CN106428510A - 复合梁的侧向层片叠铺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合梁的侧向层片叠铺,并提供了一种结构部件,该结构部件包括复合渐缩翼梁,该复合渐缩翼梁包括第一纤维层和主腹板,其中,构成第一层的纤维的相应的纵向轴线在纤维的相应的长度的至少大部分上是弯曲的,所述第一层至少大致位于与翼梁的主腹板对应的平面上。
Description
技术领域
本发明涉及一种结构部件,具体地涉及一种复合梁。
背景技术
由诸如碳纤维材料的复合材料制成的结构部件会产生超过金属合金的强度重量比的强度重量比。飞行器工业通常被认为是该领域(商用飞行器和/或军用飞行器)内的先行者。其他类型的交通工具(例如汽车、轮船等)使用由复合材料制成的结构部件。此外,在其他领域-例如建筑领域中使用复合结构部件。
利用复合材料制造结构部件会是费时的。这对于具有复合曲线和/或为非均匀的、例如渐缩的结构部件来说尤为如此。利用复合材料制造结构部件还会在建立某些复合曲线/渐缩形状的方面受到限制。
发明内容
根据示例性实施方案,提供了一种结构部件,该结构部件包括复合渐缩翼梁,该复合渐缩翼梁包括第一纤维层和主腹板,其中,构成第一层的纤维的相应的纵向轴线在纤维的相应长度的至少大部分上是弯曲的,第一层至少大致位于与翼梁的主腹板对应的平面上。
根据另一示例性实施方案,提供了一种方法,该方法包括:在第一层中铺设多个纤维以形成复合翼梁,其中,第一层具有大致在第一平面内延伸的第一部件、大致在第二平面内延伸的第二部件以及大致在第三平面内延伸的第三部件,使得第一部件与第二部件之间的第一过渡区以至少第一大致线性的方式延伸,并且使得第二部件与第三部件之间的第二过渡区以至少第二大致线性的方式沿与第一大致线性的方式不同的方向延伸,其中,该方法还包括:将第一层的纤维的层片引导成在第一过渡区处实际上垂直于第一过渡区的延伸方向,并且在第二过渡区实际上垂直于第二过渡区的延伸方向。
根据另一示例性实施方案,提供了一种结构部件,该结构部件包括复合渐缩翼梁,该复合渐缩翼梁具有腹板以及该腹板的相对侧部上的两个翼板,该复合渐缩翼梁具有由层片构成的第一纤维层,所述层片在翼板和腹板的相应的过渡区处实际上垂直于相应的翼板的延伸方向,其中,相应的翼板的延伸方向相对于彼此倾斜地成角度。
根据另一示例性实施方案,提供了一种飞行器,该飞行器具有根据本文详述的一个或更多个教导的复合翼梁,例如仅通过示例的方式而非通过限制的方式,该飞行器对应于商用客运飞行器,该商用客运飞行器具有——仅通过示例的方式而非通过限制的方式——横渡大西洋的能力。
根据另一示例性实施方案,提供了一种装置,该装置构造成自动制造具有渐缩本体的根据本文详述的教导的结构部件。
根据另一示例性实施方案,提供了一种装置,该装置构造成自动执行本文详述的方法中的一个或更多个方法以自动制造根据本文详述的教导的结构部件。
根据另一示例性实施方案,提供了一种复合渐缩翼梁,该复合渐缩翼梁具有腹板以及该腹板的相对侧部上的两个翼板,该复合渐缩翼梁具有由多个层片构成的第一纤维层,其中,所述多个层片中的第一层片具有比所述多个层片中的第二层片的长度大致更短的相应的长度,其中,所述多个层片中的层片布置成使得第一层片大致均匀分布在第二层片中。
根据另一示例性实施方案,提供了一种结构部件,该结构部件包括复合渐缩翼梁,该复合渐缩翼梁具有腹板以及该腹板的相对侧部上的两个翼板,该复合渐缩翼梁具有由多个层片构成的第一纤维层,其中,所述层片具有相应的纵向轴线,该相应的纵向轴线为直的,其中,所述多个层片中的第一层片在所述一个翼板和腹板的第一过渡区处实际上与该个翼板的相应的延伸方向平行,并且其中,其他层片的纵向轴线相对于平行于所述一个翼板的层片的延伸方向的相应的角度与以下等式对应:角度=(渐缩角)(层片#)/(第一纤维层的层片总数#-1),其中,“渐缩角”为翼梁的渐缩角,“层片#”为从第一层片增大距离的整数的相应层片,并且“第一纤维层的层片总数#”对应于第一层的层片总数。
附图说明
下文参照附图对实施方案进行描述,在附图中:
图1为根据示例性实施方案的示例性飞行器的一部分的仰视图;
图2为根据图1的示例性飞行器的一部分的前视图;
图3为根据示例性实施方案的示例性回火翼梁的等轴测视图;
图4为沿着图3的线4-4截取的翼梁的截面;
图5为图3的翼梁的一部分的层片层的概念性描述;
图6描绘了图3的翼梁的通用轴线系统;
图7描绘了沿着通用轴线的示例性零度层片层;
图8描绘了沿着翼板轴线的另一示例性零度层片层;
图9A描绘了沿着通用轴线的九十度层片层;
图9B描绘了图3的翼梁的概念性侧视图,从而描绘了图9A中描绘的层的层片的方向;
图10描绘了垂直于翼板轴线的替代性的示例性九十度层片层;
图11描绘了图3的翼梁的概念性侧视图,从而概念性地详述了图10的层的层片的方向;
图12描绘了图3的翼梁的概念性侧视图,从而描绘了图10中描绘的层的层片的方向;
图13描绘了与翼板平行的替代性的示例性零度层片层;
图14描绘了图3的翼梁的概念性侧视图,从而描绘了图13中描绘的层的层片的方向;
图15描绘了示例性四十五度层片层;
图16描绘了替代性的示例性四十五度层片层;以及
图17描绘了构造成制造本文详述的复合材料和/或其变型的示例性装置。
具体实施方式
图1为飞行器1的示意仰视图,该飞行器1包括机身12、机翼14和水平尾翼16。在图1中功能性描绘的是前起落架组件18和两个主起落架组件20,所述两个主起落架组件20位于机翼14的根部处的加强短舱中。
图1包括机翼14中的一个机翼的“剖”视图,其中,功能性描绘了翼梁10。该梁从机翼14的舱内位置延伸至机翼14的舱外位置(即,从机翼的第一位置延伸至机翼的第二位置,其中,第一位置比第二位置更靠近机身12)。在示例性实施方案中,翼梁10为支承机翼的大致所有重量的主梁(至少在飞行器停在跑道上/不在空中时)。在替代性实施方案中,翼梁10为机翼14中的一个辅助梁(即,并非主要翼梁/主翼梁、不作为主要翼梁的梁)。在示例性实施方案中,翼梁10延伸了机翼14的全部长度,而在替代性实施方案中,翼梁10延伸了机翼14的部分长度,该部分长度可以包括从机翼的跟部、从机翼的稍端或从机翼的根部与稍端之间的第一位置到机翼的根部与稍端之间的第二位置的延伸。
