CN113165222A - 飞行器面板组件 - Google Patents

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CN113165222A
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Abstract

一种飞行器面板组件，该飞行器面板组件具有：面板；以及位于面板上的多个加强件。每个加强件具有附接至面板的附接部分和与面板间隔开的结构部分。肋条支脚梁在一系列相交部处穿过加强件。在每个相交部处，肋条支脚梁位于面板与加强件中的相应一个加强件的结构部分之间。

Description

飞行器面板组件
技术领域
本发明涉及飞行器面板组件，以及制造飞行器面板组件的方法。
背景技术
EP0995673在图12中公开了用于飞行器的壳体构造，该飞行器具有形成格栅的桁条腹板和肋条。
WO2015/015152在图14中公开了飞行器结构，该飞行器结构具有跨过相邻桁条之间的间隙的肋条支脚。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种飞行器面板组件，该飞行器面板组件包括：面板；以及位于面板上的多个加强件，其中，每个加强件包括附接至面板的附接部分和与面板间隔开的结构部分；以及在一系列相交部处穿过加强件的肋条支脚梁，其中，在每个相交部处，肋条支脚梁位于面板与加强件中的相应一个加强件的结构部分之间。
飞行器面板组件与WO2015/015152的结构相比具有许多优点。首先，使用单个肋条支脚梁而不是多个肋条支脚使得组件的制造复杂度降低。其次，使用单个肋条支脚梁意味着不必将多个肋条支脚与彼此对准。第三，将肋条支脚梁定位在面板与加强件的结构部分之间提供了改善的应力性能，因为肋条支脚梁通过加强件的结构部分而被向下保持在面板上。
优选地，面板、肋条支脚梁和/或加强件的结构部分包括纤维增强的复合材料，例如碳纤维增强的环氧树脂。替代性地，面板、肋条支脚梁和/或加强件的结构部分可以是金属。
组件可以包括层(通常是纤维增强的复合材料的层)，该层形成加强件中的全部加强件的结构部分。可选地，该层形成加强件中的全部加强件的结构部分，并且还覆盖加强件之间的肋条支脚梁。
根据本发明的第一方面的飞行器面板组件的其他可选特征在权利要求2至10中阐明。
本发明的另一方面提供了一种飞行器燃料箱，该飞行器燃料箱包括根据第一方面的面板组件。飞行器燃料箱可以是飞行器的机翼箱、中央箱或任何其他燃料箱。
第一方面的飞行器面板组件特别适合用于飞行器燃料箱中，因为加强件的结构部分能够保持肋条支脚梁向下抵靠该面板，并防止燃料压力将肋条支脚梁与面板分离。
本发明的另一方面提供了一种飞行器机翼，该飞行器机翼包括上机翼盖组件；下机翼盖组件；以及将上机翼盖组件连接至下机翼盖组件的肋条；其中，机翼盖组件中的至少一个机翼盖组件包括根据第一方面的面板组件，并且面板组件的肋条支脚梁附接至相交部之间的肋条。
本发明的另一方面提供了一种飞行器机翼，该飞行器机翼包括上盖；下盖；将上盖连接至下盖的肋条；以及附接至上盖和下盖的多个加强件，其中，每个肋条通过相应的肋条/盖连接装置连结至每个盖，肋条/盖连接装置中的至少一个肋条/盖连接装置包括肋条支脚梁，该肋条支脚梁在一系列相交部处穿过加强件并且附接至相交部之间的肋条中的相应的一个肋条，并且在每个相交部处，肋条支脚梁位于盖与加强件中的相应一个加强件的至少一部分之间。
可选地，机翼还包括在上盖与下盖之间的燃料箱。
本发明的另一方面提供了一种制造飞行器面板组件的方法，面板组件包括面板；多个加强件；和肋条支脚梁，该方法包括：将纤维预制件设置在成形工具上，其中，纤维预制件包括多个加强件预制件；跨过加强件预制件铺设肋条支脚梁，使得肋条支脚梁在一系列相交部处穿过加强件预制件；将面板预制件铺设在纤维预制件和肋条支脚梁上，使得在每个相交部处，肋条支脚梁位于面板预制件与加强件预制件中的相应一个加强件预制件的结构部分之间；用基体材料共灌注面板预制件和纤维预制件；以及固化基体材料。
本发明的另一方面提供了一种制造飞行器面板组件的方法，面板组件包括面板和多个加强件，该方法包括：通过对纤维进行切割以形成切割纤维并且将切割纤维喷涂在成形工具上来将纤维预制件设置在成形工具上，其中，纤维预制件包括多个加强件预制件；将面板预制件铺设在纤维预制件上；用基体材料共灌注面板预制件和纤维预制件；以及固化基体材料。切割纤维可以是切割粗纱(纤维束)、单个纤维或任何其他形式的切割纤维。面板组件可以如前述方面那样设置有肋条支脚梁，或者面板组件可以不具有肋条支脚梁。
本发明的另一方面提供了一种加强的面板组件，该加强的面板组件包括：面板；以及位于面板上的加强件，加强件包括：结构部分、结构部分中的芯、在芯中沿芯的长度方向延伸的纵向通道、以及纵向通道中的囊状物。
囊状物可以处于膨胀状态或收缩状态。根据本发明的该方面的加强的面板组件的其他可选特征在详细描述的结尾处提供的编号项的项2至12中阐明。
