在应力下毁坏。使用卡扣配合接合处和粘合剂来将连结板部段16、18和20结合到上部面板和下部面板12和14较利用机械紧固件的常规飞行器部件产生实质性的重量节省。

图2是示出具有上部面板12(参见图1)被去除以允许观察飞行器部件10的内部的飞行器部件10的立体图飞行器。连结板部段18和20相对于三个所示的连结板部段16以一定的横向角度布置。该横向布置增强飞行器部件10的结构稳定性。在连结板部段16之间和/或在连结板部段18和20之间的间隔可根据针对飞行器部件10的所需重量/强度/刚度目标来改变。

在图示的实施方式中，连结板部段16、18和20(以及在上部面板12和下部面板14中的相应通道)基本沿着上部面板12和下部面板14的整个长度延伸。在其它实施方式中，在不脱离本公开教导的情况下，连结板部段和相应的通道可能仅仅部分地沿着上部面板和下部面板的长度延伸。

图3是上部面板12的立体图。下部面板14(参见图1)基本相同，因此在本文相对于上部面板12提供的描述同样应用于下部面板14。多个通道设置在上部面板12的表面22上。在图示的实施方式中，通道24和26沿着表面22在纵向(longitudinal)方向上延伸，而通道28、30和32沿着表面22横向(laterally)延伸。虽然在图示的实施方式中，通道24、26、28、30和32设置在表面22上，并且突出到表面22的上方，但是在其它实施方式中，通道可在上部面板12中限定，使得它们设置于表面22的下方。如将在下文更详细论述的那样，通道24、26、28、30和32包括一对相对设置的唇缘，所述唇缘配置成分别接合沿着连结板部段18、20和16的接合部分设置的倒钩。这种配置允许上部面板12和下部面板14卡扣配合到连结板部段16、18和20上。允许接合的其它配置也是可能的。

图4是示出连结板部段16的立体图。继续参照图1-3，连结板部段16具有锥形的轮廓，以便给予飞行器部件10所需的锥形。连结板部段16还包括延伸通过连结板部段16的开口34。开口34减少制造连结板部段16所需的材料量，从而减少连结板部段16的重量和成本。

连结板部段16还包括沿着连结板部段16的相对侧设置的接合部分36。在一些实施方式中，接合部分36具有的厚度可不同于连结板部段16剩余部分的厚度。接合部分36配置成以卡扣配合的方式接合上部面板12和下部面板14的通道28、30和32。在图示的实施方式中，接合部分36各自包括沿着每个接合部分36的长度延伸的倒钩37，以促进与通道28、30和32的卡扣配合接合。在所示的实施方式中，倒钩37沿着每个接合部分36的整个长度延伸，而在其它实施方式中，倒钩37可仅沿着每个接合部分36的长度的一部分延伸，而在另外其它实施方式中，倒钩37可能以片段或间断的方式沿着每个接合部分36延伸。

连结板部段16还包括接合部分38。接合部分38配置成接合设置于连结板部段18和20上的接合通道。接合部分38与设置于连结板部段18和20上的通道的接合(例如卡扣配合接合)增强飞行器部件10的强度和稳定性，给予成品部件矩阵状的结构。

图5是示出飞行器部件10一部分的分解横截面视图。上部面板12和下部面板14相对于彼此定位，使得它们的相应的通道30对准。连结板部段16定位于上部面板12和下部面板14之间，以致上部接合部分和下部接合部分36分别与通道30或上部面板12和下部面板14对准。虽然已示出连结板部段16相对于上部面板12和下部面板14成基本垂直的角度，但是应当理解的是，可将通道30以任何所需的角度定向，这又允许连结板部段16以相应的角度接合上部面板12和下部面板14。

在图5中呈现的视图中，可以观察到每个接合部分36的倒钩37。此外，每个通道30包括一对唇缘40，所述唇缘40配置成形成空腔42。空腔42配置成一旦倒钩37接合通道30则与倒钩37接合并留住倒钩37。

在接合部分38与通道30接合之前，粘合剂施加到接合处。粘合剂可能是液体粘合剂44或膜状粘合剂46，或两者。如果使用液体粘合剂44，那么在将接合部分38插入到通道30内之前，将液体粘合剂44挤进通道30内。如果使用膜状粘合剂46，那么在接合部分插入到通道30内之前，膜状粘合剂46将包裹住接合部分38。一旦粘合剂处于适当的位置上，那么在由箭头45和47指示的方向上将部件按压到一起。

图6是在接合部分38(参见图5)卡扣配合进入与通道30接合之后在下部面板14和连结板部段16之间形成的接合处的放大的横截面视图。在此视图中，粘合剂层48可在接合处中观察到。粘合剂层48可由液体粘合剂44或膜状粘合剂46或它们的组合构成。通过围绕接合部分38的三面设置粘合剂层48(参见图5)，可在连结板部段16和下部面板14之间获得非常坚固的耦接，因而排除对机械紧固件的需要。

