CN106965938A - 座椅导轨以及使用座椅导轨支撑座椅的方法 - Google Patents

座椅导轨以及使用座椅导轨支撑座椅的方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种座椅导轨以及使用座椅导轨支撑座椅的方法，该座椅导轨包括复合框架。复合框架包含两组具有不同取向的纤维。第一纤维可平行于导轨的主轴延伸，而第二纤维可在垂直于该轴的平面内延伸。可具体地选择这些纤维的各种特性，以使得框架在主轴方向上的机械强度大于在其它方向上的机械强度。换句话说，复合框架可具有各向异性的性能。该差异保证了在正常条件和极端条件两者期间提供足够的支撑。具体地，在正常操作条件期间，大部分载荷可竖直定向，而在极端条件下大部分载荷可水平定向。使复合框架的纤维取向与预期载荷的各个方向对准允许形成非常轻但具有充分支撑性的座椅导轨。

Description

座椅导轨以及使用座椅导轨支撑座椅的方法
技术领域
本申请涉及一种座椅导轨以及使用座椅导轨支撑座椅的方法。
背景技术
用于飞机和其它具有成排布置的多个座椅的交通工具中的传统座椅导轨通常由金属制成，诸如钢、铝或钛。个别金属构件可通过冲压、挤压、模切和其它金属加工技术形成。然后同一座椅导轨的不同金属构件可被焊接在一起形成最终的组件。因为在极端操作条件期间，诸如在飞机的紧急迫降期间，座椅导轨承受相当大的载荷，所以复合结构不用于座椅导轨。此外，座椅导轨一般具有多个允许座椅被定位在不同位置处的大的开口。这些开口造成复合材料中纤维不连续。传统金属座椅导轨还具有尖锐拐角和急转(tight)半径，在没有大量努力的情况下用复合材料不可复制该尖锐拐角和急转半径。但是，金属具有各向同性的机械性能，这对于在不同方向承受基本上不同载荷的结构(诸如座椅导轨)来说是不希望的。复合结构可形成有各向异性的性能，其可针对具体载荷具体定制。
发明内容
提供了包括复合框架的座椅导轨和制造该座椅导轨的方法。复合框架包括两组具有不同取向的纤维。第一纤维可平行于导轨的主轴延伸，而第二纤维可在垂直于该轴的平面内延伸。可具体地选择这些材料的各种特性，以使得框架在主轴方向上的机械强度大于在其它方向。换句话说，复合框架可具有各向异性的性能。该差异保证了在正常条件和极端条件两者期间提供足够的支撑。具体地，在正常操作条件期间，大部分载荷可竖直定向，而在极端条件下大部分载荷可水平定向。使复合框架的纤维取向与预期载荷的各个方向对准(align)允许形成非常轻但具有充分支撑性的座椅导轨。
在一些实施例中，座椅导轨包括复合框架。座椅导轨还可包括附接到复合框架的增强部件。复合框架包括第一纤维和第二纤维。复合框架还可包括结合到第一纤维并且结合到第二纤维的树脂基体。第一纤维可平行于座椅导轨的主轴延伸。第二纤维可在垂直与主轴的平面内延伸。复合框架在主轴方向上的机械强度或更具体地抗张强度可大于复合框架在其它方向上或更具体地在垂直于主轴的平面内的任何方向上的抗张强度。该强度差异可由第一纤维和第二纤维中的各种差异提供。
在一些实施例中，第一纤维在复合框架内的平均纤维密度可大于第二纤维在复合框架内的平均纤维密度。换句话说，平均来说，在单位体积中将存在比将存在的第二纤维更多的第一纤维。第一纤维的平均纤维密度与第二纤维的平均纤维密度的比可在约2至20之间，或更具体地，在3与10之间。例如，考虑到存在于复合框架中的所有纤维，第一纤维可占所有纤维的至少约40％，或更具体地，至少约50％，或甚至至少约60％。第二纤维可占少于约30％，或更具体地，少于约20％，或甚至少于约10％。
在一些实施例中，第一纤维的平均直径大于第二纤维的平均直径。此外，第一纤维可由与第二纤维的材料不同的材料制成。例如，第一纤维的材料可具有比第二纤维的材料高的抗张强度。
在一些实施例中，第一纤维和第二纤维在复合框架的整个厚度上不均匀地分布。例如，复合框架可由不同板层的层压件形成，以使得这些板层中的一个或多个包括第一纤维并且一个或多个其它板层包括第二纤维。第一纤维和第二纤维在整个厚度中的分布可通过板层在层叠物内的布置确定。
在一些实施例中，第一纤维中的大部分(诸如大于50％)基本上为直的。尽管复合框架具有非平面形状，例如高度大于复合框架的板厚度，但是该大部分可为直的。此外，第一纤维中的大部分基本上可在复合框架的整个长度上延伸。第一纤维中的一些可被复合框架中的各种开口中断。
第二纤维可在垂直于主轴的平面内为弯曲的。一部分第二纤维可在复合框架的第一凸缘端部与第二凸缘端部之间连续延伸。该部分可不被复合框架中的任何开口中断。
在一些实施例中，复合框架进一步包括以相对于第一纤维约30°至60°之间的角度并且以相对于第二纤维约30°至60°之间的角度设置的第三纤维。第三纤维在复合框架内的平均纤维密度小于第一纤维在复合框架内的平均纤维密度。此外，第三纤维在复合框架内的平均纤维密度可大于第二纤维在复合框架内的平均纤维密度。
在一些实施例中，复合框架进一步包括以相对于第一纤维约30°至60°之间的角度并且以相对于第二纤维约30°至60°之间的角度设置的第四纤维。此外，第四纤维可垂直于第三纤维。例如，第四纤维和第三纤维可为用以形成复合框架的同一板层的一部分，或更具体地，可为同一织物的一部分。第四纤维在复合框架内的平均纤维密度小于第一纤维在复合框架被的平均纤维密度。此外，第四纤维在复合框架内的平均纤维密度可大于第二纤维在复合框架内的平均纤维密度。最终，第四纤维在复合框架内的平均纤维密度可与第三纤维在复合框架内的平均纤维密度基本上相同。
在一些实施例中，复合框架包括底部支撑凸缘、顶部部分和在底部支撑凸缘与顶部部分之间延伸的支柱部分。底部支撑凸缘可基本上平行于连接到增强部件的顶部部分。顶部部分与支柱部分之间的角度可在100°与120°之间。在一些实施例中，底部支撑凸缘、顶部部分和支柱部分为整体式的。在这些实施例中，一部分第二纤维可在底部支撑凸缘、顶部部分和支柱部分之间连续延伸。同时，在底部支撑凸缘内延伸的一部分第一纤维可不在顶部部分或支柱部分内延伸。同样地，在顶部部分内延伸的一部分第一纤维可不在底部支撑凸缘或支柱部分内延伸。
在一些实施例中，复合框架和增强部件包括穿过复合框架和增强部件两者延伸的多个开口。多个开口可中断复合框架的一部分第一纤维和一部分第二纤维。多个开口可沿着座椅导轨的主轴成排布置。
在一些实施例中，座椅导轨包括附接到复合框架的复合地板支撑件。例如，复合地板支撑件可附接到增强部件的相对侧面上。复合地板支撑件可包括平行于主轴延伸的第一纤维。复合地板支撑件还可包括在基本上垂直于主轴的平面内延伸的第二纤维。复合地板支撑件的第一纤维和第二纤维不应与复合框架的第一纤维和第二纤维混淆。
在一些实施例中，复合地板支撑件在平行于主轴的方向上的机械强度或更具体地抗张强度小于复合地板支撑件在基本上垂直于主轴的平面内的方向上的抗张强度。复合地板支撑件的第一纤维的平均纤维密度可小于复合地板支撑件的第二纤维的平均纤维密度。例如，复合地板支撑件的第二纤维的平均纤维密度与复合地板支撑件的第一纤维的平均纤维密度的比在约2与20之间，或更具体地，在3与10之间。在一些实施例中，复合地板支撑件的顶表面与增强部件的顶表面共面。在一些实施例中，复合地板支撑件使用胶粘剂附接到复合框架。复合地板支撑件可进一步使用绑结方式附接到复合框架。可替换地，增强部件可以操作为地板支撑件并且没有附加的构件被用作地板支撑件。
在一些实施例中，增强部件使用胶粘剂附接到复合框架。增强部件可为非复合构件。例如，增强部件可包括金属，诸如铝或钛。
还提供了形成座椅导轨的方法。该方法可涉及形成具有非平面形状的复合框架。复合框架可包括树脂基体中的第一纤维和第二纤维。第一纤维可平行于座椅导轨的主轴延伸。第二纤维可在垂直于座椅导轨的主轴的平面内延伸。复合框架在主轴方向上的机械强度或更具体地抗张强度可大于复合框架在垂直于主轴的平面内的任何方向上的机械强度或抗张强度。该方法还包括将增强部件附接到复合框架。
将增强部件附接到复合框架可包括将胶粘剂施加在增强部件与复合框架之间，然后固化增强部件与复合框架之间的胶粘剂。胶粘剂可与固化复合框架同时固化。
在一些实施例中，形成复合框架包括使用多个板层形成框架层叠物。多个板层中的一个可包括第一纤维，而多个板层中的另一个可包括第二纤维。此外，形成复合框架可包括固化框架层叠物。
在一些实施例中，方法包括形成穿过复合框架的多个框架开口。可在将增强部件附接到复合框架之后形成多个框架开口。例如，在形成多个框架开口时多个增强部件开口可被用作基准面。可替换地，多个增强部件开口和多个框架开口在同一操作中形成。