图2描绘了图1的飞行器1的一部分的前视图,其中,描绘了机翼14中的一个机翼的剖开部分,从而显示梁10的一部分。如可以观察到的,机翼14从舱内位置到舱外位置渐缩。即,机翼的厚度(如在图2的竖向方向/当飞行器停在跑道上时与重力的方向平行的方向上所测量的)随着位置从机翼的舱内到机翼的舱外而减小。因此,翼梁的弦(如在图2的竖向方向/当飞行器停在跑道上时与重力的方向平行的方向上测量的)随着位置从机翼的舱内到机翼的舱外而减小。因此,在示例性实施方案中,翼梁10也以类似和/或相同的方式渐缩(例如,翼梁在两个不同位置处的高度的比率(如在竖向方向上测量的)至少大约与机翼在这两个不同位置处的厚度的比率相同)。即便如此,在替代性实施方案中,所述比率可以是不同的(即,翼梁10并不以与机翼类似的方式渐缩)。
此时要注意的是,本文详述的示例性翼梁的构型以及本文还详述的示例性翼梁的用途仅为示例性的并且出于说明的目的而呈现。本文详述的教导和/或其变型能够应用于可以利用本文详述的教导和/或其变型的任何类型的翼梁。实际上,这些教示并非仅限于翼梁。实施方案包括本文详述的教示和/或其变型对于除了翼梁之外的其他类型的梁以及其他类型的结构部件的应用。例如,竖向尾梁、襟翼翼肋和副翼翼肋、机翼的梁中的翼肋等。此外,实施方案包括涉及航空航天技术之外的技术的应用(例如汽车等)。本文中的教示能够针对任何悬臂结构。
图3描绘了示例性翼梁100和示例性翼梁1000(不同的附图标记对应于与该不同的附图标记相关联的不同的梁的不同的设计特征——图3代表了两者)的等轴测视图,示例性翼梁100和示例性翼梁1000可以对应于图1和图2中描绘的翼梁10。即,图3中描绘的翼梁100可以用作飞行器(包括商用飞行器,例如构造成用于横穿海洋(例如横穿大西洋旅行)的商用飞行器)的机翼中的翼梁(主翼梁或其他翼梁)。尽管图3描绘了翼梁100的等轴测视图,但是要注意的是,图3中描绘的渐缩并非由于绘图呈现技术(近大远小)。即,H1大于H2和/或H1与H2的比率大于1.0。(在替代性实施方案中,H1与H2的比率可以小于1.0。这些尺寸是出于呈现示例性框架的目的而提供的,其中,详述的教导的实施方案应用于某些示例性实施方案中。)
如可以观察到的,翼梁100包括主腹板110和两个翼板120和翼板130。出于描述的目的,翼板120被称为上翼板,而翼板130被称为下翼板。要注意的是,这种命名法仅由于图3中描述梁100的方式而使用。在一些实施方案中,翼板120可以为位于底部的翼板,而翼板130可以为位于顶部的翼板(即,使如图3中描绘的梁倒转)。
图4描绘了穿过翼梁100的近似纵向中心(如由图3的截面符号4-4所描绘的)截取的概念性的截面图。图4的截面视图为概念性的,这由于其仅出于图示的目的而以放大的形式呈现翼梁100的部件。即,翼梁100的实际截面在至少某些实施方案中是不同的。
如可以观察到的,主翼梁腹板110为大致平面的。即,在示例性实施方案中,主翼梁腹板110与平面110A大致平行。就“大致平面的”来说,其意味着腹板110的整体几何结构以平面的形式延伸,而不管可能由于制造梁而存在一些轮廓/或轻微弯曲或者可能由于设计而有少量的腹板的弯曲——总体上,腹板将被认为是大致平面的。
图4包括标识符121和标识符131,标识符121和标识符131分别与翼板120和翼板130的过渡区对应,在过渡区处,翼梁从主腹板110过渡到翼板120和翼板130的平面部分。如从附图中可以观察到的,过渡区为其中翼板包括弯曲圆角部的区域,该弯曲圆角部从腹板110的平面部分延伸。在示例性实施方案中,这些弯曲圆角部是由层状的复合材料的方向的改变产生的,层状的复合材料的方向的改变是由使得连接至腹板的翼板的建立的制造过程产生的。在图4的实施方案中,上翼板120具有外翼板圆角部123和内翼板圆角部122,而下翼板130具有外翼板圆角部133和内翼板圆角部132。对翼梁110而言,外圆角部分别起始于过渡区121和过渡区131的与腹板110相邻的部分处。内圆角部也起始于过渡区处,其可以与过渡区121和过渡区131至少沿竖向方向(相对于图4)局部对准,或者也可以与前述过渡区域没有至少沿竖向方向局部对准。例如,所述圆角部半径可以为大约1英寸至大约4英寸。
在这方面,要注意的是,本文详述的翼梁的实施方案为复合翼梁。仅通过示例的方式而非通过限制的方式,在示例性实施方案中,复合翼梁由石墨纤维的层制成。替代性地,复合翼梁由玻璃纤维(玻璃纤维,Kevlar等)的层制成。按照这些原则,要注意的是,腹板与翼板之间的前述过渡区对每一层来说可为局部的。即,在示例性实施方案中,参照图4,一层纤维的过渡区的竖向位置可以与另一层纤维的过渡区的竖向位置不同。
图5描绘了翼梁110的一部分110B的概念性视图。如图4中所示出的,该部分对应于图4的截面的大约中心处的沿逆时针方向转动90°后的部分(即,部分110B在图4中具有竖向取向——其在图5中出于讨论的目的而水平地呈现)。如可以观察到的,在示例性实施方案中,该部分110B包括四个纤维层:层111、层112、层113和层114。这些层以一层在其他层的顶部上(或者更准确地,相对于图4的参考的框架,一层挨着另一层)的方式定位。要注意的是,翼梁的实施方案可以包括比图5中描绘的层更多的层或更少的层(如上文所提到的,图5出于概念性的目的而呈现)。
在示例性实施方案中,图5的层表示相对于彼此以不同的纤维取向“叠铺”的纤维材料的层,但是在替代性实施方案中,一个或更多个层的纤维的取向可以与一个或更多个其他层的取向相同。
在这方面,在示例性实施方案中,纤维层包括单个层片,该层片构成相应的层的带。在示例性实施方案中,所述层利用自动纤维布置(AFP)机来铺设。仅通过示例的方式而非通过限制的方式,示例性实施方案可以包括制造动作,该制造动作需要同时地或单独地或者成组地铺设32个单个层片以构成带(带可以为8英寸带、16英寸带等)。在至少某些实施方案中,层片的延伸方向/构成给定层的纤维的方向与相邻的层片/纤维局部平行。在示例性实施方案中,复合层片以使得它们遵循复合表面(例如所述层被堆叠在工装模型或工装模具的表面上)上的自然路径的方式被应用。构成腹板的部分的纤维的通用矢量限定出纤维的取向(即使纤维的取向在翼板起始之处的过渡区处改变也是如此)。在这方面,具有与翼梁100的翼展方向的长度128(参见图3)的方向(相对于机翼从舱内至舱外的方向或从舱外至舱内的方向)平行的延伸矢量的总体纵向方向的层片被称为零度层片,意味着与翼梁的翼展方向的长度的方向垂直的通用矢量被称为90度角层片等。
更特别地,现在参照图6,在一些实施方案中,梁100的纤维层的纤维的取向由在本文中所称的通用轴线系统来限定,该通用轴线系统由第一坐标系140表示。在示例性实施方案中,通用轴线系统为使得坐标系的零度矢量与上翼板120与下翼板130之间的平均矢量平行的通用轴线系统。在图6中,线159为线129与线139的平均线,线129和线139为上翼板与下翼板的平均矢量(该平均矢量在翼板的延伸方向没有偏向的情况下可以为精确矢量),其中,线129与线139之间的角度被称为渐缩角(仅通过示例的方式而非通过限制的方式,该渐缩角在示例性实施方案中可以大约为八(8)度)。