根据本发明的另一方面，提供了一种飞行器或飞行器部分(例如，飞行器机翼、飞行器机翼盖面板或飞行器机身面板)，飞行器或飞行器部分包括根据另一方面的加强的面板组件。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造根据第一方面的加强的面板组件的方法，该方法包括：将基体材料灌注到纵向通道中使得基体材料的第一部分沿着纵向通道流动并且然后从纵向通道流入到结构部分中并且流入到面板中，并且基体材料的第二部分保留在纵向通道中并与囊状物接触；使囊状物膨胀(可选地用气体使囊状物膨胀)，从而使囊状物迫使基体材料的第二部分中的至少一些流出纵向通道；并且固化基体材料使得加强件变得结合至面板。
根据本发明的该方面的方法的其他可选特征在详细描述的结尾处提供的编号项的项15至20中阐明。
附图说明
现在将参照附图描述本发明的实施方式，在附图中：
图1示出了飞行器；
图2是机翼中一个机翼的机翼盒的示意图；
图3示出了用于肋条中的一个肋条的肋条/盖连接装置；
图4示出了根据本发明的第一实施方式的飞行器面板组件；
图5是图4的组件的平面图；
图6是沿着图5中的线A-A截取的跨过加强件中的一个加强件的横截面；
图7是两个相邻桁条的示意图；
图8是沿着图6中的线B-B截取的在相交部处沿着加强件中一个加强件的横截面；
图9是沿着图5中的线D-D截取的跨过肋条支脚中的一个肋条支脚的横截面；
图10示出了凹形成形工具；
图11示出了图10的凹形成形工具上的纤维预制件；
图12示出了在凸形压实工具和凹形成形工具之间配装有纤维预制件的凸形压实工具；
图13是图13的设施的平面图；
图14是沿着图13中的线E-E截取的跨过加强件预制件中一个加强件预制件的横截面；
图15示出了铺设在纤维预制件上的肋条支脚梁和板条预制件；
图16示出了型芯和其他材料；
图17示出了铺设在其他部分上的盖面板；
图18示出了最终预制件组件；
图19是位于灌注工具上的最终预制件组件的平面图；
图20是沿着图19中的线F-F截取的跨过加强件预制件中一个加强件预制件的横截面；
图21示出了凸形成形工具；
图22示出了位于图21的凸形成形工具上的纤维预制件；
图23是在压实期间跨过加强件预制件中的一个加强件预制件的横截面；
图24示出了铺设在纤维预制件上的肋条支脚梁、翼梁芯和板条预制件；
图25示出了铺设在图24的组件上的型芯、其他材料和盖面板；
图26示出了灌注工具上的最终预制件组件；
图27示出了替代性面板组件；
图28示出了面板上的一对泡沫芯部分；
图29示出了铺设在泡沫芯部分中的每个泡沫芯部分上的一对板条；
图30示出了面板组件包括面板上的一对加强件，并且还示出了树脂入口端口的位置；
图31是图30的组件的一部分的平面图；
图32是在灌注过程的初始阶段沿着图31中的线A-A截取的跨过加强件中的一个加强件的横截面；
图33示出了在面板组件已经被完全灌注之后的灌注过程的后期阶段；
图34示出了在囊状物已经膨胀之后的面板组件；
图35是在灌注过程的初始阶段跨过替代性面板组件的横截面；
图36示出了在面板组件已经被完全灌注之后的灌注过程的后期阶段；以及
图37示出了在囊状物已经膨胀之后的面板组件。
具体实施方式
图1示出了具有左舷机翼2和右舷机翼3的飞行器1。每个机翼具有长度沿展向方向从根部延伸至梢部的悬臂结构，根部连结至飞行器机身4。机翼2、3在构造上相似，因此将仅参照图2和图3详细描述右舷机翼3。
机翼的主要结构元件是由图3的横截面中所示的上盖面板21和下盖面板22以及前翼梁6、后翼梁7形成的机翼盒。盖面板21、22和翼梁6、7分别是碳纤维增强的聚合物(CFRP)层压部件。每个盖面板具有弯曲的空气动力学表面(上盖面板21的上表面和下盖面板22的下表面)，在飞行器飞行期间空气在该空气动力学表面上流动。每个盖面板还具有内表面，该内表面承载一系列沿展向方向延伸的加强件8。每个盖面板承载大量的加强件8，为清楚起见，在图2中仅示出了加强件中的五个加强件，在图3中仅示出了加强件中的六个加强件。每个加强件8均连结至一个盖面板，但不连结至另一盖面板。在飞行器机翼盖面板的情况下，加强件8通常被称为桁条，但是下面将使用术语“加强件”。
机翼盒还具有多个横向肋条，每个肋条连结至盖21、22和翼梁6、7。肋条包括位于机翼盒的根部处的最内侧的内侧肋条10，以及沿着机翼盒的长度与最内侧的肋条间隔开的许多另外的肋条。机翼盒被分成两个燃料箱：由内侧肋条10、中跨肋条11、盖面板21、22和翼梁6、7界定的内侧机翼燃料箱；以及由中跨肋条11、机翼盒的梢部处的外侧肋条12、盖面板21、22和翼梁6、7界定的外侧机翼燃料箱。
内侧肋条10是附接肋条，该附接肋条形成机翼盒的根部并且在机身4的本体内连结至中央机翼盒20。挡板肋条13(以虚线示出)形成燃料箱内的内部挡板，该内部挡板将燃料箱分成多个舱。肋条10、11、12被密封以防止燃料从两个燃料箱流出，但是挡板肋条13未被密封，从而燃料可以在多个舱之间跨过挡板肋条13流动。如在图2中可以看到的，加强件8在靠近内侧肋条10和外侧肋条12处停止，但穿过挡板肋条13和中跨肋条11。