还提供了使用座椅导轨支撑座椅的方法。该方法可包括将载荷从座椅分配到座椅导轨的增强部件和复合框架。在载荷分配期间增强部件和复合框架可耦接在一起。增强部件可包括金属。复合框架可包括第一纤维和具有与第一纤维不同方向的第二纤维。载荷可在座椅的各种操作期间产生，座椅的各种操作可涉及标准操作(例如，支撑乘客的重量)和非标准操作(例如，紧急迫降)。在不同的操作期间载荷可不同。在一些实施例中，该方法进一步包括使载荷从座椅通过复合框架流动到飞机支撑梁。
在一些实施例中，该方法进一步包括将载荷从增强部件通过复合框架的平面顶部部分、复合框架的支柱部分和复合框架的底部支撑部分输送到连接到底部支撑部分的飞机支撑梁。该操作可为将载荷从座椅分配到座椅导轨的增强部件和复合框架的一部分。
在一些实施例中，该方法进一步包括设置复合框架的拐角半径的尺寸以减小应力集中区域。复合框架的拐角半径可为至少约0.25英寸，诸如约0.5英寸。虽然对于复合结构而言较大的半径是期望的，以防止弯曲、分层、纤维不连续和其它负效应，但复合框架的拐角半径可保持在约0.5英寸或更小，以保证复合框架的紧凑性以及因此保证轻重量。
在一些实施例中，该方法进一步包括使紧固件压缩力与增强部件发生相互作用。该操作可为将座椅紧固到座椅导轨或更具体地到座椅导轨的增强部件和复合框架的步骤的一部分，在该紧固操作期间或在其之前座椅导轨的增强部件和复合框架可耦接在一起。
在一些实施例中，该方法进一步包括以第一半径从复合框架的平面顶部部分过渡到复合框架的支柱部分。该方法还可包括以第二半径从复合框架的支柱部分过渡到复合框架的底部支撑部分。第一半径可为至少约0.25英寸，诸如约0.5英寸。第二半径可为至少约0.25英寸，诸如约0.5英寸。如以上所注意到的，虽然对于复合结构而言较大的半径是期望的，以防止弯曲、分层、纤维不连续和其它负效应，但复合框架的第一半径和/或第二半径可保持在约0.5英寸或更小，以保证复合框架的紧凑性以及因此保证轻重量。
在一些实施例中，该方法可进一步包括使复合框架的支柱部分相对于复合框架的顶部平面部分成一角度，以沿着载荷或更具体地沿着预期载荷尤其是最大预期载荷的方向放置更多的第二纤维的纤维。例如，座椅导轨可被设计用以支撑在轴向方向上的大部分载荷、然后是在竖直方向上的载荷以及一些侧部载荷。竖直载荷和侧部载荷的组合可被用于确定支柱部分与顶部平面部分之间的角度，其可在约100°与120°之间，诸如约110°。
在一些实施例中，该方法进一步包括将增强部件定位于复合框架之上。此外，该操作可涉及将增强部件定位于两个复合地板支撑件之间。地板支撑件可被用以传送(carry，支撑)来自地板的载荷，其可不同于到座椅上的载荷。
在一些实施例中，该方法进一步包括使包括相对于座椅导轨的主轴具有0°取向的第一纤维的一个或多个板层对准(align)。具体地，该一个或多个板层对准以保证第一纤维在复合框架中的该0°取向。同样地，该方法可包括使包括相对于座椅导轨的主轴具有90°取向的第二纤维的一个或多个板层对准。包括第二纤维的一个或多个板层可不同于包括第一纤维的一个或多个板层。照此，可独立于第二纤维的取向执行第一纤维的取向。
在一些实施例中，该方法进一步包括从复合框架悬臂支撑复合地板支撑件。地板支撑件可通过本公开所述的一种或多种技术附接到复合框架。此外，一部分复合框架可以操作为地板支撑件。换句话说，复合框架和地板支撑件可为整体式的结构，而没有限定的界面。例如，复合框架和地板支撑件可由相同的复合板层的层叠物形成。
在一些实施例中，该方法进一步包括将复合地板支撑件结合到复合框架。该结合可包括将胶粘剂施加在复合地板支撑件与复合框架之间以及固化胶粘剂。此外或代替施加胶粘剂，该结合可包括将复合地板支撑件绑结到复合框架。
还提供了将座椅附接到飞机支撑梁的方法。该方法包括将座椅紧固到增强部件和复合框架并且将复合框架紧固到飞机支撑梁。增强部件耦接到复合框架。增强部件包括金属。复合框架包括第一纤维和具有与第一纤维不同方向的第二纤维。
增强部件可耦接到复合框架的平面顶部部分，同时飞机支撑梁可被紧固到复合框架的底部支撑部分。平面顶部部分和底部支撑部分可通过复合框架的支柱部分连接。复合框架的平面顶部部分与复合框架的支柱部分之间的过渡部的第一半径可为至少约0.25英寸，或更具体地，约0.5英寸。复合框架的支柱部分与复合框架的底部支撑部分之间的过渡部的第二半径可为至少约0.25英寸，或更具体地，约0.5英寸。复合框架的支柱部分相对于复合框架的顶部平面部分成一角度，以使得与在任何其它方向上相比较，复合框架的更多的第一纤维的纤维沿着从座椅被传递到飞机支撑梁的载荷延伸。复合框架的支柱部分与复合框架的顶部平面部分之间的角度可在约100°与120°之间，或更具体地，约110°。
下面参考附图进一步描述这些实施例以及其它实施例。
附图说明
图1A为根据一些实施例的说明地板梁和连接到地板梁并且由地板梁支撑的座椅导轨的飞机的示意性横截面视图。
图1B为根据一些实施例的支撑两个座椅导轨的地板梁的示意性横截面视图。
图1C为根据一些实施例的座椅导轨的示意性透视图。
图1D为根据一些实施例的示出了用以形成复合框架的层叠物的不同板层以及不同板层内的纤维的复合框架的示意性横截面视图。
图1E为根据一些实施例的示出了用以形成复合地板支撑件的层叠物的不同板层以及不同板层内的纤维的复合地板支撑件的示意性横截面视图。
图2A为根据一些实施例的座椅导轨的示意性横截面视图。
图2B至图2D为根据一些实施例的示出了不同的力被施加至座椅导轨的图2A的座椅导轨的示意性侧视图。
图3A为根据一些实施例的用于座椅导轨中的复合框架的示意性横截面视图。
图3B为根据一些实施例的图3A的复合框架的示意性俯视图。
图3C为根据一些实施例的用于座椅导轨中的复合地板支撑件的示意性横截面视图。
图3D为根据一些实施例的图3C的复合地板支撑件的示意性俯视图。
图4A为根据一些实施例的用以形成供座椅导轨中使用的复合框架的框架层叠物的示意性分解图。
图4B为根据一些实施例的用以形成供座椅导轨中使用的复合地板支撑件的地板支撑件层叠物的示意性分解图。
图5A至图5D为根据一些实施例的座椅导轨的不同实例的示意性横截面视图。
图6A为根据一些实施例的对应于形成座椅导轨的方法的过程流程图。
图6B为根据一些实施例的对应于形成座椅导轨的另一种方法的过程流程图。
图6C为根据一些实施例的对应于使用座椅导轨支撑不同载荷的方法的过程流程图。
图6D为根据一些实施例的对应于安装座椅导轨的方法的过程流程图。
图7为根据一些实施例的在形成座椅导轨时被定位在模具中的座椅导轨的示意性横截面视图。
图8为可利用本文所述的末端执行器的飞机生产和保养方法的框图。
图9为可包括本文所述的复合结构的飞机的示意性说明。
具体实施方式
在下列描述中，陈述了许多具体细节以提供对所呈现的概念的透彻理解。可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所呈现的概念。在其它例子中，没有详细地描述众所周知的过程操作，以便没有不必要地模糊所述概念。虽然将连同具体实施例描述一些概念，但将理解的是这些概念并非旨在限制。
前言
传统上，座椅导轨可由诸如铝或钛的金属制成。然而，例如，这些金属座椅导轨可能是重的，并且/或者在某些极端条件下，诸如在紧急迫降期间快速加速和减速时，可能提供对于重量而言小于要求的强度。金属具有固有的各向同性的机械性能。照此，对于在不同方向上需要不同机械强度的应用，诸如座椅导轨，并且特别是客机上的座椅导轨，金属结构可能是不理想的。使用可针对具体预期的载荷进行定制的材料是具有优势的。具体地，可使用较小且较轻的结构，同时提供充分的支撑。
虽然复合材料可形成有各向异性的性能，但以相同设计的复合构件直接替代金属构件常常是不可能的。例如，如果由复合材料形成，那么传统座椅导轨设计可导致各个纤维不连续、弯曲和其它问题。具体地，传统设计具有用以将座椅用螺栓固定到导轨的大的且紧密定位的开口阵列。这些开口可影响纤维连续性，从而导致沿着纤维方向上的大量强度损失。当临界载荷被施加至座椅导轨时，该不连续会尤其成问题。此外，复合座椅导轨可不具有急转半径，诸如半径小于0.125＂或甚至小于0.25＂的尖锐拐角，对于纤维增强结构而言这也将是困难的。
本文提供了包括复合框架的座椅导轨。复合框架包括至少两组纤维，每组具有与另一组不同的取向。第一纤维可平行于座椅导轨的主轴延伸，而第二纤维可在垂直于主轴的平面内延伸。这些纤维的方向、类型、密度和其它特性是基于座椅导轨上的预期载荷来选择的。例如，诸如在快速加速或减速期间，第一纤维可支撑沿着主轴的载荷。第二纤维可支撑座椅、乘客、地板的重量和竖直取向上的其它载荷。额外的纤维可存在并且在其它方向上延伸，以保证例如在座椅导轨的不同部分之间的载荷传递。座椅导轨可被形成为使得座椅导轨的每个主要表面由不同板层或甚至不同板层层叠物形成。当使用多个不同层叠物时，来自这些层叠物的构件可使用例如胶粘剂和/或绑结(stitching)互相附接。此外，在一些实施例中，同一座椅导轨的不同层叠物可同时并且和固化胶粘剂一起固化。不同的复合部件也可与金属部件组合在一起。例如，金属增强部件可被用在开口周围以补偿纤维的不连续。