图7描绘了相对于第一通用轴线系统具有0°纤维取向的纤维(即,与由第一坐标系140的0°符号表示的矢量平行的纤维)以及因此与上翼板120与下翼板130之间的平均矢量(图7的线159)平行的纤维。在示例性实施方案中,图7描绘了由单个层片151(图7中表示了三个单个层片151)构成的纤维的第一层(例如,图5的层111至层114中的一层)。
如可以观察到的,与上翼板和下翼板相邻的层片151并没有延伸梁的全部长度(梁的全部翼展)。在至少某些示例性实施方案中,这是由于AFP机不能在翼板圆角部上铺设0°层片和/或由于偏斜角引起层片的扭曲/层片上不能接受的应力。
参照图7的实施方案,尽管所有的层片起始于梁的根部处,这些层片151在到达梁的稍端之前终止。在至少某些实施方案中,这由于梁渐缩的事实而具有实用价值,并且这避免了由于圆角部在层的过渡区处开始而可能出现的偏斜。然而,可以观察到的是,该实施方案在翼板圆角部处并不遵循层片的自然路径。在某些示例性实施方案中,在上翼板和/或下翼板的平均矢量周围会排列有薄弱区域。在不受理论的约束的情况下,这可能是由于层片如图7中所示的终止而引起的。
相反地,图8描绘了层111的替代性布置,其中,纤维相对于139和129而言具有不同的0°纤维取向。在示例性实施方案中,第二通用轴线系统为使得两个零度矢量分别与上翼板120和下翼板130的平均矢量平行(再一次地,平均矢量在翼板的延伸方向没有偏向的情况下可以为精确矢量)。如可以观察到的,与上翼板120和下翼板130相邻的层片151延伸了梁的全部长度(梁的全部翼展),但是中部处的层片151并没有延伸梁的全部长度。参照图8的实施方案,尽管所有板层均起始于梁的根部,但是部分层片151在到达梁的稍端之前终止。在至少某些实施方案中,这由于梁渐缩的事实而有实用价值,并且这允许层片遵循其相应的上翼板取向和下翼板取向。然而,在不受理论的约束的情况下,如可以观察到的,由于翼板的平均矢量(由线159表示)周围排列的层片并没有延伸梁的全部长度并且终止于近似排列在平均矢量上的位置处,因此在由图8呈现的层中会具有沿着平均矢量而集中的薄弱区域(该薄弱区域通过示例的方式被描绘成椭圆800内的区域)。
图9A呈现了梁110的示例性层,并且描绘了相对于第一通用轴线系统具有90°纤维取向的纤维150(即,与由第一坐标系140的90°符号140A表示的矢量平行并且与由第一坐标系140的0°符号140B表示的矢量垂直的纤维)并且因此与上翼板120与下翼板130之间的平均矢量(图9A的线159)垂直的纤维。在图9A的实施方案中,90°层片倾斜地偏斜以遵循其翼板圆角部周围的自然路径。
如上文所提到的,梁100的层可以包括具有不同取向的纤维。在这方面,尽管图7至图9A仅分别地描绘了零度纤维和九十度纤维(相对于梁的纵向方向),但是其他层150可以使纤维以相对于相关轴线系统的不同的度数成角度。仅通过示例的方式而非通过限制的方式,纤维可以以相对于系统的纵向轴线的±45°、±30°、±60°等大致成角度。在示例性实施方案中,任何特定的层150的纤维可以以相对于梁的纵向轴线的0.1度步进值在0至90的范围内(例如,+10、-7.6、±43.9°、-89.0°至+55.7°)以±角度成角度。
要注意的是,图7至图9A的纤维会经历在上翼梁翼板和/或下翼梁翼板120/130处出现纤维偏斜的情形,因此形成了下述区域:梁在该区域的强度不如在不发生纤维倾斜的情况的区域强。在示例性实施方案中,基于第一通用轴线系统140定向的纤维150可以相对于梁翼板120/130偏斜了梁的渐缩角的大约一半(例如,在梁的渐缩角为8°的实施方案中大约为4°)。在这方面,偏斜会导致层片条的一侧折叠在其自身上和/或层片的一侧未粘附于下面的层。
图9B描绘了翼梁100的一部分的仰视图的概念性视图,从而详述了图9A的层的层片150。更具体地,图9B描绘了底部翼板130,其中,翼梁部件的剩余部分被底部翼板遮挡。图9B描绘了从翼梁的平面腹板延伸至翼板的边缘139的绕过渡区卷绕的层片。如可以观察到的,层片151以一个倾斜角度相对于底部翼板130的延伸的翼展方向/边缘139的延伸方向(出于概念性图示的目的以放大的方式描绘)延伸。因此,层片151延伸的局部方向相对于翼板130的延伸128的翼展方向/相对于边缘139的延伸方向偏斜。要注意的是,图9B还概念性地描绘了顶部梁的层片的布置(即,在附图标记130由附图标记120替换的情况下,图9B将描绘图9A的梁1000的一部分的俯视图,尽管层片的延伸的相对方向可能不同)。
图10至图16呈现了梁的纤维层的替代性实施方案,其中,将在下文对如由附图标记不同地引用的纤维的取向进行详细描述和/或纤维的空间范围与上文详述的纤维的空间范围不同。在这方面,存在具有下述梁的实施方案:所述梁具有以下纤维层:该纤维层不具有图7至图9B的特征中的任何一个特征或更多特征或全部特征。
返回参照图3,如上文所提到的,图3描述了翼梁1000。除了一个或更多个纤维层的层片取向不同之外,翼梁1000对应于翼梁100,现在将进行详细描述。即,尽管翼梁100利用了根据图7至图9B中的一个或更多个或全部的纤维层,但翼梁1000利用了对应于下文的特征的一个或更多个的纤维层。图10描绘了一层复合渐缩翼梁1000,复合渐缩翼梁1000具有腹板110以及该腹板的相对两侧上的两个翼板120和130(外几何结构/整体几何结构与上面详的述翼梁100基本相同-包括相同,翼梁1000可以用作图1的翼梁10中的翼梁100和/或用于翼梁100的任何其他用途)。正如翼梁100一样,各个翼板的延伸方向相对于彼此倾斜地成角度(例如,对于翼梁100,两个翼板的延伸方向之间的角度为8°)。然而,如可以观察到的,翼梁1000具有由层片1151构成的纤维层,层片1151在翼板和腹板的相应的过渡区处实际上垂直于各个翼板120和翼板130的纵向延伸方向,如由坐标系1141示出的,坐标系1141包括两个零度矢量,所述两个零度矢量分别与上翼板120和下翼板130的平均矢量平行(所述两个零度矢量在翼板的延伸方向没有偏向的情况下可以为精确矢量)。
更特别地,在示例性实施方案中,纤维的层片路径引导成使得它们遵循翼板圆角部周围的自然路径,或者相对于参照图9A的情况至少引导成更接近遵循其翼板圆角部周围的自然路径,并且因此垂直于相应翼板的延伸方向/或至少垂直于局部过渡区的延伸方向(或至少相对于参照图9A的情况更接近垂直)。在示例性实施方案中,这可以减少和/或消除上文提到的纤维偏斜。在示例性实施方案中,这可以防止层片条的一侧在其自身上折叠和/或一层与另一层在过渡区处分开。