图4示出了包括盖22；以及承载在盖22的内表面上的加强件8中的四个加强件的面板组件。如图6中最清楚地示出的，每个加强件8包括一对支脚25；一对腹板28；以及将一对腹板28连结至彼此的冠部26。支脚25、腹板28和冠部26一起形成高帽形轮廓的横截面。替代性地，例如，每个加强件可以具有欧米茄形的轮廓。替代性地，每个加强件可以具有不同的轮廓，例如T形轮廓、I形轮廓、顶部重I形轮廓、棒球棍轮廓、棒棒糖轮廓或叶片形轮廓。
支脚25通过共灌注接头被直接结合至下盖面板22的内表面，并且冠部26在加强件的顶点处与下盖面板22间隔开。每个加强件还具有泡沫芯24，该泡沫芯24定位在加强件的基部处的腹板28之间并且由下盖面板22承载；以及板条27，该板条27定位在腹板28之间，并在加强件的顶点处与冠部26接触。板条27由纤维增强的复合材料制成，例如由碳纤维增强的环氧树脂制成。
冠部26和板条27提供加强件的结构部分，该结构部分在桁条的顶点处与中性弯折轴线相距很远，以增强其弯折刚度。芯24用作填充物，并且用作板条27的支承物。
肋条支脚梁18在一系列相交部23处穿过加强件，所述一系列相交部23中的一者在图8的横截面中示出。泡沫芯24形成为区段，并且在相交部23处，肋条支脚梁18穿过腹板28中的槽并且穿过泡沫芯24的两个相邻区段之间的间隙，如图8所示。同样如图8所示，在每个相交部23处，肋条支脚梁18位于下盖面板22与加强件8中的相应一个加强件的结构部分(即，冠部26和板条27)之间。
在每个相交部23处，加强件中的相应一个加强件的结构部分26、27连续地延伸跨过相交部，这与图8所示的被分割成区段的泡沫芯24和形成有槽以允许肋条支脚梁18通过的腹板28不同。结构部分26、27的这种连续性是有利的，因为它增强了加强件的弯折刚度，并且使结构部分26、27中的碳纤维连续地延伸跨过相交部23。
肋条支脚梁18的底部边缘通过共结合接头被结合至下盖面板22面板，并且在每个相交部23处，肋条支脚梁18也被共结合至泡沫芯区段24以及板条27的端面，如图8所示。
加强件中的全部加强件的支脚25、腹板28和冠部26由纤维增强的环氧树脂的单个层29形成，使得支脚25在相邻的加强件之间连续地延伸，如图7所示，而不是在相邻的加强件之间的不同边缘处终止。层29还覆盖肋条支脚梁18，如图9所示，以在加强件中的每对加强件之间形成肋条支脚19，如图4所示。
每个肋条10、11、13将上盖21连接至下盖22，并且图3通过示例的方式示出了用于肋条11的上肋条/盖连接装置和下肋条/盖连接装置。肋条支脚19(包括肋条支脚梁18)通过穿过肋条11和肋条支脚19的紧固件14附接到加强件之间的肋条11。加强件8穿过肋条11中的鼠洞孔开口20。
如上所指出的，上盖面板21和下盖面板22分别提供燃料箱的上壁和下壁。如果燃料箱填充过量，则然后较大的燃料压力可能产生，这有使肋条支脚19从盖面板上脱离的危险。互锁的肋条支脚/桁条装置使加强件的结构部分26、27能够保持肋条支脚梁18向下抵靠盖面板，并防止燃料压力将肋条支脚梁18与盖面板分离。
单个肋条支脚梁18的使用使得组件的制造复杂度降低。也不必将多个肋条支脚与彼此对准。
图10至图20示出了制造飞行器面板组件的第一方法。面板组件类似于图4的面板组件，并且相同的附图标记将用于指示等同的部件。该方法涉及使用各种干纤维预制件，这些预制件用环氧树脂灌注以在最终部分中形成复合部件。这种预制件被给予与它们在最终灌注部分中形成的部件相同的附图标记，并附加字母“a”。因此，例如，纤维预制件29a在最终灌注部分中成为层29。
图10所示的凹形成形工具100具有肋条支脚工具凹槽111和加强件工具凹槽110的十字交叉布置。如图11所示，纤维预制件29a首先设置在工具上。纤维预制件29a由干燥的碳纤维材料制成，该纤维预制件29a可以根据零件的要求——例如所需的纤维体积或零件的载荷承载面积——以多种不同方式设置在成形工具100上。
在一个示例中，纤维预制件29a可以通过将碳纤维纱、羊毛、长纤维毯或拉伸断裂织物压制成形而被设置在成形工具100上，然后使用粘结剂将纤维预制件29a稳定化。然后通过例如由热空气、摩擦或其他方法施加热量来活化粘结剂。纱、羊毛、毯或织物可以铺设为单层，或铺设为拼接段，该拼接段共同地形成单层。
替代性地，可以使用在US2015/0273736A1中公开的方法，通过将切割粗纱喷涂到凹形成形工具100上来沉积纤维预制件29a。将增强的纤维束(称为粗纱)从筒管中拉出并在沉积头中切割成一定长度。使用沉积头将切割粗纱喷涂到凹形成形工具100的表面上，该沉积头优选地安装在机械臂上以实现能够重复的结果。粗纱可以配备有粘结剂，或者可以在喷涂过程期间将粘结剂原位施加至切割粗纱。凹形成形工具100优选地是多孔的并且在真空下将切割粗纱在喷涂期间拉至工具100的表面。该过程提供了具有随机的纤维取向的准各向同性的预制件29a。