在一些实施例中，主要由复合结构形成的座椅导轨可比可比较的钛座椅导轨轻，并且/或者由于复合结构的各向异性性质可在沿着主轴的方向上为座椅提供更多机械支撑。例如，在极端条件下，诸如在快速加速和减速期间，为了将座椅保持在位，该额外的支撑是重要的。在一些实施例中，座椅导轨可具有恒定的横截面以降低制造复杂性，并且可在没有任何弯曲的情况下沿着主轴延伸。
为了本公开的目的，主要由复合结构形成的座椅导轨可被称为复合座椅导轨。然而，本领域普通技术人员将理解的是，该类型的座椅导轨可包括一些非复合材料，诸如金属。例如，座椅导轨可包括金属增强部件。此外，胶粘剂可被用于将不同复合构件附接到彼此，并且在一些例子中附接到非复合构件。最终，座椅导轨可包括多种不同复合构件，以使得这些复合构件的机械性能可不同。
为更好地理解复合座椅导轨的各种特征，呈现了图1A。该图说明了用于复合座椅导轨的一个应用。具体地，图1A为根据一些实施例说明地板梁162和连接到地板梁162并且由地板梁支撑的座椅导轨100的飞机1102的示意性横截面视图。该横截面视图以图9中的箭头1A-1A示意性地标识。该示意性横截面视图可不按比例绘制，而是为了清楚起见具有一些被夸大的元件。举例来说，座椅导轨100被示出为远大于实际比例。地板梁162可在横截面的下半部中。此外，货物的地板可更靠近龙骨(keel)，并且支柱(stanchions)可终止于周向支撑纵梁增强的外部蒙皮的环型框架中。本领域普通技术人员将理解的是，座椅导轨100可被用于其它应用，并且更具体地用于其它交通工具中，诸如用于公共汽车、火车和/或船中。下文参考图8和图9描述飞机1102的各个方面和特征。飞机1102和座椅导轨100的取向以轴X、Y和Z标识。Y轴平行于飞机1102的主轴并且平行于座椅导轨100的主轴。
图1B为根据一些实施例的支撑两个座椅导轨100的地板梁162的示意性横截面视图。如图1B所示，可将座椅导轨100用螺栓固定到地板梁162。其它形式的附接也在范围内，诸如互锁、铆接、粘附、绑结、紧固和结合(bonding)。如下面参考图1C进一步所述的，座椅导轨100可具有用于将座椅导轨100用螺栓固定到或以其它方式附接到地板梁162或其它支撑构件的底部开口107。底部开口107可设置在复合框架110的底部支撑件114中，例如如图1C和图6B所示。
图1B还示出了附接到座椅导轨100的座椅164。例如，可使用开口102将座椅164用螺栓固定到座椅导轨100，开口也可被称为顶部开口。其它形式的附接诸如互锁也在范围内。多个紧密隔开的开口102可设置在座椅导轨100内，以允许沿着Y方向调节座椅164的位置。
图1B还说明了在两个邻近座椅导轨100之间延伸并且由这些座椅导轨100支撑的地板板材160。如下面参考图1C和图5A至图5D进一步所述的，座椅导轨100可具有用于支撑地板板材160的地板支撑件130。地板支撑件130可具有平行于X-Y平面延伸的顶表面并且接触地板板材160。应当注意的是，作用在地板板材160中的典型载荷可基本上小于作用在座椅164上的典型载荷，尤其是在临界条件期间。
座椅导轨的实例
图1C为根据一些实施例的座椅导轨100的示意性透视图。座椅导轨100沿着可平行于Y轴的其主轴101延伸。在一些实施例中，座椅导轨100包括复合框架110和附接到复合框架110的增强部件120。座椅导轨100还可包括附接到复合框架110的复合地板支撑件130a和130b。现将更详细地描述这些构件中的每个构件。
复合框架110包括在树脂基体113中的第一纤维119a和第二纤维119b。第一纤维119a和第二纤维119b通过虚线示意性地示出于图1C中，这是因为在复合框架110的表面上一些第一纤维119a和第二纤维119b可为不可见的。本领域技术人员将根据该示意图理解第一纤维119a和第二纤维119b的相对方向。例如，复合框架110可由多个板层形成，如下面参考图4A进一步所述的并且在图1D中示意性地示出的。具体地，图1D为示出了形成复合框架110的不同板层410至405的复合框架部分180的示意性横截面视图。复合框架部分180在图1C中由虚线圆示意性地标识。图1D还示出了不同板层401至405。在该实例中，第一纤维119a被定位在板层401和板层405中并且在垂直于该视图的方向上取向。第二纤维119b被定位在板层403中并且沿着X轴取向。下面参考图4A描述板层401至405的额外的实例和在这些板层内的不同纤维。本领域普通技术人员将理解的是，板层的数量和这些板层的取向以及由此产生的这些板层中的纤维的取向可不同并且可取决于待施加至复合框架110上的预期载荷。
顶部板层可含有在一个方向上延伸的纤维，诸如以0°取向标识的第一纤维119a，并且阻挡(block)包含在其它板层中的纤维，诸如以90°取向标识的第二纤维119b。照此，第一纤维119a和第二纤维119b两者都在复合框架110的表面上是不可能的，除非第一纤维119a和第二纤维119b两者都设置在同一板层中。图4A中呈现了并且下面进一步描述了第一纤维119a和第二纤维119b的更有代表性的视图。本领域技术人员将根据图1C中所呈现的示意图理解第一纤维119a和第二纤维119b在所形成的复合框架110中的相对方向。第一纤维119a平行于座椅导轨100的主轴101延伸。第二纤维119b在垂直于座椅导轨100的主轴101的平面103内延伸。第一纤维119a和第二纤维119b的取向以虚线示意性地示于图1C和图3B。本领域普通技术人员将理解的是，第一纤维119a和第二纤维119b将整体形成到复合框架110中并且可为不可见的。
可具体地选择第一纤维119a和第二纤维119b的取向、类型、密度和其它特性，以实现基于复合框架110的载荷支撑需求而设计的复合框架110的各向异性的机械性能。例如，复合框架110在主轴101方向上的抗张强度可大于复合框架110在垂直于主轴101的平面103内的任何方向上的抗张强度。该抗张强度差异可由第一纤维119a和第二纤维119b的差异提供。在一些实施例中，复合框架110为座椅导轨100的主要承载构件。
现将参考图2A至图2D描述不同载荷支撑需求。具体地，图2A为根据一些实施例的座椅导轨100的示意性横截面视图。图2B和图2C为图2A的座椅导轨100的示意性侧视图，示出了在座椅导轨100的不同操作条件期间施加至座椅导轨100的不同力190和195。为了参考目的，在所有三个图中都标识了复合地板支撑件130b和底部支撑凸缘114。
在正常操作条件期间，座椅导轨100可承受主要沿着Z轴指向的力190。例如，如图2B至图2D所示，力190可在与Z轴相反的方向上。力190可通过作用到座椅导轨100上的座椅和乘客的重量引起。应当注意的是，即使在正常操作条件期间，力190也可具有沿着Y轴延伸的分量，诸如在飞机的正常加速或减速期间。然而，该Y分量可小于Z分量，并且因此为了清楚起见未示出于图2B和图2C中。
在极端操作条件期间，诸如快速加速或减速、碰撞和着陆，座椅导轨100可承受主要沿着Y轴指向的力195。力195还可具有一些Z分量，但该分量可显著小于Y分量。Z分量可在如图2B和图2C比较地所示的任一个方向上。
当同时考虑到正常操作条件和极端操作条件两者时，座椅导轨100将需要提供沿着Y方向的比沿着Z方向多的机械支撑。该差异通过各向异性的结构会更好地匹配，该各向异性的结构可在Y方向上具有比在Z方向上高的机械强度。为了比较，各向同性的结构一般需要在较小载荷方向上过度设计(over-designed)，以保证在较高载荷方向上提供足够的支撑。复合框架110在平行于Y方向延伸的主轴101的方向上的机械强度或更具体地抗张强度可大于复合框架110在平面103内的平行于Y-Z平面延伸的任何方向上的抗张强度，如以上所述。
座椅导轨100或更具体地复合框架110中的强度差异可由第一纤维119a和第二纤维119b的差异提供。例如，复合框架110内的第一纤维119a的平均纤维密度可大于第二纤维的平均纤维密度。换句话说，对于单位体积的复合框架110，该单位体积的第一纤维119a的数量将大于第二纤维119b的数量。平均纤维密度也可被称为平均纤维浓度。应当注意的是，第一纤维119a和第二纤维119b的总数量可取决于复合框架110沿着不同方向的尺寸，并且例如当复合框架110在Y方向上特别长时，第一纤维119a的总数量实际上可少于第二纤维119b的总数量。此外，应注意的是，第一纤维119a和第二纤维119b在座椅导轨100中的分布可以是不均匀的，并且对于整个座椅导轨100而言也可考虑平均值。