如从图10可以观察到的,当路径其从底部翼板130越过翼梁1000的腹板110的平面而循弧线行进至顶部翼板120时为弯曲的(或从顶部翼板120越过翼梁1000的腹板110的平面而循弧线行进至底部翼板130)。通过这种方式,参照图11——图11对应于图4,其中,在图11上具有不同的附图标记,层片如由箭头1190示出的从底部翼板的边缘以相对于底部翼板的边缘的垂直角度/相对于底部翼板延伸的翼展方向的垂直角度越过底部翼板的实际宽度延伸。随后,如由箭头1191所示出的,层片绕过渡区131弯曲至翼梁1000的腹板110,仍然实际上垂直于底部翼板130的边缘/实际上垂直于底部翼板(或至少相应的过渡区)的延伸方向。在梁的腹板部分处,如由箭头1192所示出的,层片以大致平面的方式越过腹板延伸至上翼板的过渡区。然而,随着层片延伸越过腹板,层片如图10中示例性示出的(相对于图11的截面的平面,从图的平面向外和/或进入图的平面中/朝向和/或远离图的观察者)弯曲,使得在层片到达上腹板的过渡区时,层片实际上垂直于上翼板的延伸方向。如由箭头1193所示出的,层片(相对于图11的截面的平面)以弯曲的方式延伸通过过渡区而垂直于上翼板翼展的延伸方向,直到到达上翼板的平面部分为止,并且随后如由箭头1194所示出的,延伸至上翼板的边缘,仍然垂直于上翼板所述翼展的延伸方向/垂直于上翼板的边缘。
要注意的是,尽管根据起始于下翼板并终止于上翼板的层片应用(对于铸型或对于纤维的先前的层而言,视情况而定)对刚刚详述的实施方案已经进行了描述,但在替代性实施方案中,层片应用也起始于上翼板处并终止于下翼板处。
在示例性实施方案中,由于层片(例如,层片)遵循翼板圆角部的自然路径,因此,与图9A中所描绘的实施方案的类似的整体纤维取向相比,在某些实施方案中消除了、或者至少减小了上翼梁翼板和/或下翼梁翼板处的纤维偏斜。
图12描绘了翼梁1000的一部分的仰视图的概念性视图,从而详述了图10的层片1151。更具体地,图12描绘了从底部向上朝向底部翼板130看的视图,其中,翼梁的剩余部分被底部翼板遮挡。在这方面,除了层片1151与层片151的不同取向之外,图12相当于图9B。图12描绘了从翼梁的平面腹板延伸至翼板的边缘1139的围绕过渡区卷绕的层片。如可以观察到的,层片1151以相对于底部翼板130的延伸的翼展方向的垂直角度/相对于边缘1139的延伸方向的垂直角度延伸。因此,层片1151的局部延伸方向相对于翼板延伸的翼展方向实际上并不偏斜。要注意的是,图12还概念性地描绘了上翼板的层片的布置(即,图12还描绘了图10的翼梁1000的一部分的俯视图)。
如上文所提到的,图10中描绘的层片1151的层为弯曲的。因此,图10呈现了复合渐缩翼梁1000,其中,构成第一层的纤维的相应的纵向轴线999在纤维的长度的至少大部分上是弯曲的,该第一层至少大致位于翼梁的主腹板的表面上/在翼梁的主腹板的表面上延伸。
要注意的是,在图11的至少某些实施方案中,图11中描绘的纤维层的层片1151以具有大致恒定的半径的曲线延伸越过腹板110,随着该曲线从底部翼板130延伸至顶部翼板120。也就是说,在替代性实施方案中,随着该曲线从底部翼板130延伸至顶部翼板120,纤维层的层片以具有复合半径的曲线延伸越过腹板110。仅通过示例的方式而非通过限制的方式,该曲线可以为椭圆形的或抛物线形的或使本文详述的教导及其变型能够实施的任何其他类型的曲线。实际上,在至少某些实施方案中,可以在底部翼板与顶部翼板之间具有层片的直线部分。在一些实施方案中,层片可以蜿蜒曲折(meander)。即,相对于梁的一个纵向端部(即,更短的端部——图10的右边的一侧),层片可以具有凸的部分和凹的部分(然而,图10的层片1151的曲线相对于梁的一个端部全部为凸的,而相对于梁的另一端部全部为凹的)。在一些实施方案中,弯曲存在于上翼板与下翼板之间的层片的全部长度上,而在一些实施方案中,弯曲存在于少于该全部长度(例如,大致所有、大部分等)上。可以在至少某些实施方案中使用在过渡区处/在梁处导致上述垂直矢量的层片1151的任何类型的弯曲或轨迹。
因此,在图10的视图中,在示例性实施方案中,梁1000包括第一翼板(上翼板120或下翼板130),第一翼板具有将翼梁的主腹板110连接至第一翼板的第一翼板圆角部(122/123/132/133)。正如上文的实施方案一样,第一翼板沿着梁的至少一部分在梁的纵向翼展方向上延伸。构成第一层的纤维的纵向轴线999在第一翼板圆角部处的局部方向相对于第一翼板的总体延伸方向实际上为90度。
因此,在示例性实施方案中,梁1000包括下述层片:所述层片在一方面或更多方面上与图9A和/或图9B的层片不同/所述层片不包括图9A和/或图9B的层片的一方面或更多方面(例如偏斜特征、相对于翼板方向的倾斜角度特征等)。
图13描绘了梁1000的另一层(例如,图5的层111至层114中的一者)。更具体地,图13中描绘的层直接设置在图10中描绘的第一层上并且在图10中描绘的第一层紧上方,尽管在替代性实施方案中,该层、或更准确地具有图13的纤维取向的层可以定位于与图10的层对应的层的上方和/或下方。如可以观察到的,第二层的层片具有相应的直的纵向轴线。多个层片形成的第一层片1152A在底部翼板130和腹板110的相应的过渡区处实际上与底部翼板130的延伸方向平行。多个层片形成的第二层片1152B在翼板120和腹板110的相应的过渡区处实际上与上翼板120的延伸方向平行。位于第一层片1152A与第二层片1152B之间的多个层片中的大多数(包括全部)以与彼此不同的倾斜角以及与层片1152A和层片1152B的延伸方向不同的相应的倾斜角延伸。在示例性实施方案中,不同的相应的倾斜角累积形成具有相对于相应的翼板的前述平行特征的层片1152A和层片1152B。在示例性实施方案中,在相应的层片的纵向轴线相对于图13的图推向右的情况下,纵向轴线将在大约同一焦点处相交。然而,在替代性实施方案中,这些外推的轴线可以在两个或更多个焦点处相交。
在示例性实施方案中,层片的纵向轴线相对于与翼板中的一个翼板平行的层片的延伸方向的角度/相对于翼板的相应的过渡区的延伸方向的角度大致对应于以下等式:
角度(层片#)=(渐缩角)(层片#/平行层片之后的全部层片)
其中,“角度(层片#)”对应于从基部层片(与翼板平行的层片中的一个层片——层片1152A或层片1152B中的一个)具有顺序编号的整数地增大的层片的角度,“渐缩角”为梁的渐缩角,“层片#”为刚刚提到的层片的数字,以及“平行层片之后的全部层片”为不包括基部层片(与角度被测量的层片平行)的层片的总数。