如图11中所示，纤维预制件29a包括在加强件工具凹槽110中的加强件预制件110a和在加强件工具凹槽110之间连续地延伸的加强件支脚预制件25a。每个加强件预制件110a包括一对腹板部分28a和冠部部分。纤维预制件29a还包括在工具凹槽111中的肋条支脚预制件111a。
接下来，如图12中所示，安装具有互补凸形脊的凸形压实工具101，以如图14中所示地将纤维预制件29a夹持在凸形工具101与凹形工具100之间。然后，将纤维预制件29a在工具101、100之间压实以将纤维预制件29a去散并将纤维预制件29a模制成所需的形状。
接下来，如图15中所示，移除凸形工具101，并且将板条预制件27a铺设在加强件预制件110a中。板条预制件27a由干碳纤维化增强材料制成，该干碳纤维化增强材料具有沿着其长度延伸的连续纤维。连续纤维可以通过自动纤维放置来沉积。
接下来，如图11中所示，将肋条支脚梁18跨过板条预制件27a铺设在肋条支脚预制件111a中。肋条支脚梁18配装为叠层预浸料复合材料的单个固化件，并且肋条支脚梁18在每个相交部处与板条预制件27a的纤维增强材料接触。
接下来，如图16中所示，将泡沫芯区段24铺设在板条预制件27a的顶部上，并且插入额外的干纤维条状件114(如图16中所示)和干纤维条状件128(如图20中所示)以填充间隙。
接下来，如图17中所示，将下盖面板预制件22a铺设在顶部，并与纤维预制件29a、肋条支脚梁18以及条状件114、128接触。然后将组件倒置，并且将凹形成形工具100移除以留下图18中所示的预制件组件。将预制件组件放置在如图19和图20中所示的灌注工具402上并且由真空袋400覆盖。然后将真空施加至图20中所示的真空端口403，并且经由入口401灌注环氧树脂。树脂共同灌注预制件组件(纤维预制件29a、板条预制件27a、盖面板预制件22a以及条状件114、128)的干纤维组分，并且然后固化树脂。
将预制件29a、27a、22a和条状件114、128与环氧树脂基体材料共同灌注，并且然后固化基体材料，从而在预制件组件的元件之间形成各种共同灌注和共同粘结的接头。
在图10至图20的示例中，纤维预制件29a在凹形成形工具100上形成，并且然后在凹形成形工具100与凸形压实工具101之间被压实。在图21至图26中所示的替代性示例中，相反的情况是：纤维预制件229a在凸形成形工具200上形成，并且然后在凸形成形工具200与凹形压实工具201之间被压实。因此，在图10至图20的情况下，加强件预制件在凹形成形工具100的凹槽中形成，而在图22的情况下，加强件预制件在凸形成形工具200的凸形特征部上形成。
通过图21至图26的方法形成的面板组件与先前描述的面板组件相似，并且相同的附图标记加200来表示等同部件。该方法涉及使用各种干纤维预制件，该干纤维预制件变得灌注有环氧树脂，以在最终部分中形成复合部件。这些预制件与预制件在最终部分中形成的部件采用相同的附图标记加字母“a”来表示。因此，例如，纤维预制件229a在最终部分中变成层229。
图21中所示的凸形成形工具200设置有肋条支脚工具脊211和加强件工具脊210的十字交叉布置。凸形成形工具的一个边缘处还具有翼梁工具脊230和沟槽232。
如图22中所示，纤维预制件229a在凸形成形工具200上形成。纤维预制件229a由干碳纤维材料制成，纤维预制件229a可以通过与纤维预制件29a设置在凹形成形工具100上的相同的方法被设置在凸形成形工具200上，即通过压制成形或喷涂。
如图22中所示，纤维预制件229a包括在加强件工具脊210上的加强件预制件210a和在脊210a与翼梁工具脊230上的翼梁预制件231a之间的加强件支脚预制件225a。每个加强件预制件210a包括一对腹板部分228a和冠部部分226a。纤维预制件229a还包括铺设在肋条支脚工具脊211上的肋条支脚预制件211a。
每个加强件支脚预制件225a在一对相邻的加强件预制件210a之间连续地延伸；并且每个加强件预制件210a包括一对腹板预制件228a和将该一对腹板预制件连接至彼此的冠部预制件226a。
翼梁预制件231a具有高的纵横比(高度/宽度)，该高的纵横比将难以在凹形成形工具的凹槽内部形成，因此，凸形成形工具200的凸形轮廓是优选的。
接下来，如图23中所示，安装具有互补的凹形凹槽的凹形压实工具201，以将纤维预制件229a夹持在凸形工具与凹形工具之间。然后，在工具之间压实纤维预制件229a，以将纤维预制件229a去散，并且将纤维预制件229a模制成所需的形状。
接下来，移除凸形成形工具200，将图24中所示的板条预制件227a铺设在加强件预制件210a内部，并且然后将肋条支脚梁218跨过板条预制件227a铺设在肋条支脚预制件211a内部。肋条支脚梁218配装为叠层预浸料复合材料的单个固化件，并且肋条支脚梁218在每个相交部处与板条预制件227a的纤维化增强材料接触。