在一些实施例中，第一纤维119a的平均纤维密度与第二纤维119b的平均纤维密度的比在约2与20之间，或更具体地，在3与10之间，或甚至在约4与8之间。例如，基于存在于复合框架110中的所有纤维，第一纤维119a可代表复合框架110中的所有纤维的至少约40％，或更具体地，至少约50％，或甚至至少约60％。第二纤维119b可代表复合框架110中的所有纤维的小于约30％，或更具体地，小于约20％，或甚至小于约10％。
可基于在不同方向上的预期载荷选择这些比。如以上参考图2A至图2C所述的，最大载荷分量可沿着Y轴。照此，在同一方向上延伸的第一纤维119a的平均纤维密度可为最大。
一般来讲，存在针对施加在不同方向上的载荷改变复合结构的强度的多种方法。以上所述的纤维密度为一种方法。另一种方法包括使用较高模量的纤维。通过该途径，纤维密度在不同方向上可相同。此外，可例如通过改变用以形成复合框架的板层的次序来改变不同纤维在整个体积或更具体地在整个厚度上的分布。
也可通过在不同方向上使用不同类型的纤维来实现强度差异。例如，第一纤维119a的平均直径可大于第二纤维119b的平均直径。此外，第一纤维119a可由与第二纤维119b的材料不同的材料制成。例如，第一纤维119a的材料可具有比第二纤维119b的材料高的抗张强度。
在一些实施例中，第一纤维119a和第二纤维119b不均匀地分布在复合框架110的整个厚度111b。复合框架110的厚度111b为Z方向上的板厚度，例如如图1C所示，而不是复合框架110在同一方向上的总高度。在制造期间可控制第一纤维119a和第二纤维119b的不均匀分布。例如，复合框架110可由不同板层的层压件形成，以使得这些板层中的一个或多个包含第一纤维119a并且一个或多个其它板层包含第二纤维119b，如现将参考图4A所述的。
图4A说明了在一些实施例中可被用以形成复合框架110的框架层叠物400的实例。在该实例中框架层叠物400包括五个板层401至405。然而，本领域普通技术人员将理解的是，可使用任何数量的板层。图4A说明了其中板层401至405中的每一个板层都包括纤维的实例。然而，在其它实例中一些板层可为无纤维的。
参考图4A所示的实例，第一板层401包括沿着Y轴延伸的第一纤维119a。第二板层402包括以相对于Y轴以及X轴成45°角延伸的第三纤维119c。第三板层403包括沿着X轴延伸的第二纤维119b。第四板层404包括以相对于Y轴以及X轴成45°角并且相对于第三纤维119c成90°延伸的第四纤维119d。最终，第五板层405包括沿着Y轴延伸的第一纤维119a。应注意的是，可提供具有不同取向的纤维作为同一板层的一部分。例如，第三纤维119c和第四纤维119d可为框架层叠物中同一板层或更具体地为用作板层的织物的部分。在所形成的复合框架110中所有纤维的取向示于图3B。
当复合框架110由框架层叠物400形成时，第一纤维119a可被定位为靠近复合框架110的表面，而第二纤维119b可被定位为更靠近复合框架110的中央。
在一些实施例中，第一纤维119a的大多数基本上为直的，例如如图1C示意性所示。具体地，尽管复合框架110具有非平面形状170，但第一纤维119a可为直的。第一纤维119a在不具有弯曲的方向上延伸。该特征保证大部分载荷由第一纤维119a支撑。
此外，大部分第一纤维119a可基本上在复合框架110的整个长度111a上延伸，例如如图1C和图3B示意性所示。照此，该部分第一纤维119a可被称为连续纤维。应注意的是，连续纤维一般提供比不连续实例(诸如短纤维、填料粒子)更好的载荷支撑。
第一纤维119a中的一些可被复合框架110中的各个开口中断，例如如图1C和图3B示意性所示。例如，紧挨着主轴101定位的第一纤维119a可被用以附接座椅的开口102中断。紧挨着第一凸缘端部115a和第二凸缘端部115b定位的第一纤维119a可被底部开口107中断，该底部开口可被用于例如将复合框架110附接到地板梁162。可通过增强部件缓和纤维的不连续。例如，图5B说明了被定位在开口102周围的增强部件120。图5B也说明了分别被定位在底部开口107a和底部开口107b周围的增强部件125a和增强部件125b。
第二纤维119b可在垂直于主轴101的平面103内为弯曲的。第二纤维119b的部分119b’可在复合框架110的第一凸缘端部115a与第二凸缘端部115b之间连续延伸，例如如图3B所示。该部分119b’可不被复合框架110中的任何开口中断。另一部分119b＂可被开口102、底部开口107或两者中断，例如如图3B所示。
在一些实施例中，复合框架110进一步包括以相对于第一纤维119a并且相对于第二纤维119b约30°至60°之间的角度设置的第三纤维119c，例如如图3B所示。第三纤维119c在复合框架110内的平均纤维密度小于第一纤维119a的平均纤维密度。例如，第一纤维119a的平均纤维密度与第三纤维119c的平均纤维密度的比可在约2与20之间，或更具体地，在约3与10之间。此外，第三纤维119c在复合框架110内的平均纤维密度可大于第二纤维119b在复合框架110内的平均纤维密度。例如，第三纤维119c的平均纤维密度与第二纤维119b的平均纤维密度的比可在约2与20之间，或更具体地，在约3与10之间。
在一些实施例中，复合框架110进一步包括以相对于第一纤维119a并且相对于第二纤维119b约30°至60°之间的角度并且在一些情况下垂直于第三纤维119c设置的第四纤维119d。例如，第四纤维119d和第三纤维119c可为用以形成复合框架110的同一板层的一部分，或更具体地，可为同一织物的一部分。第四纤维119d在复合框架110内的平均纤维密度可小于第一纤维119a的平均纤维密度。例如，第一纤维119a的平均纤维密度与第四纤维119d的平均纤维密度的比可在约2与20之间，更具体地，在约3与10之间。此外，第四纤维119d在复合框架110内的平均纤维密度可大于第二纤维119b的平均纤维密度。例如，第四纤维119d的平均纤维密度与第二纤维119b的平均纤维密度的比可在约2与20之间，或更具体地，在约3与10之间。最终，第四纤维119d的平均纤维密度可与第三纤维119c的平均纤维密度基本上相同。例如，第四纤维119d的平均纤维密度与第三纤维119c的平均纤维密度的比可在约0.1与10之间，或更具体地，在约0.5与2之间。如以上所述，对于每种类型的纤维，可基于在该方向上的预期载荷选择平均纤维密度。第三纤维119c和第四纤维119d还可被用以在复合框架内建立交联(cross-link)并且防止分层和其它负效应。
在一些实施例中，复合框架110包括底部支撑凸缘114、顶部部分116和在底部支撑凸缘114与顶部部分116之间延伸的支柱部分(leg portion)118，例如如图3A所示。底部支撑凸缘114可基本上平行于顶部部分116。顶部部分116与支柱部分118之间的角度117在100°与120°之间，诸如约110°。在复合框架110将不同载荷从座椅164传递到飞机支撑梁162时，该角度确定这些载荷相对于第一纤维119a和第二纤维119b的取向。纤维取向、具有期望取向的板层的数量以及座椅导轨腹板的角度形成通过复合框架110的载荷路径并且提供用于与载荷在复合框架110内发生相互作用的手段。在一些实施例中，底部支撑凸缘114、顶部部分116和支柱部分118为整体式的，以使得一部分第二纤维119b在底部支撑凸缘114、顶部部分116与支柱部分118之间连续延伸，例如如图3A和图3B示意性所示。同时，在底部支撑凸缘114内延伸的一部分第一纤维119a可不在顶部部分116或支柱部分118内延伸。同样地，在顶部部分116内延伸的一部分第一纤维119a可不在底部支撑凸缘114或支柱部分118内延伸。
在一些实施例中，座椅导轨100包括穿过复合框架110和增强部件120两者延伸的开口102。具体地，复合框架110具有框架开口112，而增强部件120具有增强部件开口122，其可与框架开口112对准并且共同形成座椅导轨100的开口102，例如如图5A所示。开口102可中断复合框架110的一部分第一纤维119a和一部分第二纤维119b，如图3B示意性所示。开口102可沿着座椅导轨100的主轴101成排布置。