图7是示出根据本公开教导的用于制造飞行器部件的方法60的实施方式的流程图。继续参照图1-6，在步骤62，分别获得上部面板、下部面板以及连结板部段，诸如但不限于上部面板12、下部面板14和连结板部段16。

在方法60的一些实施方式中，这些部件可从供应商获得，而在其它实施方式中，这些部件可能作为飞行器部件的一部分来制造。为了制造面板和连结板部段，获得三个材料(诸如铝)坯料，一个坯料对应于上部面板，一个坯料对应于下部面板，以及一个坯料对应于连结板部段。每个材料坯料具有的厚度仅稍微厚于其所对应的完成的部件所需最终厚度。

一旦已经获得三个材料坯料，那么从每个坯料去除材料以便将其厚度分别减少到成品上部面板、下部面板以及连结板部段的所需厚度。在一些实施方式中，可能需要用机器加工每个坯料以减少其厚度。在其它实施方式中，材料可能以任何其它合适的方式从坯料去除。

一旦已经达到用于每个坯料的所需厚度，就在两个坯料上形成一个或多个通道。在通道将突出到面板表面上方的实施方式中，当每个坯料的厚度减小时可以形成通道。在通道将位于面板表面下方的其它实施方式中，在已经获得其所需的厚度之后额外的材料将从坯料去除。在第三坯料上，改造其端部部分以便形成接合部分。在一些实施方式中，这可能需要沿着坯料的相对边缘增加倒钩。

一旦已经获得上部面板、下部面板和连结板部段，在步骤64，将粘合剂施加到耦接上部面板和下部面板到连结板部段的接合处。在一些实施方式中，这可能需要将液体粘合剂挤进通道内。在其它实施方式中，膜状粘合剂可包裹住连结板部段的接合部分。在一些实施方式中，可将粘合剂沿着通道/接合部分的整个长度施加，而在其它实施方式中，沿着短于通道/接合部分的整个长度的长度施加粘合剂可能就足够了。

在步骤66，在卡扣配合接合之前将上部面板、下部面板和连结板部段彼此对准。在一些实施方式中，该步骤需要将部件放置在压力机内。将上部面板和下部面板在压机中定位，使得它们相应的通道彼此相对设置。将连结板部段定位成使得其接合部分邻近于上部面板和下部面板的通道定位。在一些实施方式中，在将部件压紧到一起之前，接合部分可能部分地接合上部面板和下部面板的通道，使得部件可独立地维持其最终的配置，而无需外部或额外的支撑结构的协助。

在步骤68，将部件压紧到一起，以引起连结板部段的接合部分以卡扣配合的方式接合上部面板和下部面板的通道。在一些实施方式中，这可使用压力机来实现，而在其它实施方式中，可能通过手将部件压紧到一起。

一旦部件已经卡扣配合在一起，那么飞行器部件的装配完成。飞行器部件可从压力机去除而无需延迟，因为卡扣配合特征(或其它类型的接合特征)能够使部件保持附接到一起，而不必等待直到粘合剂固化。该特征允许比如果飞行器部件缺少本文所公开的飞行器部件的卡扣配合/接合特征所需的周期时间更短的周期时间，因为当粘合剂固化时常规的飞行器部件会需要保持在压力机中更长的时间。

尽管在本公开前面的具体实施方式中已经呈现了至少一个示例性实施方式，但是应当理解的是存在大量的变化。还应当理解的是，一个示例性实施方式或多个示例性实施例仅仅是实施例，并不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，前面的具体实施方式将给本领域内技术人员提供用于实现本发明示例性实施方式的方便路线图。应当理解的是在不脱离如在所附权利要求中限定的本发明范围的情况下，可在示例性实施方式中描述的元件的功能和布置进行各种变化。

Claims (20)

1.一种飞行器部件，所述飞行器部件包括：

包括第一通道的第一面板；

包括第二通道的第二面板，所述第二面板定位成使得所述第二通道与所述第一通道对准；

邻近于所述第一面板和所述第二面板设置的连结板部段，所述连结板部段包括第一接合部分和第二接合部分，所述第一接合部分与所述第一通道接合以及所述第二接合部分与所述第二通道接合；以及

设置于所述第一接合部分和所述第一通道之间以及所述第二接合部分和所述第二通道之间的粘合剂；

其中所述第一面板和所述第二面板通过所述连结板部段和所述粘合剂的配合而结合到一起。

2.根据权利要求1所述的飞行器部件，其中所述第一接合部分和所述第一通道配置成卡扣配合到一起，并且其中所述第二接合部分和所述第二通道配置成卡扣配合到一起。

3.根据权利要求2所述的飞行器部件，其中所述第一接合部分包括沿着所述第一接合部分的长度延伸的第一倒钩，所述第一通道包括沿着所述第一通道的长度延伸的第一唇缘，以及所述第一唇缘配置成当所述第一接合部分插入到所述第一通道时接合所述第一倒钩；以及