翼梁芯214也配装在翼梁预制件231a的内部。翼梁芯214可以配装为叠层预浸料复合材料的单个固化件，并且翼梁芯214由干碳纤维化增强材料制成，该碳纤维化增强材料包括沿着翼梁芯214的长度延伸的连续纤维。
接下来，如图25中所示，将泡沫芯区段224铺设在板条预制件227a的顶部上，并且插入额外的干纤维材料以填充间隙。该额外的干纤维材料包括：条状件(未示出)；第一纤维预制件片240，第一纤维预制件片240具有安装到翼梁芯214的一个侧部上的间隙中的凸缘241；以及第二纤维预制件片242，第二纤维预制件片242具有安装到翼梁芯214的另一侧部上的间隙中的凸缘243。
接下来，如图25中所示，将面板预制件222a铺设在顶部上，并与纤维预制件片240、242和翼梁芯214接触。然后将组件倒置并且放置在图26中所示的灌注工具202上。然后将凹形压实工具201移除并且用真空袋(未示出)替换，并且使用与先前描述的相同的方法将面板组件灌注，以在灌注工具202上生产图26中所示的面板组件。树脂共同灌注该组件(纤维预制件229a、板条预制件227a、面板预制件222a以及包括预制件片240、242的额外材料)的干纤维组分，并且然后固化树脂以形成图26中所示的最终的面板组件。
在图17中，将面板预制件22a铺设成与纤维预制件29a和肋条支脚梁18直接接触，因此面板预制件22a变成通过树脂基体材料直接粘结至纤维预制件29a和肋条支脚梁18。在图25的情况下，在将面板预制件222a铺设在纤维预制件229a和肋条支脚梁218上之前，已经在纤维预制件229a和肋条支脚梁218上铺设了额外的干纤维材料240、242。因此，在这种情况下，面板预制件222a不与纤维预制件229a或肋条支脚梁218直接接触。
图26的面板组件包括盖222、以及承载在盖222的内表面上的翼梁231和加强件208。每个加强件208包括：一对支脚225：一对腹板228：以及冠部226，上述所有部分由单个层229形成，单个层229还覆盖加强件之间的肋条支脚梁。每个加强件还具有泡沫芯224和板条227。
图27示出了与图4的组件相似的替代性面板组件，并且相同的附图标记用于表示等同的部件。肋条支脚梁具有垂直于盖面板的高度，该高度在相交部23处(高度h2)小于相交部之间的高度(高度h1)。在相交部23处减小的高度h2减小了形成在加强件中以使肋条支脚梁能够穿过的槽或其他开口的尺寸。相交部之间的肋条支脚的增大的高度h1提供了更大的表面积以容纳螺栓或其他紧固件。
图28至图37涉及示例性加强的面板组件，该加强的面板组件适于被包括在图2和图3的机翼盒中。下面描述的一些示例的加强的面板组件可以被包括在以上所描述的示例面板组件中的任一示例面板组件中。
图28示出了加强的面板组件280的一部分，加强的面板组件280形成了机翼2、3中的一者的上部盖或下部盖的一部分。面板组件280包括被承载在面板16上的加强件80。
如图32中所示，每个加强件80包括结构部分260、以及在结构部分260中的芯281、284、285。结构部分260包括一层纤维增强复合材料、比如碳纤维增强聚合物(CFRP)。结构部分260形成为包括支脚36、一对腹板34和冠部33且横截面呈梯形形状。芯包括由诸如泡沫的填充材料制成的泡沫芯部分281、以及由诸如碳纤维增强聚合物(CFRP)的纤维增强复合材料制成的一对板条284、285。填充材料具有比板条284、285的纤维增强复合材料更低的密度。
支脚36通过共同灌注接头粘结至面板16的内表面。冠部33和板条284、285在加强件80的顶点处与面板组件的中性弯曲轴线间隔开以增强其弯曲刚度。
如图28和图30中所示，泡沫芯部分281和加强件80各自具有沿长度方向L的长度、沿宽度方向W(横向于长度方向L)的宽度、以及沿高度方向H(横向于长度方向L)的高度。如图28中所示，泡沫芯部分281具有沿着泡沫芯部分281的整个长度沿长度方向L延伸的纵向通道190。纵向通道190是泡沫芯部分281的上表面中的凹槽，该凹槽具有半圆形形状的横截面。
泡沫芯部分281还具有分支通道180，分支通道180从纵向通道190沿宽度方向W延伸，并且分支通道180沿着纵向通道190以规则的间隔间隔开。这些分支通道180是在泡沫芯部分281的上表面中的凹槽，并与纵向通道190流体连通。
板条240、250在加强件的顶点处与冠部33接触，并且板条240、250定位在腹板34之间。如图29中最清楚地看到的，板条285中的一个板条具有沿着板条285的长度间隔开的凸部283，并且凸部283与另一板条284的侧部在接口283a处接触。
在凸部283之间，板条284、285间隔开以形成槽282。如图32中所示，每个槽282从纵向通道190沿高度方向H延伸至加强件的结构部分260。如图4中所示，每个槽282还具有沿长度方向L在凸部283之间延伸的长度，以及沿宽度方向W延伸的宽度。