在一些实施例中，座椅导轨100包括附接到复合框架110的地板支撑件130。当使用增强部件120时，复合地板支撑件130可被定位在增强部件120的相对侧面上，例如如图1C所示。复合地板支撑件130可包括平行于主轴101延伸的第一纤维139a，例如如图3C和图3D示意性所示。应注意的是，虽然图1C、图3C以及图5A至图5D将复合地板支撑件130为显示整体式结构，但复合地板支撑件130具有多个构件，例如，纤维139a和纤维139b以及其它构件。此外，复合地板支撑件130可通过层压层叠物来形成，如图1E和图4B示意性所示以及以下参考这两个图所述的。
复合地板支撑件130还可包括在基本上垂直于主轴101的平面103内延伸的第二纤维139b。复合地板支撑件130的第一纤维139a和第二纤维139b不应与复合框架110的第一纤维119a和第二纤维119b混淆。复合地板支撑件130和复合框架110具有不同功能并且承受不同载荷。因此，复合地板支撑件130和复合框架110可具有不同纤维取向，或更一般来讲具有不同纤维特性。图1E为根据一些实施例的示出在这些板层内的不同板层422至428以及纤维139a至139b的复合地板支撑部分182的示意性横截面视图。地板支撑部分182在图1D中使用虚线圆示意性地标识。本领域普通技术人员将理解的是，板层的数量和这些板层的取向以及因此产生的纤维在这些板层中的取向可不同，并且可取决于待施加至复合地板支撑件130上的预期载荷。此外，应注意的是，纤维在复合地板支撑件130中的取向可与纤维在复合框架110中的取向不同。
在一些实施例中，复合地板支撑件130在平行于主轴101的方向上的抗张强度小于复合地板支撑件130在基本上垂直于主轴101的平面103内的方向上的抗张强度。复合地板支撑件130的第一纤维139a的平均纤维密度可小于复合地板支撑件130的第二纤维139b的平均纤维密度。例如，第二纤维139b的平均纤维密度与第一纤维139a的平均纤维密度的比在约2与20之间，或更具体地，在约3与10之间。复合地板支撑件130中纤维取向的实例呈现于图3D和图4B中。具体地，图4B为可被用于制造复合地板支撑件130的层叠物420的实例。层叠物420被示出为包括包含纤维139b的第一板层422、包含纤维139c的第二板层424、包含纤维139a的第三板层426以及也包含纤维139b的第四板层428。为了参考示出主轴101以反映层叠物420中纤维139a至139b相对于彼此以及座椅导轨100的其它构件的取向。例如，纤维139a可具有0°取向，而纤维139b可具有90°取向。纤维139c可为具有+/-45°取向的网状物的一部分。以上也参考图3D描述了这些取向。
在一些实施例中，复合地板支撑件130的顶表面与增强部件120的顶面共面，例如如图5A和图5B所示。增强部件120也可与地板板材重叠并且提供支撑。在一些实施例中，增强部件120替代单独的复合地板支撑件130，例如如图5C所示。在这些实施例中，增强部件120的部分可起复合地板支撑件130a和130b的作用。
在一些实施例中，复合地板支撑件130使用胶粘剂104附接到复合框架110。此外或代替胶粘剂，可使用其它附接方法。例如，复合地板支撑件130可进一步使用绑结件105附接到复合框架110，例如如图5A示意性所示。
在一些实施例中，增强部件120使用胶粘剂104附接到复合框架110。增强部件120可为非复合构件。例如，增强部件120可包括金属，诸如铝或钛。
在一些实施例中，复合框架110不是由地板梁直接支撑。相反，座椅导轨100可具有附接到复合框架110的复合支柱140a和140b，例如如图5D所示。在这些实施例中，复合支柱140a和140b(而非复合框架110)附接到地板梁。此外，复合地板支撑件130b可附接至复合支柱140b。复合框架110可以操作为成对的复合地板支撑件130b与复合支柱140b之间的桥接件。
形成座椅导轨的实例
图6A为根据一些实施例的对应于形成座椅导轨100的方法600的过程流程图。方法600可涉及在操作610期间形成复合框架110。参考图1C、图3A、图3B、图4A以及图5A至图5D描述了复合框架110的各种实例。应注意的是，虽然图1C、图3A、图3B、图4A以及图5A至图5D示出复合框架110为整体式结构，但复合框架110为具有纤维119a和119b以及树脂基体113的多层层压件。此外，复合框架110可由层压的层叠物形成，如图1D和图4A示意性所示以及参考这两个图所述。
在一些实施例中，复合框架110具有非平面形状170，例如如图3A所示。照此，复合框架110在Z方向上的高度111c大于在同一方向上的板厚度。如以上所述，复合框架110可包括在树脂基体113中的第一纤维119a和第二纤维119b。第一纤维119a可平行于座椅导轨100的主轴101延伸。第二纤维119b可在垂直于座椅导轨100的主轴101的平面103内延伸。复合框架110在主轴101方向上的抗张强度可大于复合框架110在垂直于主轴101的平面103内的任何方向上的抗张强度。
在操作610中形成复合框架110可包括在可选操作612期间形成框架层叠物400。框架层叠物400可使用多个板层401至405，例如如图4A示意性所示以及以上参考该图所述。多个板层401至405中的一个板层可包含第一纤维119a，而这些板层401至405中的另一个板层可包含第二纤维119b。纤维在板层401至405中的取向以及板层401至405在层叠物中的布置可被用以控制纤维在所得的复合框架110中的分布。然后在可选操作614期间可固化框架层叠物400。图7说明了可被用于固化框架层叠物以形成复合框架110的模具700。该操作还可涉及固化复合地板支撑件130以及将增强部件120粘附至复合框架。
方法600还可包括在可选操作620期间将增强部件120附接到复合框架110。该操作可包括在可选操作622期间将胶粘剂104施加在增强部件120与复合框架110之间。此外，操作620还可涉及在可选操作624期间固化增强部件120与复合框架110之间的胶粘剂104。在一些实施例中，在操作614期间可与固化复合框架110同时固化胶粘剂104。该过程可被称为共固化。换句话说，操作624可为以上所述的操作614的一部分。
方法600可包括在操作630期间穿过复合框架110形成框架开口112。在可选操作620期间将增强部件120附接到复合框架110之后，可在复合框架110中形成多个框架开口112。例如，在形成多个框架开口112时增强部件开口122可被用作基准面(anvils)。可替换地，可在同一操作中形成增强部件开口122和框架开口112。例如，可在将增强部件120附接到复合框架110之前形成框架开口112，如由图6A中的操作次序630和640所示。
图6B为根据一些实施例的形成座椅导轨100的另一种方法650的过程流程图。方法650可包括在操作651期间使包含第一纤维119a的一个或多个板层对准。在该操作之后，第一纤维119a可相对于座椅导轨100的主轴101具有0°取向。具体地，一个或多个板层可对准以保证第一纤维119a在复合框架110中的该0°取向。在方法650的之后的操作期间以及后续在座椅导轨100的操作期间可保持该取向。如以上参考图4A所述，可在多个板层中设置第一纤维119a，诸如第一板层401和第五板层405。这些板层可相对于彼此并且例如相对于其它板层对准。
在一些实施例中，操作651还可包括使包含第二纤维119b的一个或多个板层对准。如以上所述，第二纤维119b可相对于座椅导轨100的主轴101具有90°取向。包含第二纤维119b的一个或多个板层可不同于包含第一纤维119a的一个或多个板层，例如，如显示板层布置的不同实例的图1D和图4A所示。在这些情况下，可独立于第二纤维119b的取向执行第一纤维119a的取向。可替换地，可同时执行第一纤维119a和第二纤维119b。
在一些实施例中，方法650可包括在操作652期间设置复合框架110的拐角半径302的尺寸。例如，可设置拐角半径302的尺寸以减小复合框架110中的应力集中区域。复合框架110的拐角半径302可为至少约0.25英寸，诸如约0.5英寸。虽然对于复合结构来说较大的半径是期望的，以防止弯曲、分层、纤维不连续和其它负效应，但复合框架110的拐角半径302可保持在约0.5英寸或更小，以保证复合框架110的紧凑性以及因此保证轻重量。
在一些实施例中，方法650进一步包括在操作654期间从复合框架110的平面顶部部分116过渡到复合框架110的支柱部分118。该过渡(transition)可对应于第一半径302，例如如图3A所示。在一些实施例中，操作654还可包括以第二半径304从复合框架110的支柱部分118过渡到复合框架110的底部支撑部分114，例如如图3A所示。第一半径302可为至少约0.25英寸，诸如约0.5英寸。第二半径303可为至少约0.25英寸，诸如约0.5英寸。如以上所注意到的，虽然对于复合结构来说较大的半径是期望的，以防止弯曲、分层、纤维不连续和其它负效应，但复合框架110的第一半径302和/或第二半径可保持在约0.5英寸或更小，以保证复合框架110的紧凑性以及因此保证轻重量。