其中所述第二接合部分包括沿着所述第二接合部分的长度延伸的第二倒钩，所述第二通道包括沿着所述第二通道的长度延伸的第二唇缘，以及所述第二唇缘配置成当所述第二接合部分插入到所述第二通道时接合所述第二倒钩。

4.根据权利要求1所述的飞行器部件，其中所述飞行器部件基本不具有任何紧固件。

5.根据权利要求1所述的飞行器部件，其中所述第一面板相对于所述第二面板设置，并且其中所述连结板部段设置在所述第一面板和所述第二面板之间。

6.根据权利要求1所述的飞行器部件，其中所述第一面板包括多个第一通道，其中所述第二面板包括相应的多个第二通道，所述飞行器部件还包括相应的多个连结板部段，其中每个连结板部段与相应的第一通道和相应的第二通道接合，并且其中所述粘合剂设置在每个连结板部段的每个第一接合部分和每个相应的第一通道之间以及每个连结板部段的每个第二接合部分和每个相应的第二通道之间。

7.根据权利要求6所述的飞行器部件，其中所述多个第一通道中的一个第一通道与所述多个第一通道中的另一第一通道不对准，其中所述多个第二通道中的一个第二通道与所述多个第二通道中的另一第二通道不对准，并且其中所述一个第一通道与所述一个第二通道对准。

8.根据权利要求1所述的飞行器部件，其中所述粘合剂与所述第一接合部分的三面接合并与所述第二接合部分的三面接合。

9.根据权利要求1所述的飞行器部件，其中所述粘合剂包括液体粘合剂。

10.根据权利要求1所述的飞行器部件，其中所述粘合剂包括膜状粘合剂。

11.根据权利要求1所述的飞行器部件，其中所述第一面板、所述第二面板和所述连结板部段各自包括金属材料。

12.根据权利要求11所述的飞行器部件，其中所述金属材料包括铝。

13.一种制造飞行器部件的方法，所述方法包括以下步骤：

获得具有第一通道的第一面板、具有第二通道的第二面板以及具有第一接合部分和第二接合部分的连结板部段；

将粘合剂施加到所述第一接合部分和所述第一通道其中之一以及施加到所述第二接合部分和所述第二通道其中之一；

定位所述第一面板、所述第二面板以及所述连结板部段，使得所述第一接合部分邻近于所述第一通道设置，以及使得所述第二接合部分邻近于所述第二通道设置；

压紧所述第一面板、所述第二面板以及所述连结板部分，直到所述第一接合部分与所述第一通道接合以及所述第二接合部分与所述第二通道接合，以形成所述飞行器部件。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述获得步骤包括：

获得至少三个材料坯料；

从第一坯料去除材料以产生具有第一所需厚度的第一子部件；

从第二坯料去除材料以产生具有第二所需厚度的第二子部件；

从第三坯料去除材料以产生具有第三所需厚度的第三子部件；

在所述第一子部件中限定第一通道以形成所述第一面板；

在所述第二子部件中限定第二通道以形成所述第二面板；

在所述第三子部件上限定第一接合部分和第二接合部分以形成连结板部段。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述获得步骤包括：

获得第一材料坯料，所述第一材料坯料具有不明显地厚于所述第一所需厚度的第一初始厚度；

获得第二材料坯料，所述第二材料坯料具有不明显地厚于所述第二所需厚度的第二初始厚度；以及

获得第三材料坯料，所述第三材料坯料具有不明显地厚于所述第三所需厚度的第三初始厚度。

16.根据权利要求14所述的方法，其中从所述第一坯料去除材料包括用机器加工所述第一坯料，其中从所述第二坯料去除材料包括用机器加工所述第二坯料，以及其中从所述第三坯料去除材料包括用机器加工所述第三坯料。

17.根据权利要求14所述的方法，其中限定所述第一通道包括限定第一对接合唇缘，其中限定所述第二通道包括限定第二对接合唇缘，其中限定所述第一接合部分包括沿着第三子部件的第一边缘限定第一倒钩，以及其中限定所述第二接合部分包括沿着第三子部件的第二边缘限定第二倒钩。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述压紧步骤包括在压力机中压紧所述第一面板、所述第二面板和所述连结板部段。

19.根据权利要求18所述的方法，其中在粘合剂固化之前将所述飞行器部件从压力机去除。

20.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一接合部分包括配置成与所述第一通道卡扣配合接合的第一倒钩，其中所述第二接合部分包括配置成与所述第二通道卡扣配合接合的第二倒钩，以及其中所述压紧步骤包括压紧所述第一面板、所述第二面板和所述连结板部段，直到所述第一接合部分和所述第一通道卡扣到一起以及直到所述第二接合部分和所述第二通道卡扣到一起。