结构层260可以通过在芯部分281、284、285上编织碳纤维而形成为单个管状部分。替代性地，结构层260可以通过将干纤维织物包裹在芯部分281、284、285周围而形成为结构层260的梯形形状，并且然后将对接边缘连接在一起以形成对接接头。在该示例中，结构层260具有梯形形状，并具有粘结至面板16的单个支脚36，但是在替代性实施方式中，结构层260可以具有欧米茄形状或礼帽式形状，并具有粘结至面板160的一对面朝外的支脚。
面板组件280主要以干纤维铺设，然后通过图32至图34中所示的方法灌注树脂(基体材料)。在灌注过程期间，面板16被承载在灌注工具70上。
如图32中所示，在将板条284、285铺设在泡沫芯部分281的顶部上之前，将柔性囊状物40以收缩状态铺设到纵向通道190中。将柔性真空袋39铺设在面板组件28上并且通过密封件38密封至灌注工具70，以在真空袋39与灌注工具70之间形成真空室50。当环氧树脂经由每个加强件80的端部处的入口端口41灌注时，真空经由真空端口37施加至真空室。在树脂的灌注期间，真空继续施加至真空室50，真空室50沿着纵向通道190将树脂抽吸到结构部分260和面板16中。
最初，真空沿着每个加强件的纵向通道190抽吸树脂。图32示出了当纵向通道190已经部分地填充有树脂60时的灌注过程中的阶段。
随着灌注过程的继续，树脂填充纵向通道190，并且然后经由分支通道180和槽282从纵向通道190溢出进入到多孔干纤维结构层260中。树脂还流动到多孔干纤维面板16中。一旦真空室50充满树脂，树脂就从真空端口37溢出。如图33中所示，在灌注过程结束时，树脂的第一部分(包括图32中所示的树脂60)已经沿着纵向通道190流动，并且然后从纵向通道190流动到结构部分260和面板16中。如图33中所示，树脂的第二部分61保留在纵向通道190中并与囊状物40接触。树脂的第三部分62填充分支通道180，并且第四部分63填充槽282。
通道190的目的是帮助进行灌注过程，并且减少在灌注工具70中具有外部树脂流动通道的需求。
如图34所示，然后用空气给囊状物40充气。替代性地，可以使用流体或除空气以外的气体给囊状物40充气。囊状物的膨胀将树脂的第二部分61推入到分支通道180和/或槽282中，该囊状物的膨胀又将树脂的第三部分62和第四部分63从分支通道180和槽282推出到结构部分260中。如图34中所示，随着囊状物40的膨胀，更多的树脂从真空端口37溢出。
如图34中所示，一旦囊状物40已经被完全充气，则面板组件就被树脂完全浸渍，并且囊状物40充满了空气65。囊状物40未被移除，但是总的来说节省了重量，因为囊状物40的重量小于囊状物40已经从纵向通道190移开的树脂的第二部分61的重量。
然后将面板组件加热以固化环氧树脂，使得加强件变成粘结至面板16。固化的环氧树脂在加强件的支脚36与面板16之间形成共同灌注的接头；以及在结构部分286与每个加强件的芯部分281、284、285之间形成共同粘结接头。
在图35至图37中示出了加强的面板组件的替代性实施方式。图35至图37的面板组件与图28至图34中所示的面板组件相似，并且相同的附图标记将用于表示等同的部件。在该实施方式中，泡沫芯部分281由没有通道的泡沫芯部分32代替。在图28至图34中，具有由凸部283隔开的多个槽282，但是在图35至图37的情况下，没有凸部283，因此单个槽沿着板条284、285之间的加强件的整个长度连续地延伸，并且包含图35中所示的处于收缩状态的囊状物40a。
图35中示出了当槽已经填充有树脂60a时灌注过程中的阶段。随着灌注过程的继续，树脂从槽溢出到多孔干纤维结构层286中。树脂也流动到多孔干纤维面板16中。一旦真空室充满树脂，树脂就会从真空端口37溢出。如图36中所示，在灌注过程结束时，树脂的第一部分(包括图35中所示的树脂60a)已经沿着槽流动，并且然后从槽流动到结构部分286和面板16中。如图36中所示，树脂的第二部分61a保留在槽中并与囊状物40a接触。
如图37中所示，然后囊状物40a被填充空气。囊状物的这种膨胀将树脂的第二部分61a推出槽并推入结构部分286中。如图37中所示，随着囊状物40a的膨胀，更多的树脂从真空端口37溢出。
如图37中所示，一旦囊状物40a已经完全充气，则面板组件就被树脂完全浸透，并且囊状物40a充满了空气。然后将面板组件加热以固化环氧树脂，使得加强件变成粘结至面板16。
在出现单词“或”的地方，这应被理解为是指“和/或”，使得所涉及的项不一定是互斥的，并且可以以任何适当的组合来使用。尽管上面已经参照一个或更多个优选实施方式描述了本发明，但将理解的是，在不背离如所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种改变或修改。
编号项
1.一种加强的面板组件，所述加强的面板组件包括：
面板；以及
位于所述面板上的加强件，所述加强件包括：结构部分、所述结构部分中的芯、在所述芯中沿所述芯的长度方向延伸的纵向通道、以及所述纵向通道中的囊状物。