在一些实施例中，方法650可进一步包括在操作656期间使复合框架110的支柱部分118相对于复合框架110的顶部平面部分116成一角度。可执行该操作以沿着载荷或更具体地沿着预期载荷尤其是最大预期载荷的方向放置更多的第二纤维119b的纤维。例如，座椅导轨100可被设计用以支撑在轴向方向上的大部分载荷、然后是在竖直方向上的载荷以及一些侧部载荷，例如如以上参考图2A至图2D所述。竖直载荷和侧部载荷的组合可被用于确定支柱部分118与顶部平面部分116之间的角度117，例如如图3A所示。角度117可在约100°与120°之间，诸如约110°。
在一些实施例中，方法650进一步包括在操作657期间将增强部件120定位于复合框架110之上。此外，该操作可涉及将增强部件120定位于两个复合地板支撑件130之间。地板支撑件130可被用以传送(carry，支撑)来自地板的载荷，其可不同于到座椅164上的载荷。以上参考图5A至图5D描述了增强部件120和复合框架110的取向的各种实例。
在一些实施例中，方法650进一步包括在操作658期间从复合框架110悬臂支撑(cantilever)复合地板支撑件130。地板支撑件130可通过本公开所述的一种或多种技术附接到复合框架110。此外，一部分复合框架110可以操作为地板支撑件130。换句话说，复合框架110和地板支撑件130可为整体式的结构而没有限定的界面。例如，复合框架110和地板支撑件130可由相同复合板层的层叠物形成。此外，如图5C所示，复合地板支撑件130可由增强部件120形成。
在一些实施例，方法650进一步包括在操作659a期间将复合地板支撑件130结合(bonding)到复合框架110。该结合操作659a可包括将胶粘剂施加在复合地板支撑件130与复合框架110之间以及固化胶粘剂。在一些实施例中，方法650进一步包括在操作659b期间将复合地板支撑件130绑结到复合框架110。此外或代替结合操作659a，可执行该绑结操作659b。
使用座椅导轨支撑不同载荷的方法的实例
图6C为根据一些实施例的对应于使用座椅导轨100支撑不同载荷的方法660的过程流程图。方法660可包括将载荷从座椅164分配到座椅导轨100的增强部件120和复合框架110。在该载荷分配操作662期间增强部件120和复合框架110可耦接在一起。载荷可在座椅164的各种操作期间产生，座椅的各种操作可涉及标准操作，例如支撑乘客的重量，以及非标准操作，例如紧急迫降，如以上参考图2A至图2D所述。在不同的操作期间载荷可不同。此外，以上描述了座椅导轨100的各种实例。例如，增强部件120可包含金属。复合框架110可包含第一纤维119a和具有与第一纤维119a不同方向的第二纤维119b。
在一些实施例中，在操作662期间分配载荷涉及在子操作664期间将载荷从增强部件120通过复合框架110的平面顶部部分116、复合框架110的支柱部分118和复合框架110的底部支撑部分114输送，例如如图3A所示。载荷被输送到连接到底部支撑部分114的飞机支撑梁162，例如如图1B所示。该操作可为将载荷从座椅164分配到座椅导轨100的增强部件120和复合框架110的一部分。
在一些实施例中，方法660进一步包括在操作666期间使载荷从座椅164通过复合框架110流动到飞机支撑梁162。
安装座椅导轨的方法的实例
图6D为根据一些实施例的对应于将座椅导轨100安装到飞机支撑梁162的方法670的过程流程图。方法670包括在操作671期间将座椅164紧固到增强部件120和复合框架110。增强部件120包含金属。复合框架110包含第一纤维119a和具有与第一纤维119a不同方向的第二纤维119b。操作671可包括使紧固件压缩力与增强部件120发生相互作用，例如如图6D中的方框672所示。
方法670还可包括在操作674期间将复合框架110紧固到飞机支撑梁162。增强部件120耦接到复合框架110，如以上所述。图1B示出并且以上描述了被紧固到飞机支撑梁162的复合框架110的一个实例。
增强部件120可耦接到复合框架110的平面顶部部分116，同时飞机支撑梁162可被紧固到复合框架110的底部支撑部分114。平面顶部部分116和底部支撑部分114可通过复合框架110的支柱部分118连接。平面顶部部分116与支柱部分118之间的过渡的第一半径302可为至少约0.25英寸，或更具体地，约0.5英寸，如以上所述。支柱部分118与底部支撑部分114之间的过渡的第二半径304可为至少约0.25英寸，或更具体地，约0.5英寸。支柱部分118可相对于顶部平面部分116成一角度，以使得与在任何其它方向上相比较，复合框架110的第二纤维119b的更多纤维沿着从座椅164被传递到飞机支撑梁162的载荷延伸。支柱部分118与顶部平面部分116之间的角度117可在约100°与120°之间，或更具体地，约110°。
飞机的实例以及装配和操作飞机的方法
所说明的实施例提供了复合座椅导轨以及装配此类座椅导轨的新颖方面。实施例广泛适用于各种潜在应用，包括例如航空航天行业。所公开的方法理想上适合于用于客机中的座椅导轨，在客机中座椅导轨承受相当大的载荷。
可在如图8所示的飞机制造和保养方法1100和如图9所示的飞机1102的背景下描述本公开的实例。在预生产期间，方法1100可包括如由方框1104所反映的飞机1102的规格和设计。此外，方法1100可包括如由方框1106所反映的材料采购。在生产期间，可发生如由方框1108所反映的飞机1102的部件和子组件制造以及如由方框1110所反映的飞机1102的系统集成。复合座椅导轨可形成并且用于在这些步骤的任何一个步骤期间，例如飞机1102的规格和设计(方框1104)、材料采购(方框1106)、部件和子组件制造(方框1108)以及飞机1102的系统集成(方框1110)。其后，飞机1102可通过认证和交付(方框1112)以投入使用(方框1114)。在使用中时，可定期对飞机1102进行日常维护和保养(方框1116)。日常维护和保养可包括飞机1102的一个或多个系统的改进、重新配置、整修等等。
可由系统集成商、第三方和/或运营商(例如客户)执行或进行方法1100的每个过程。为了本说明书的目的，系统集成商可包括但不限于任何数量的飞机制造商和主要系统分包商；第三方可包括但不限于任何数量的供货商、分包商和供应商；并且运营商可为航空公司、租赁公司、军事机构、服务组织等等。
如图9所示，通过方法1100生产的飞机1102可包括具有多个高级系统1120的机身1118和内部1122。高级系统1120的实例包括推进系统1124、电气系统1126、液压系统1128和环境系统1130中的一个或多个。可包括任何数量的其它系统。虽然示出了航空航天实例，但本文所公开的原理可应用到其它行业，诸如汽车行业。相应地，除飞机1102之外，本文所公开的原理可应用到其它交通工具，例如陆地交通工具、海洋交通工具、太空交通工具等等。
可在方法1100的任何一个或多个步骤期间采用本文所示或所述的装置(多个装置)和方法(多个方法)。例如，可以以类似于在飞机1102在使用中时(方框1114)生产的部件或子组件的方式装配或制造对应于部件和子组件制造(方框1108)的部件或子组件。而且，例如通过显著加快飞机1102的组装或降低飞机的成本，在生产阶段(方框1108和方框1110)可利用装置(多个装置)、方法(多个方法)或其组合的一个或多个实例。类似地，例如但不限于，当飞机1102在使用中时(方框1114)以及/或者在维护和保养期间可利用装置、方法实现方式或其组合的一个或多个实例。
结论
本文所公开的装置和方法的不同实例包括各种构件、特征和功能性。应理解的是，本文所公开的装置和方法的各种实例可包括本文以任何组合所公开的装置和方法的任何其它实例的任何构件、特征和功能性，并且所有的此类可能性都旨在落入本公开的精神和范围内。
获得在上述说明和相关附图所呈现的教导的益处的从本公开所属领域的技术人员将想到本文所陈述的实例的许多修改。
因而，概括起来，根据本发明的第一方面，提供了：
A1.座椅导轨，包括：
复合框架，包括树脂基体中的第一纤维和第二纤维，
第一纤维平行于座椅导轨的主轴延伸，
第二纤维在垂直于座椅导轨的主轴的平面内延伸，
复合框架在主轴的方向上的抗张强度大于复合框架在垂直于主轴的平面内的任何方向上的抗张强度；以及
增强部件，附接到复合框架。