例如,在与给定的翼板/过渡区平行的层片之后具有20个层片(将对应于总计21个层片)并且渐缩角为8°的情况下,从平行层计数但是不包括平行层片(例如,层片1152A或1152B中的一个)的第10层片的角度将大约为4°。第20层片——对应于与另一翼板/另一过渡区的平行的层片(例如,在与翼板/过渡区平行的层片为所使用的数字1152A的情况下,第20层片将为层片1152B)——的角度为大约对应于梁的渐缩角的8°(大约8°包括8°),从而证实上述等式。
在至少某些示例性实施方案中,图13中描绘的层片之间的倾斜角是相同的。也就是说在替代性实施方案中,至少对某些层片来说,层片之间的倾斜角可以是不同的。可以在至少某些实施方案中使用能够使本文详述的教导及其变型得以实施的任何布置。
如可以观察到的,图13的层片并非全部为相同的长度。特别地,图13中描绘的第二纤维层的层片具有第一层片1152X以及第二层片1152Y和1152Z,第一层片1152X延伸了梁的全部长度,第二层片1152Y和1152Z延伸了梁的局部长度。在根据图13的布置使纤维成角度的示例性实施方案中,如可以观察到的,第一层片和第二层片相对于梁1000的弦方向上(顶部至底部)的位置大致均匀地分散。
图14描绘了翼梁1000的一部分的仰视图的概念性视图,从而详述了图13中的一些层片1152。更具体地,除了不同的层之外,图14对应于图12并描绘了底部翼板,其中,梁的剩余部分被底部翼板遮挡(腹板位于顶部处)。在这方面,除了层片1151与层片1152的不同取向之外,图14相当于图12。图14描绘了绕过渡区卷绕的层片,尽管层片的弯曲对应于层片的与纵向方向相反的横向方向。如可以观察到的,层片1152以与底部翼板130的延伸的翼展方向平行/边缘1139的延伸方向平行的方式延伸。因此,层片1151的局部延伸方向相对于翼板延伸的翼展方向实际上并不偏斜。要注意的是,图14概念性地代表了顶部梁的层片的布置(即,图14还描绘了图13的梁1000的一部分的俯视图)。
因此,在图13的视图中,在示例性实施方案中,梁1000包括主腹板110和第一翼板(顶部翼板120或底部翼板130),第一翼板具有将主腹板110连接至第一翼板的第一翼板圆角部,第一翼板沿着梁的至少一部分在梁的纵向翼展方向上延伸。在第一翼板圆角部处构成第一层的纤维的纵向轴线的局部方向相对于第一翼板的总体延伸方向大约为零度,并且这些纤维为弯曲的。
因此,在图13的视图中,在示例性实施方案中,翼梁1000包括在一方面或更多方面上与图7和/或图8的层片不同的层片/包括不具有图7和/或图8的一方面或更多方面上的层片。
在示例性实施方案中,在图13的视图中,由于层片几乎彼此平行和/或由于层片之间的相对角度最小和/或实际上恒定和/或层片之间的不连续大致均匀地分散,因此,零度层的强度相对于在纤维定向在根据图7或图8(其中,如上文详述的,在图8中具有大致平行于线159延伸的薄弱的区域800)的层上的情况下的强度更加均匀地分布。
图15描绘了纤维层的替代性实施方案,该纤维层可以位于本文详述的任何其他层的上方和/或下方。由于纤维的总体取向相对于纵向方向/梁的翼展方向延伸成倾斜角,因此该层相当于一个“倾斜角度”层。在图15中描绘的实施方案中,由于纤维的总体方向相对于梁的纵向方向/翼梁的翼展方向以大约45°角延伸,因此该层相当于一个45°层。在图15中,其中描绘的纤维层由倾斜角的层片1153构成,倾斜角层片1153具有相对于图10的层片的相应的局部方向分量倾斜的局部方向分量。
在图15的实施方案中,该特征通过使层片1153在梁的腹板的平面内弯曲而实现。在图15中描绘的示例性实施方案中,层片1153具有遵循弧线998的纵向轴线。在示例性实施方案中,图15中描绘的层的所有层片均具有遵循弧线998的纵向轴线。在示例性实施方案中,弧线998为具有恒定半径的弧线,而在替代性实施方案中,弧线998为复合曲线(抛物线曲线、椭圆曲线等)。可以在至少某些实施方案中使用任何使本文详述的教导及其变型能够得以实施的弯曲。
在图15中描绘的实施方案中,局部方向分量在大致所有的局部位置(包括所有的位置)处相对于图10和/或图13(和/或图7、图8和/或图9)的层片的相应的局部方向分量倾斜。在示例性实施方案中,倾斜角为45°(或如图16中描绘的-45°,图16中描绘了可以位于图10的层和/或本文详述的任何其他层及其变型的上方和/或下方的另一层,如以下将详述的)。
图16描绘了纤维层的另一替代性实施方案,该纤维层可以位于本文详述的任何其他层的上方和/或下方。由于纤维的总体方向相对于纵向方向/翼梁的翼展方向延伸成倾斜角度,因此该层相当于一个“倾斜角度”层。在图16中描绘的实施方案中,由于纤维的总体方向相对于纵向方向/梁的翼展方向以大约-45°角(或135°角)延伸,因此该层相当于-45°层。在图16中,其中描绘的纤维层由倾斜角层片1154构成,倾斜角层片1154具有与图10和/或图13的层片的相应的局部方向分量倾斜的局部方向分量。
在图16的实施方案中,该特征通过使层片1156在梁的腹板的平面内弯曲而实现。在图16中描绘的示例性实施方案中,层片1154具有遵循弧线997的纵向轴线。在示例性实施方案中,图16中描绘的层的所有层片均具有遵循弧线997的纵向轴线。在示例性实施方案中,弧线997为恒定半径的弧线,而在替代性实施方案中,弧线997为复合曲线(抛物线曲线、椭圆曲线等)。可以在至少某些实施方案中使用任何使本文详述的教示及其变型能够得以实施的弯曲。
在图16中描绘的实施方案中,局部方向分量在大致所有的局部位置(包括所有的位置)处相对于图10和/或图13(和/或图7、图8和/或图9)的层片的相应的局部方向分量倾斜。在示例性实施方案中,倾斜角为-45°。
要注意的是,在替代性实施方案中,可以在倾斜角层中使用其他的倾斜角。即,任何特定的层的纤维的纵向方向可以以0.1度步进值的形式在0至90的范围内(例如,+10、-7.6、±43.9°、-89.0°至+55.7°)以±角度成角度。在示例性实施方案中,对于大致所有位置而言,这可以导致这些层与对应于图10的层之间的层片取向的相对角度是相同的。
在示例性实施方案中,与具有通过通用轴线系统——该通用轴线系统用于定向图7和图9A的层片——定向的相对通用轴线系统相同的共同倾斜角度的层片相比,图15和图16的层片1153/1154的取向减少了翼板圆角部周围的自然路径的偏斜,层片1153/1154具有与弧线998和弧线997分别平行的相应的纵向轴线。