2.根据项1所述的加强的面板组件，其中，所述结构部分包括结合至所述面板的一个或更多个的支脚。
3.根据任一前述项所述的加强的面板组件，其中，所述芯包括芯材料，所述结构部分包括结构材料，并且所述芯材料具有低于所述结构材料的密度。
4.根据任一前述项所述的加强的面板组件，其中，所述面板和所述结构部分分别包括用基体材料共灌注的纤维化材料，所述基体材料将所述面板结合至所述结构部分。
5.根据任一前述项所述的加强的面板组件，其中，所述结构部分包括冠部和一对腹板，并且所述芯定位在所述腹板之间。
6.根据任一前述项所述的加强的面板组件，其中，所述结构部分包括纤维化材料。
7.根据任一前述项所述的加强的面板组件，其中，所述芯包括由第一芯材料制成的第一芯部分和由与所述第一芯材料不同的第二芯材料制成的第二芯部分；并且所述纵向通道和所述囊状物处于所述第一芯部分中。
8.根据项7所述的加强的面板组件，其中，所述纵向通道包括所述第一芯部分中的凹槽。
9.根据任一前述项所述的加强的面板组件，其中，所述芯包括由填充材料制成的第一芯部分和由纤维增强的复合材料制成的一对结构芯部分；并且所述囊状物位于所述一对结构芯部分之间。
10.根据任一前述项所述的加强的面板组件，还包括位于所述芯中的槽，所述槽沿横向方向从所述纵向通道延伸至所述加强件的所述结构部分，其中，所述槽具有沿所述芯的所述长度方向延伸的长度和沿所述横向方向延伸的宽度。
11.根据任一前述项所述的加强的面板组件，还包括分支通道，所述分支通道在沿着所述纵向通道的长度的一系列点处从所述纵向通道分支出，其中，每个分支通道沿横向方向从所述纵向通道延伸至所述加强件的所述结构部分。
12.根据项11所述的加强的面板组件，其中，所述结构部分包括冠部和一对腹板，所述芯定位在所述腹板之间，并且每个分支通道从所述纵向通道延伸至所述腹板中的一个腹板。
13.一种飞行器或飞行器部分，所述飞行器或飞行器部分包括根据任一前述项所述的加强的面板组件。
14.一种制造根据项1所述的加强的面板组件的方法，所述方法包括：
将基体材料灌注到所述纵向通道中使得所述基体材料的第一部分沿着所述纵向通道流动并且然后从所述纵向通道流入到所述结构部分中并且流入到所述面板中，并且所述基体材料的第二部分保留在所述纵向通道中并与所述囊状物接触；
使所述囊状物膨胀，从而使所述囊状物迫使所述基体材料的所述第二部分中的至少一些流出所述纵向通道；以及
固化所述基体材料使得所述加强件变得结合至所述面板。
15.根据项14所述的方法，其中，使所述囊状物膨胀而引起所述基体材料中的至少一些流入到所述结构部分中或流入到所述面板中。
16.根据项14或15所述的方法，其中，所述结构部分包括冠部和一对腹板，所述芯定位在所述腹板之间，并且在所述基体材料的灌注期间，所述基体材料的所述第一部分中的至少一部分沿着所述纵向通道流动并且然后流入到所述结构部分的所述冠部和所述腹板中。
17.根据项14、15或16所述的方法，其中，所述结构部分包括与所述面板接触的支脚，在所述基体材料的灌注期间，所述基体材料的所述第一部分中的至少一部分沿着所述纵向通道流动并且然后流入到所述加强件的所述支脚中，并且所述加强件的所述支脚在所述固化步骤期间变得结合至所述面板。
18.根据项14至17中的任一项所述方法，其中，所述面板组件还包括分支通道，所述分支通道在沿着所述纵向通道的长度的一系列点处从所述纵向通道分支出，并且在所述基体材料的灌注期间，所述基体材料的所述第一部分中的至少一部分沿着所述纵向通道流动并且然后经由所述分支通道从所述纵向通道流入到所述结构部分中。
19.根据项14至18中的任一项所述方法，其中，所述面板组件还包括位于所述芯中的槽，所述槽具有沿所述芯的长度方向延伸的长度和沿横向方向从所述纵向通道到延伸至所述加强件的所述结构部分的宽度，并且所述囊状物迫使所述基体材料的所述第二部分中的至少一些流出所述纵向通道而进入所述槽中。
20.根据项14至19中的任一项所述方法，还包括将柔性真空袋配装在所述加强的面板组件上以形成真空室，并且在所述基体材料的灌注期间，向所述真空室施加真空，所述真空室将所述基体材料沿着所述纵向通道吸入所述结构部分中和所述面板中。

Claims (24)

1.一种飞行器面板组件，所述飞行器面板组件包括：面板；以及位于所述面板上的多个加强件，其中，每个加强件包括附接至所述面板的附接部分和与所述面板间隔开的结构部分；以及在一系列相交部处穿过所述加强件的肋条支脚梁，其中，在每个相交部处，所述肋条支脚梁位于所述面板与所述加强件中的相应一个加强件的所述结构部分之间。
2.根据权利要求1所述的飞行器面板组件，其中，每个加强件的所述附接部分结合至所述面板。
3.根据任一前述权利要求所述的飞行器面板组件，其中，所述肋条支脚梁结合至所述面板。
4.根据任一前述权利要求所述的飞行器面板组件，其中，所述肋条支脚梁在所述相交部处结合至所述加强件。
5.根据任一前述权利要求所述的飞行器面板组件，其中，在每个相交部处，所述加强件中的相应一个加强件的所述结构部分连续地延伸跨过所述相交部。