A2.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中第一纤维在复合框架内的平均纤维密度大于第二纤维在复合框架内的平均纤维密度。
A3.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中第一纤维的平均纤维密度与第二纤维的平均纤维密度的比在约2与20之间。
A4.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中第一纤维的平均直径大于第二纤维的平均直径。
A5.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中第一纤维由与第二纤维不同的材料形成。
A6.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中第一纤维和第二纤维在复合框架的整个厚度上不均匀地分布。
A7.还提供了根据段落A6所述的座椅导轨，其中第一纤维沿着复合框架的厚度设置在两组第二纤维之间，该两组第二纤维在两组的每组中具有相等数量的纤维。
A8.还提供了根据段落A6所述的座椅导轨，其中第二纤维沿着复合框架的厚度设置在两组第一纤维之间，该两组第一纤维在两组的每组中具有相等数量的纤维。
A9.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中大部分的第一纤维基本上为直的。
A10.还提供了根据段落A9所述的座椅导轨，其中大部分的第一纤维基本上在复合框架的整个长度上延伸。
A11.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中第二纤维在垂直于主轴的平面内为弯曲的。
A12.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中第二纤维中的一部分在复合框架的第一凸缘端部与第二凸缘端部之间连续延伸。
A13.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中复合框架进一步包括以相对于第一纤维且相对于第二纤维约30°至60°之间的角度设置的第三纤维。
A14.还提供了根据段落A13所述的座椅导轨，其中第三纤维在复合框架内的平均纤维密度小于第一纤维在复合框架内的平均纤维密度。
A15.还提供了根据段落A13所述的座椅导轨，其中第三纤维在复合框架内的平均纤维密度大于第二纤维在复合框架内的平均纤维密度。
A16.还提供了根据段落A13所述的座椅导轨，其中所有的第三纤维都沿着复合框架的厚度被定位在第一纤维中的至少一部分与第二纤维中的至少一部分之间。
A17.还提供了根据段落A13所述的座椅导轨，其中复合框架进一步包括以相对于第一纤维且相对于第二纤维约30°至60°之间的角度并且垂直于第三纤维设置的第四纤维。
A18.还提供了根据段落A17所述的座椅导轨，其中第四纤维在复合框架内的平均纤维密度小于第一纤维在复合框架内的平均纤维密度。
A19.还提供了根据段落A17所述的座椅导轨，其中第四纤维在复合框架内的平均纤维密度大于第二纤维在复合框架内的平均纤维密度。
A20.还提供了根据段落A17所述的座椅导轨，其中第四纤维在复合框架内的平均纤维密度与第三纤维在复合框架内平均纤维密度基本上相同。
A21.还提供了根据段落A17所述的座椅导轨，其中第三纤维和第四纤维为织物(woven fabric)的一部分。
A22.还提供了根据段落A13所述的座椅导轨，其中所有的第一纤维都被设置在第三纤维与第四纤维之间。
A23.还提供了根据段落A22所述的座椅导轨，其中所有的第一纤维、第三纤维和第四纤维都被设置在两组第二纤维之间，该两组第二纤维在两组的每组中具有相等数量的纤维。
A24.还提供了根据段落A13所述的座椅导轨，其中所有的第二纤维都被设置在第三纤维与第四纤维之间。
A25.还提供了根据段落A24所述的座椅导轨，其中所有的第二纤维、第三纤维和第四纤维都被设置在两组第一纤维之间，该两组第一纤维在两组的每组中具有相等数量的纤维。
A26.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中复合框架包括底部支撑凸缘、顶部部分和在底部支撑凸缘与顶部部分之间延伸的支柱部分，其中底部支撑凸缘基本上平行于连接到增强部件的顶部部分。
A27.还提供了根据段落A26所述的座椅导轨，其中顶部部分与支柱部分之间的角度在约100°与120°之间。
A28.还提供了根据段落A26所述的座椅导轨，其中底部支撑凸缘、顶部部分和支柱部分为整体式的，以使得第二纤维中的一部分在底部支撑凸缘、顶部部分与支柱部分之间连续延伸。
A29.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中复合框架和增强部件包括穿过复合框架和增强部件两者延伸的多个开口，并且所述多个开口中断复合框架的第一纤维中的一部分和第二纤维中的一部分。
A30.还提供了根据段落A29所述的座椅导轨，其中多个开口沿着座椅导轨的主轴成排布置。
A31.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，进一步包括复合地板支撑件，该复合地板支撑件在增强部件的相对侧面上附接到复合框架。
A32.还提供了根据段落A31所述的座椅导轨，其中复合地板支撑件包括平行于主轴延伸的第一纤维并且包括在基本上垂直于主轴的平面内延伸的第二纤维。
A33.还提供了根据段落A32所述的座椅导轨，其中复合地板支撑件在平行于主轴的方向上的抗张强度小于复合地板支撑件在基本上垂直于主轴的平面内的方向上的抗张强度。
A34.还提供了根据段落A32所述的座椅导轨，其中复合地板支撑件的第一纤维的平均纤维密度小于复合地板支撑件的第二纤维的平均纤维密度。
A35.还提供了根据段落A32所述的座椅导轨，其中复合地板支撑件的第二纤维的平均纤维密度与复合地板支撑件的第一纤维的平均纤维密度的比在约2与20之间。
A36.还提供了根据段落A31所述的座椅导轨，其中复合地板支撑件的顶表面与增强部件的顶表面共面。
A37.还提供了根据段落A31所述的座椅导轨，其中复合地板支撑件使用胶粘剂附接到复合框架。
A38.还提供了根据段落A37所述的座椅导轨，其中复合地板支撑件进一步使用绑结方式附接到复合框架。
A39.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中增强部件可操作为地板支撑件。
A40.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中增强部件使用胶粘剂附接到复合框架。
A41.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中增强部件为非复合构件。
A42.还提供了根据段落A1所述的座椅导轨，其中增强部件包括金属。
根据本发明的进一步的方面，提供了：
B43.使用座椅导轨支撑座椅的方法，该方法包括：
将载荷从座椅分配到座椅导轨的增强部件和复合框架，
增强部件和复合框架耦接在一起。
B44.还提供了根据段落B43所述的方法，其中增强部件包括金属。
B45.还提供了根据段落B43所述的方法，其中复合框架包括第一纤维和具有与第一纤维不同方向的第二纤维。
B46.还提供了根据段落B43所述的方法，进一步包括使载荷从座椅通过复合框架流动到飞机支撑梁。
B47.还提供了根据段落B43所述的方法，进一步包括设置复合框架的拐角半径的尺寸，以减小应力集中区域。
B48.还提供了根据段落B47所述的方法，其中复合框架的拐角半径为约0.5英寸。
B49.还提供了根据段落B43所述的方法，进一步包括使紧固件压缩力与增强部件发生相互作用。
B50.还提供了根据段落B43所述的方法，进一步包括以第一半径从复合框架的平面顶部部分过渡到复合框架的支柱部分，并且包括以第二半径从复合框架的支柱部分过渡到复合框架的底部支撑部分。
B51.还提供了根据段落B50所述的方法，其中第一半径为至少约0.25英寸。
B52.还提供了根据段落B50所述的方法，其中第二半径为至少约0.25英寸。
B53.还提供了根据段落B43所述的方法，进一步包括使复合框架的支柱部分相对于复合框架的顶部平面部分成一角度，以沿着载荷放置更多的所述第二纤维的纤维。
B54.还提供了根据段落B53所述的方法，其中支柱部分与顶部平面部分之间的角度在约100°与120°之间。
B55.还提供了根据段落B53所述的方法，其中支柱部分与顶部平面部分之间的角度为约110°。