因此,在图15和/或图16的视图中,在示例性实施方案中,梁1000包括主腹板110和第一翼板(顶部翼板或底部翼板120/130),第一翼板具有将主腹板110连接至第一翼板的第一翼板圆角部,第一翼板沿着梁的至少一部分在梁的纵向翼展方向上延伸。在第一翼板圆角部处的构成第一层的纤维纵向轴线的局部方向相对于第一翼板的总体延伸方向大约成45度,并且这些纤维为弯曲的。
因此,在示例性实施方案中具有由多个纤维层构成的示例性梁。参照图5,第一层111可以与由图10描绘的层对应,第二层112可以与由图13描绘的层对应,第三层113可以与由图15描绘的层对应,并且第四层114可以与由图16描绘的层对应。也就是说,在替代性实施方案中,所述层可以将该顺序混排。仅通过示例的方式而非通过限制的方式,第一层111可以与由图10描绘的层对应,第二层112可以与由图15或由图16描绘的层对应,第三层113可以与由图13描绘的层对应,并且第四层114可以与由图15或图16中的另一者描绘的层对应。在一些实施方案中,可以具有更少的层或额外的层。可以在至少某些实施方案中使用任何使本文详述的教导及其变型能够在诸如梁之类的结构部件中得以实施的层的布置。还要注意的是,在至少某些实施方案中,图10至图16的不同层可以与图7至图9B的不同的层一起使用。因此,在示例性实施方案中具有下述梁:所述梁具有下述层,所述层包括下述层片:所述层片在一方面或更多方面上与图7至图9B中的一个层片或更多个层片不同/所述梁并不包括图7至图9B中一者或更多者的层片的一个或更多个方面,也不包括含有下述层片的层:所述层片与图7至图9B中的一者或更多者的层片的一方面或更多方面相同和/或包括图7至图9B中的层片的一方面或更多方面。
在某些示例性实施方案中具有制造复合渐缩梁的示例性方法,如以下将详述的。在示例性实施方案中,第一纤维层铺设成使得第一部件大致在第一平面内延伸(例如,翼板120的平面),并且第二部件大致在第二平面内延伸(例如,腹板110的平面),并且第三部件大致在第三平面内延伸(例如,翼板130的平面)。该层铺设成使得第一过渡区位于第一部件与第二部件之间并以至少第一大致线性的方式延伸。该层还铺设成使得第二过渡区位于第二部件与第三部件之间并以至少第二大致线性的方式沿与第一大致线性的方式不同的方向延伸。仅通过示例的方式而非通过限制的方式,这些过渡区可以与上文详述的过渡区123和过渡区133对应。
该示例性方法还包括:将第一层的纤维的层片引导成在第一过渡区123处实际上垂直于第一过渡区123的延伸方向,并且在第二过渡区133处,实际上垂直于第二过渡区133的延伸方向。在示例性实施方案中,该方法的结果形成九十度层(例如,图10的层)。
在示例性实施方案中具有跟在刚刚详述的方法之后或在刚刚详述的方法之前(应认识到,刚刚详述的方法将在后面执行,并且因此对上面的方法来说仍然满足关键的所述取向)的方法,该方法需要在第一层上的第二层中铺设多个纤维(尽管在替代性实施方案中,该方法可以在上文详述的方法之前执行,在这种情况下,上文详述的方法需要将纤维铺设在由执行该方法而产生的层上。)以形成复合梁。第二层具有大致在第一平面内延伸的第四部件(对应于翼板120)、大致在第二平面内延伸的第五部件(对应于腹板110)以及大致在第三平面内延伸的第六部件(对应于翼板130),使得第四部件与第五部件之间的第三过渡区以至少第一大致线性的方式延伸,并且使得第五部件与第六部件之间的第四过渡区以至少第二大致线性的方式延伸。仅通过示例的方式而非通过限制的方式,这些第三过渡区和第四过渡区133可以与上文详述的过渡区123和过渡区133对应。
该方法还包括将第二层的纤维的层片引导成在第三过渡区处实际上与第三过渡区(第四过渡区)的延伸方向平行,并且在第四过渡区实际上与第四过渡区的延伸方向平行。在示例性实施方案中,该方法的结果形成零度层(例如,图13的层)。
在示例性实施方案中具有跟在刚刚详述的方法中的一者或两者之后或者在刚刚详述的方法中的一者或两者之前(其中,基于计划稍后执行的方法而建立取向)的方法,该方法需要在第一层上的另一层中和/或第二层上面铺设多个纤维(尽管在替代性实施方案中,该方法可以在上文详述的方法之前执行,在这种情况下,上文详述的方法需要将纤维铺设在由执行该方法而产生的层上。)。额外的层可以包括大致在第一平面内延伸的部件、大致在第二平面内延伸的部件以及大致在第三平面内延伸的部件,使得建立了相应的过渡区。在示例性方法中,该方法还包括将通过该方法建立的层的纤维的±45度层片引导成使得对于梁的大致所有的位置而言,该层的纤维的局部延伸方向相对于通过上述方法建立的第一层或第二层的纤维的局部延伸方向成(或者如果在该层的建立之前实施的情况下,将为大约45度)大约45度。在示例性实施方案中,重复该层以实现用于第一层或第二层中的另一者的前述角度取向。在一个例子中,所述方法包括:在所述第一层或所述第二层上方的第三层中铺设多个纤维以形成所述复合梁;将所述第三层(第二层)的所述纤维引导成±45度的层片使得对于所述梁的大致所有位置而言,所述第三层(第二层)的所述纤维的局部延伸方向相对于所述第二层的所述纤维的局部延伸方向为大约45度。
在示例性实施方案中,上文详述的方法中的一个或更多个或全部方法能够以自动的方式实施。仅通过示例的方式而非通过限制的方式,上文详述的方法中的一个或更多个或全部方法能够利用AFP机来执行。因此,在示例性实施方案中具有AFP机,该AFP机被编程以执行上文详述的方法中的一个或更多个或全部方法。仅通过示例的方式而非通过限制的方式,图17描绘了示例性装置1700,该示例性装置1700包括机器人装置1710和控制单元1720。控制单元1720容置在底架1730中,并且机器人装置1710连接至底架1730/从底架1730延伸。机器人装置1710还包括部件1740,部件1740与纤维敷贴器和/或纤维操纵器对应。在示例性实施方案中,控制单元构造成控制所述装置1700以执行本文详述的方法中的一者或更多者或全部和/或其变型。在示例性实施方案中,这通过控制单元控制机器人装置170以移动部件1740,从而将纤维层片施用在本文详述的层中来实现。
要注意的是,本文详述的任何方法作用与通过该方法制成的所得到的产品的公开对应。还要注意的是,本文详述的任何方法手段与构造成整体地或部分地自动执行该方法的装置的公开对应。特别地,本文详述的任何方法与具有构造成控制机器人装置以整体地或以部分地自动执行该方法的控制单元的装置的公开对应。
同样地,要注意的是,本文详述的任何结构与形成该结构的方法的公开对应,所述方法包括形成该结构的自动化方法。还要注意的是,本文详述的任何结构与构造成整体地或以部分的自动形成该结构的装置的公开对应。