6.根据任一前述权利要求所述的飞行器面板组件，其中，在每个相交部处，所述加强件中的相应一个加强件的所述结构部分包括连续地延伸跨过所述相交部的增强纤维。
7.根据任一前述权利要求所述的飞行器面板组件，还包括层，所述层形成所述加强件中的全部加强件的所述结构部分，并且覆盖所述加强件之间的所述肋条支脚梁。
8.根据任一前述权利要求所述的飞行器面板组件，其中，所述加强件结合至所述面板的内表面，并且所述面板包含具有弯曲的空气动力学轮廓的外表面。
9.根据任一前述权利要求所述的飞行器面板组件，其中，每个加强件的所述附接部分包括一对支脚和一对腹板；并且每个加强件的所述结构部分包括将所述一对腹板连结至彼此的冠部。
10.根据任一前述权利要求所述的飞行器面板组件，其中，每个加强件的所述附接部分包括一对支脚和一对腹板；并且每个加强件的所述结构部分包括冠部和所述腹板之间的增强元件，所述冠部将所述一对腹板连结至彼此。
11.一种飞行器燃料箱，所述飞行器燃料箱包括根据任一前述权利要求所述的飞行器面板组件。
12.一种飞行器机翼，所述飞行器机翼包括上机翼盖组件；下机翼盖组件；以及将所述上机翼盖组件连接至所述下机翼盖组件的肋条；其中，所述机翼盖组件中的至少一个机翼盖组件包括根据权利要求1至10中的任一项所述的飞行器面板组件，其中所述飞行器面板组件的肋条支脚梁附接至所述相交部之间的所述肋条。
13.一种飞行器机翼，所述飞行器机翼包括上盖；下盖；将所述上盖连接至所述下盖的肋条；以及附接至所述上盖和所述下盖的多个加强件，其中，每个肋条通过相应的肋条/盖连接装置连结至每个盖，所述肋条/盖连接装置中的至少一个肋条/盖连接装置包括肋条支脚梁，所述肋条支脚梁在一系列相交部处穿过所述加强件并且附接至所述相交部之间的所述肋条中的相应的一个肋条，并且在每个相交部处，所述肋条支脚梁位于所述盖与所述加强件中的相应一个加强件的至少一部分之间。
14.一种制造飞行器面板组件的方法，所述面板组件包括面板；多个加强件；和肋条支脚梁，所述方法包括：
a.将纤维预制件设置在成形工具上，其中，所述纤维预制件包括多个加强件预制件；
b.跨过所述加强件预制件铺设所述肋条支脚梁，使得所述肋条支脚梁在一系列相交部处穿过所述加强件预制件；
c.将面板预制件铺设在所述纤维预制件和所述肋条支脚梁上方，使得在每个相交部处，所述肋条支脚梁位于所述面板预制件与所述加强件预制件中的相应一个加强件预制件的结构部分之间；
d.用基体材料共灌注所述面板预制件和所述纤维预制件；以及
e.固化所述基体材料。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述纤维预制件包括肋条支脚预制件；并且步骤b.包括将所述肋条支脚梁铺设在所述肋条支脚预制件中。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括在步骤a.之后且在步骤b.之前将纤维化增强材料配装至每个加强件预制件中，使得在每个相交部处，所述肋条支脚梁位于所述面板预制件与所述加强件预制件中的相应一个加强件预制件的所述纤维化增强材料之间。
17.根据权利要求14、15或16所述的方法，其中，所述加强件预制件形成在所述成形工具的凸形特征部上，并且所述方法还包括在步骤a.之后且在步骤b.之前分离所述纤维预制件和所述成形工具。
18.根据权利要求14至17中的任一项所述的方法，其中，所述加强件预制件形成在所述成形工具的凹槽中。
19.根据权利要求14至18中的任一项所述的方法，其中，步骤a.包括对纤维进行切割以形成切割纤维，并且将所述切割纤维喷涂在所述成形工具上。
20.根据权利要求14至19中的任一项所述的方法，还包括在步骤a.之后且在步骤b.之前用压实工具将所述纤维预制件压实在所述成形工具上。
21.一种制造飞行器面板组件的方法，所述面板组件包括面板和多个加强件，所述方法包括：
a.通过对纤维进行切割以形成切割纤维并且将所述切割纤维喷涂在成形工具上来将纤维预制件设置在所述成形工具上，其中，所述纤维预制件包括多个加强件预制件；
b.将面板预制件铺设在所述纤维预制件上；
c.用基体材料共灌注所述面板预制件和所述纤维预制件；以及
d.固化所述基体材料。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述加强件预制件形成在所述成形工具的凸形特征部上，并且所述方法还包括在步骤a.之后且在步骤b.之前分离所述纤维预制件和所述成形工具。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述加强件预制件形成在所述成形工具的凹槽中。
24.根据权利要求21至23中的任一项所述的方法，还包括在步骤a.之后且在步骤b.之前用压实工具将所述纤维预制件压实在所述成形工具上。
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