B56.还提供了根据段落B43所述的方法，进一步包括将增强部件定位于复合框架之上以及两个复合地板支撑件之间。
B57.还提供了根据段落B43所述的方法，进一步包括将座椅紧固到增强部件并且紧固到复合框架。
B58.还提供了根据段落B43所述的方法，进一步包括将载荷从增强部件通过复合框架的平面顶部部分、复合框架的支柱部分和复合框架的底部支撑部分输送到连接到底部支撑部分的飞机支撑梁。
B59.还提供了根据段落B43所述的方法，进一步包括使包括相对于座椅导轨的主轴具有0°取向的第一纤维的一个或多个板层对准(align)。
B60.还提供了根据段落B43所述的方法，进一步包括使包括相对于座椅导轨的主轴具有90°取向的第二纤维的一个或多个板层对准。
B61.还提供了根据段落B43所述的方法，进一步包括从复合框架悬臂支撑复合地板支撑件。
B62.还提供了根据段落B43所述的方法，进一步包括将复合地板支撑件结合(bonding)到复合框架。
B63.还提供了根据段落B62所述的方法，其中将复合地板支撑件结合到复合框架包括将胶粘剂施加在复合地板支撑件与复合框架之间并且固化胶粘剂。
B64.还提供了根据段落B56所述的方法，进一步包括将复合地板支撑件绑结到复合框架。
根据本发明的进一步的方面，提供了：
C65.将座椅附接到飞机支撑梁的方法，该方法包括：
将座椅紧固到增强部件和复合框架，
增强部件耦接到复合框架；以及
将复合框架紧固到飞机支撑梁。
C66.还提供了根据段落C65所述的方法，其中增强部件包括金属。
C67.还提供了根据段落C65所述的方法，其中复合框架包括第一纤维和具有与第一纤维不同方向的第二纤维。
C68.还提供了根据段落C65所述的方法，其中增强部件耦接到复合框架的平面顶部部分，其中飞机支撑梁被紧固到复合框架的底部支撑部分，并且其中平面顶部部分和底部支撑部分由复合框架的支柱部分连接。
C69.还提供了根据段落C68所述的方法，其中复合框架的平面顶部部分与复合框架的支柱部分之间过渡部的第一半径为至少约0.25英寸。
C70.还提供了根据段落C68所述的方法，其中复合框架的支柱部分与复合框架的底部支撑部分之间过渡部的第二半径为至少约0.25英寸。
C71.还提供了根据段落C65所述的方法，其中复合框架的支柱部分相对于复合框架的顶部平面部分成一角度，以使得与在任何其它方向上相比，复合框架的更多的第二纤维的纤维沿着从座椅被传递到飞机支撑梁的载荷延伸。
C72.还提供了根据段落C71所述的方法，其中复合框架的支柱部分与复合框架的平面顶部部分之间的角度可在约100°与120°之间。
C73.还提供了根据段落C71所述的方法，其中复合框架的支柱部分与复合框架的平面顶部部分之间的角度为约110°。
因此，应理解的是，本公开不旨在限制于所说明的具体实例并且修改和其它实例旨在包括在随附权利要求书的范围内。而且，虽然上述描述和相关附图在元件和/或功能的某些说明性组合的背景下描述了本公开的实例，但是应明白的是可通过可选实施例提供元件和/或功能的不同组合而不背离所附权利要求书的范围。相应地，随附权利要求书中的括弧中的标识号仅仅为了说明性目的而呈现并且不旨在将所要求保护的主题的范围限制在本公开所提供的具体实例。

Claims (28)

1.一种座椅导轨，包括：
复合框架，所述复合框架包括树脂基体中的第一纤维和第二纤维，
所述第一纤维平行于所述座椅导轨的主轴延伸，
所述第二纤维在垂直于所述座椅导轨的所述主轴的平面内延伸，
所述复合框架在所述主轴的方向上的抗张强度大于所述复合框架在垂直于所述主轴的所述平面内的任何方向上的抗张强度；以及
增强部件，附接到所述复合框架。
2.根据权利要求1所述的座椅导轨，其中，所述第一纤维在所述复合框架内的平均纤维密度大于所述第二纤维在所述复合框架内的平均纤维密度。
3.根据权利要求1所述的座椅导轨，其中，所述第一纤维的平均纤维密度与所述第二纤维的平均纤维密度的比在2与20之间。
4.根据权利要求1所述的座椅导轨，其中，所述第一纤维的平均直径大于所述第二纤维的平均直径。
5.根据权利要求1所述的座椅导轨，其中，所述第一纤维由与所述第二纤维不同的材料形成。
6.根据权利要求1所述的座椅导轨，其中，所述第一纤维和所述第二纤维在所述复合框架的整个厚度上不均匀地分布。
7.根据权利要求1所述的座椅导轨，其中，所述第一纤维中的大部分基本上为直的。
8.根据权利要求1所述的座椅导轨，其中，所述第二纤维在垂直于所述主轴的所述平面内为弯曲的。
9.根据权利要求1所述的座椅导轨，其中，所述复合框架进一步包括第三纤维，所述第三纤维以相对于所述第一纤维且相对于所述第二纤维30°至60°之间的角度设置。
10.根据权利要求9所述的座椅导轨，其中，所述复合框架进一步包括第四纤维，所述第四纤维以相对于所述第一纤维且相对于所述第二纤维30°至60°之间的角度设置并且垂直于所述第三纤维设置。
11.根据权利要求10所述的座椅导轨，其中，所有的所述第一纤维均设置在所述第三纤维与所述第四纤维之间。
12.根据权利要求11所述的座椅导轨，其中，所有的所述第一纤维、所述第三纤维和所述第四纤维均设置在两组所述第二纤维之间，这两组所述第二纤维在这两组的每组中均具有相等数量的纤维。
13.根据权利要求1所述的座椅导轨，其中，所述复合框架包括底部支撑凸缘、顶部部分和在所述底部支撑凸缘与所述顶部部分之间延伸的支柱部分，其中所述底部支撑凸缘基本上平行于连接到所述增强部件的所述顶部部分。
14.根据权利要求13所述的座椅导轨，其中，所述底部支撑凸缘、所述顶部部分和所述支柱部分为整体式的，以使得所述第二纤维中的一部分在所述底部支撑凸缘、所述顶部部分与所述支柱部分之间连续延伸。
15.根据权利要求1所述的座椅导轨，其中，所述复合框架和所述增强部件包括穿过所述复合框架和所述增强部件两者延伸的多个开口，并且所述多个开口中断所述复合框架的所述第一纤维中的一部分和所述第二纤维中的一部分。
16.根据权利要求15所述的座椅导轨，其中，所述多个开口沿着所述座椅导轨的所述主轴成排布置。
17.根据权利要求1所述的座椅导轨，所述座椅导轨进一步包括复合地板支撑件，所述复合地板支撑件在所述增强部件的相对侧面上附接至所述复合框架。
18.根据权利要求1所述的座椅导轨，其中，所述增强部件能操作为地板支撑件。
19.一种使用座椅导轨支撑座椅的方法，所述方法包括：
将载荷从所述座椅分配到所述座椅导轨的增强部件和复合框架，
所述增强部件和所述复合框架耦接在一起。
20.根据权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括使载荷从所述座椅通过所述复合框架流动至飞机支撑梁。
21.根据权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括设置所述复合框架的拐角半径的尺寸，以减小应力集中区域。
22.根据权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括使紧固件压缩力与所述增强部件发生相互作用。
23.根据权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括以第一半径从所述复合框架的平面顶部部分过渡到所述复合框架的支柱部分，并且包括以第二半径从所述复合框架的所述支柱部分过渡到所述复合框架的底部支撑部分。
24.根据权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括使所述复合框架的支柱部分相对于所述复合框架的平面顶部部分成角度，以沿着载荷放置所述复合框架的更多的第二纤维的纤维。
25.根据权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括将所述增强部件定位于所述复合框架之上以及两个复合地板支撑件之间。
26.根据权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括将载荷从所述增强部件通过所述复合框架的平面顶部部分、所述复合框架的支柱部分和所述复合框架的底部支撑部分传送到连接至所述底部支撑部分的飞机支撑梁。
27.根据权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括从所述复合框架悬臂支撑复合地板支撑件。
28.根据权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括将复合地板支撑件结合至所述复合框架。
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