因此,在至少某些实施方案中,存在具有渐缩机翼的飞行器例如商用客运飞行器。在实施方案中,该飞行器可以与上文论述的图1的飞行器1对应。在该示例性飞行器1中,机翼14的上蒙皮26和下蒙皮27在翼展方向99上并不平行,并且复合梁例如复合梁1000位于机翼14的上蒙皮26与下蒙皮27之间。在示例性实施方案中,梁的上翼板直接地或者间接地连接至机翼的上表面,并且梁的下翼板直接地或者间接地连接至机翼的下表面。梁的渐缩的角度为大约8°,但是在替代性实施方案中,渐缩的角度可以大于或小于8°。此外,梁可以为复合渐缩梁,其中,梁的一部分以第一角度渐缩,而梁的另一部分以与第一角度不同的第二角度渐缩。在至少某些示例性实施方案(例如,诸如利用图10至图16的实施方案的那些实施方案)中,与至少相对于利用其他实施方案(例如,图7至图9B的实施方案,其中,层的层片基于通用轴线系统)相比,利用本文详述的教导及其变型,可以在某种程度上减小利用编织纤维、单向带、滑动带和/或两种材料制造梁的分析和/或制造困难。在示例性实施方案中,通过根据图10至图16中的详述引导纤维路径,堆积全部层片,至少与使纤维路径根据图7至图9B详述的来引导的情况相比,该结果更接近可以用来获得梁的结构性能的有关的试验和分析模型。这由于其会改变抵抗扭曲的能力(柱状扭曲和/或板状扭曲等)而能够具有实用性。这能够具有在剪切加载阻力(例如增大的剪切阻力)方面的实用性。此外,实施方案能够在减小孔、拐角等处的应力集中和/或应变集中方面具有实用性。所有这些均是相对于不存在本文详述的教导中的至少某些的情况而言的。
仅通过示例的方式而非通过限制的方式,本文所详述的至少教导能够使层片叠铺在现有的测试数据的限定参数的范围内。在示例性实施方案中,至少在利用图10至图16的层的梁中,与利用图7至图9B的实施方案相比而言,这由于其使得对所产生的梁的强度性能的改进了的理解而可以具有实用性。在示例性实施方案中,与利用根据图7至图9B的层来生产类似的梁相关联的时间和/或成本相比,可以减小与利用根据图10至图16的层来生产梁相关联的时间和/或成本。在示例性实施方案中,与利用根据图7至图9B的层生产类似的梁相比,可以减小利用根据图10至图16的层的梁所获得的重量。
在示例性实施方案中,将九十度层的纤维引导成实际上垂直于上翼板和/或下翼板(例如根据图10)允许纤维在翼板半径处遵循其自然路径。至少与在不存在本文详述的教导的情况相比,这能够使翼板构造成可以承载增大的燃料压力载荷。
在示例性实施方案中,将零度层的纤维引导成实际上与上翼板和下翼板(例如图13的取向)平行可以允许将纤维连续铺设在翼板半径上,与导致实践图7的纤维取向的情况相比,从而仅通过示例的方式而非通过限制的方式,减少了扭曲问题和/或改进了用于机翼弯曲载荷的翼梁翼板。
尽管上文已描述了本发明的各种实施方案,但应当理解的是,它们仅通过示例而非限制的方式呈现。对相关领域中的熟练技术人员而言将明显的是,可以在不背离本发明的精神和范围的情况下做出在形式和细节方面的各种改变。
Claims (25)
1.一种结构部件,包括:
复合渐缩翼梁,所述复合渐缩翼梁包括第一纤维层和主腹板,其中构成第一层的纤维的相应的纵向轴线在所述纤维的相应的长度的至少大部分上是弯曲的,所述构成第一层的纤维的相应的纵向轴线至少大致位于与所述翼梁的所述主腹板对应的平面上。
2.根据权利要求1所述的结构部件,其中所述梁包括第一翼板,所述第一翼板具有第一翼板圆角部,所述第一翼板圆角部将所述梁的所述主腹板连接至所述第一翼板,所述第一翼板在所述梁的纵向方向上沿着所述梁的至少一部分延伸,其中,构成所述第一层的所述纤维在所述第一翼板圆角部处的所述纵向轴线的局部方向相对于所述第一翼板的总体延伸方向实际上为90度。
3.根据权利要求1所述的结构部件,其中所述梁包括主腹板和第一翼板,所述第一翼板具有第一翼板圆角部,所述第一翼板圆角部将所述主腹板连接至所述第一翼板,所述第一翼板在所述梁的纵向方向上沿着所述梁的至少一部分延伸,其中,构成所述第一层的所述纤维在所述第一翼板圆角部处的所述纵向轴线的局部方向相对于所述第一翼板的总体延伸方向为大约45度。
4.根据权利要求1所述的结构部件,其中所述梁包括主腹板和第一翼板,所述第一翼板具有第一翼板圆角部,所述第一翼板圆角部将所述主腹板连接至所述第一翼板,所述第一翼板在所述梁的纵向方向上沿着所述梁的至少一部分延伸,其中构成所述第一层的所述纤维在所述第一翼板圆角部处的所述纵向轴线的局部方向相对于所述第一翼板的总体延伸方向实际上为0度。
5.根据权利要求1所述的结构部件,其中所述梁包括第二翼板,所述第二翼板具有第二翼板圆角部,所述第二翼板圆角部将所述主腹板连接至所述第二翼板,所述第二翼板在所述梁的纵向方向上沿着所述梁的至少一部分延伸,其中,构成所述第一层的所述纤维在所述第二翼板圆角部处的所述纵向轴线的局部方向相对于所述第二翼板的总体延伸方向为大约90度,其中第一翼板的延伸方向相对于所述第二翼板的所述延伸方向成非零度角。
6.根据权利要求1所述的结构部件,其中所述梁包括第二翼板,所述第二翼板具有第二翼板圆角部,所述第二翼板圆角部将所述主腹板连接至所述第二翼板,所述第二翼板在所述梁的纵向方向上沿着所述梁的至少一部分延伸,其中构成所述第一层的所述纤维在所述第二翼板圆角部处的所述纵向轴线的局部方向相对于所述第二翼板的总体延伸方向为大约45度,其中第一翼板的延伸方向相对于所述第二翼板的所述延伸方向成非零度角。
7.根据权利要求1所述的结构部件,其中所述梁包括第二翼板,所述第二翼板具有第二翼板圆角部,所述第二翼板圆角部将所述主腹板连接至所述第二翼板,所述第二翼板在所述梁的纵向方向上沿着所述梁的至少一部分延伸,其中构成所述第一层的所述纤维在所述第二翼板圆角部处的所述纵向轴线的局部方向相对于所述第二翼板的总体延伸方向实际上为0度,其中,第一翼板的延伸方向相对于所述第二翼板的所述延伸方向成非零度角。
8.根据权利要求1所述的结构部件,还包括第二层,其中构成所述梁的第二层的纤维的纵向轴线为弯曲的,其中构成所述第二层的所述纤维的所述纵向轴线的局部方向相对于构成所述第一层的所述纤维的所述纵向轴线的相应的局部方向为大约90度。
9.根据权利要求1所述的结构部件,还包括第二层,其中构成所述梁的第二层的纤维的纵向轴线为直的,其中构成所述第二层的所述纤维的所述纵向轴线的局部方向相对于构成所述第一层的所述纤维的所述纵向轴线的相应的局部方向为大约45度。
10.一种制造复合结构的方法,包括:
在第一层中铺设多个纤维以形成复合梁,其中,所述第一层具有第一部件、第二部件和第三部件,所述第一部件大致在第一平面内延伸,所述第二部件大致在第二平面内延伸,所述第三部件大致在第三平面内延伸的,使得所述第一部件与所述第二部件之间的第一过渡区以至少第一大致线性的方式延伸,并且使得所述第二部件与所述第三部件之间的第二过渡区以与所述第一大致线性的方式不同方向的至少第二大致线性的方式沿延伸,其中,
所述方法还包括:将所述第一层的所述纤维的层片引导成在所述第一过渡区处实际上垂直于所述第一过渡区的延伸方向并且在所述第二过渡区处实际上垂直于所述第二过渡区的延伸方向。
11.根据权利要求10所述的方法,还包括:
在所述第一层上方的第二层中铺设多个纤维以形成所述复合梁,其中,所述第二层具有第四部件、第五部件和第六部件,所述第四部件大致在所述第一平面内延伸,所述第五部件大致在所述第二平面内延伸,所述第六部件大致在所述第三平面内延伸,使得所述第四部件与所述第五部件之间的第三过渡区以至少所述第一大致线性的方式延伸,并且使得所述第五部件与所述第六部件之间的第四过渡区以至少所述第二大致线性的方式延伸,其中,
所述方法还包括:将所述第二层的所述纤维的所述层片引导成在所述第三过渡区处实际上与所述第三过渡区的延伸方向平行并且在所述第四过渡区处实际上与所述第四过渡区的延伸方向平行。
12.根据权利要求10所述的方法,还包括:
在所述第一层上方的第二层中铺设多个纤维以形成所述复合梁,其中所述第二层具有第四部件、第五部件和第六部件,所述第四部件大致在所述第一平面内延伸、所述第五部件大致在所述第二平面内延伸,所述第六部件大致在所述第三平面内延伸,使得所述第四部件与所述第五部件之间的第三过渡区以至少所述第一大致线性的方式延伸,并且使得所述第五部件与所述第六部件之间的第四过渡区以至少所述第二大致线性的方式延伸,其中,
所述方法还包括:将所述第二层的所述纤维的层片引导成±45度使得对于所述梁的大致所有的位置而言,所述第二层的所述纤维的局部延伸方向相对于所述第一层的所述纤维的所述局部延伸方向为大约45度。
13.根据权利要求12所述的方法,还包括:
在所述第一层或所述第二层上方的第三层中铺设多个纤维以形成所述复合梁,其中,所述第三层具有第七部件、第八部件和第九部件,所述第七部件大致在所述第一平面内延伸、所述第八部件大致在所述第二平面内延伸,所述第九部件大致在所述第三平面内延伸,使得所述第七部件与所述第八部件之间的第五过渡区以至少所述第一大致线性的方式延伸,并且使得所述第八部件与所述第九部件之间的第六过渡区以至少所述第二大致线性的方式延伸,其中,
所述方法还包括:将所述第三层的所述纤维的层片引导成±45度使得对于所述梁的大致所有位置而言,所述第三层的所述纤维的局部延伸方向相对于所述第二层的所述纤维的局部延伸方向为大约45度。
14.根据权利要求10所述的方法,其中:
所述第二部件对应于所述梁的本体,并且所述第一部件和所述第三部件对应于所述梁的翼板。
15.一种结构部件,包括:
复合渐缩翼梁,所述复合渐缩翼梁具有腹板和两个翼板,所述两个翼板位于所述腹板的相反的侧部上,所述复合渐缩翼梁具有由多个层片构成的第一纤维层,所述多个层片在所述翼板和所述腹板的相应的过渡区处实际上垂直于相应翼板的延伸方向,其中,相应的所述翼板的所述延伸方向相对于彼此形成斜角。
16.根据权利要求15所述的结构部件,包括:
所述复合渐缩翼梁,所述复合渐缩翼梁具有由多个层片构成的第二纤维层,其中所述第二层的所述层片具有相应的纵向轴线,所述相应的纵向轴线为直的,其中所述第二层的所述多个层片中的第一层片在一个所述翼板和所述腹板的第一过渡区处实际上与该一个翼板的相应的延伸方向平行,其中所述第二层的所述多个层片中的第二层片在另一个所述翼板和所述腹板的第二过渡区处实际上与该另一个翼板的相应的延伸方向平行,并且其中,所述第二层的所述多个层片中的位于所述第一层片与所述第二层片之间的大部分层片相对于彼此以及相对于所述第一层片和所述第二层片的延伸方向分别以斜角延伸。
17.根据权利要求15所述的结构部件,包括:
所述复合渐缩翼梁,所述复合渐缩翼梁具有由多个层片构成的第二纤维层,其中所述第二层的所述层片具有相应的纵向轴线,所述相应的纵向轴线为直的,其中所述第二层的所述多个层片中的第一层片在一个所述翼板和所述腹板的第一过渡区处实际上与该一个翼板的相应的延伸方向平行,其中所述第二层的所述多个层片中的第二层片在另一个所述翼板和所述腹板的第二过渡区处实际上与该另一个翼板的相应的延伸方向平行,并且其中,所述第二层的所述多个层片中的位于所述第一层片与所述第二层片之间的至少大部分层片相对于彼此以及相对于所述第一层片和所述第二层片的延伸方向以实际上相同的斜角延伸。
18.根据权利要求15所述的结构部件,包括:
所述复合渐缩翼梁,所述复合渐缩翼梁具有由多个层片构成的第二纤维层,其中所述层片具有相应的纵向轴线,所述相应的纵向轴线为直的,其中所述第二层的所述多个层片中的第一层片在一个所述翼板和所述腹板的第一过渡区处实际上与该一个翼板的相应的延伸方向平行,其中所述第二层的所述多个层片中的第二层片在另一个所述翼板和所述腹板的第二过渡区处实际上与该另一个翼板的相应的延伸方向平行,并且其中所述第二层的所述多个层片中的位于所述第一层片与所述第二层片之间的几乎全部层片相对于彼此以及相对于所述第一层片和所述第二层片的延伸方向分别以斜角延伸。
19.根据权利要求15所述的结构部件,其中所述翼梁具有由多个层片构成的第二纤维层,其中所述第二纤维层的所述层片具有第一层片和第二层片,所述第一层片在所述梁的全部长度延伸,所述第二层片在所述梁的部分长度延伸,其中所述第一层片和所述第二层片相对于所述梁的弦向方向上的位置大致均匀地分散。
20.根据权利要求15所述的结构部件,其中,所述第一层的所述层片以曲线的方式从所述第一翼板延伸越过所述腹板至所述第二翼板。
21.根据权利要求15所述的结构部件,其中,所述复合渐缩翼梁具有由倾斜角层片构成的第二纤维层,所述倾斜角层片具有相对于所述第一层的所述层片的相应的局部方向分量倾斜的局部方向分量。
22.根据权利要求16所述的结构部件,其中,所述复合渐缩翼梁具有由倾斜度层片构成的第三纤维层,所述倾斜度层片具有相对于所述第二层的所述层片的相应的局部方向分量倾斜的局部方向分量。
23.一种飞行器,包括:
机翼,所述机翼包括翼梁,所述翼梁对应于根据权利要求1所述的结构部件。
24.一种飞行器,包括:
机翼,所述机翼包括翼梁,所述翼梁对应于根据权利要求15所述的结构部件。
25.一种方法,包括:
通过制造机翼来建造飞行器,所述机翼通过借助于执行根据权利要求10所述的方法来制造翼梁而制造。
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