RU2656657C2 - Композиционные слоистые материалы, содержащие систему отверстий, получаемые регулируемой выкладкой волокон - Google Patents

Композиционные слоистые материалы, содержащие систему отверстий, получаемые регулируемой выкладкой волокон Download PDF

Info

Publication number
RU2656657C2
RU2656657C2 RU2015149039A RU2015149039A RU2656657C2 RU 2656657 C2 RU2656657 C2 RU 2656657C2 RU 2015149039 A RU2015149039 A RU 2015149039A RU 2015149039 A RU2015149039 A RU 2015149039A RU 2656657 C2 RU2656657 C2 RU 2656657C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layers
holes
laying
fibers
bundles
Prior art date
Application number
RU2015149039A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015149039A (ru
Inventor
Джоффри Аллен БАТЛЕР
Брайс А. ДЖОНСОН
Джессика Р. ХЬЮЗ
Джастин Хоншун ЛАН
Original Assignee
Зе Боинг Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Зе Боинг Компани filed Critical Зе Боинг Компани
Publication of RU2015149039A publication Critical patent/RU2015149039A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2656657C2 publication Critical patent/RU2656657C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/024—Woven fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/22—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure
    • B29C70/224—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure the structure being a net
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/386—Automated tape laying [ATL]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form
    • B32B3/02—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form
    • B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
    • B32B3/12—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by a layer of regularly- arranged cells, e.g. a honeycomb structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/266—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/022—Non-woven fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/12—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer characterised by the relative arrangement of fibres or filaments of different layers, e.g. the fibres or filaments being parallel or perpendicular to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/28—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer impregnated with or embedded in a plastic substance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B32B2260/023—Two or more layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046—Synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/02—Cellular or porous
    • B32B2305/024—Honeycomb
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/10—Properties of the layers or laminate having particular acoustical properties
    • B32B2307/102—Insulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24058—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including grain, strips, or filamentary elements in respective layers or components in angular relation
    • Y10T428/24074—Strand or strand-portions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения пакета слоев композиционного слоистого материала, имеющего систему отверстий, и композиционному слоистому материалу, имеющему систему отверстий. Способ получения пакета слоев композиционного слоистого материала, имеющего систему отверстий, включает: формирование пакета слоев посредством выкладки друг на друга множества слоев препрега с однонаправленными волокнами, каждый из которых выкладывают посредством укладки полос волокнистых жгутов препрега; раздвигание жгутов в каждой полосе друг от друга с получением зазоров между жгутами при укладке полос; регулирование положений жгутов при укладке полос; регулирование зазоров между жгутами при укладке полос; изменение ориентации волокон в слоях с получением системы отверстий в пакете слоев и отверждение пакета слоев, где смола в препреге представляет собой термически отверждаемый термореактивный материал и имеет контролируемые характеристики течения, которые, по существу, препятствуют затеканию смолы в отверстия в процессе отверждения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 21 ил.

Description

ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ
1. Область техники:
Настоящее описание в целом относится к способам изготовления композиционных слоистых материалов и, более конкретно, относится к способу получения систем отверстий в указанных слоистых материалах с применением регулируемой выкладки волокон, а также к слоистым материалам, имеющим системы отверстий, полученным с помощью них.
2. Уровень техники:
В некоторых случаях в композиционном материале необходимо получить большое количество отверстий или перфораций. Например, в акустически обработанных конструкциях может быть использована акустическая панель, имеющая внешнюю листовую облицовку с тысячами отверстий. Отверстия в листовой облицовке вместе с ячеистой сердцевиной панели обеспечивают ослабление звука. Обшивка крыльев воздушных судов также может содержать композиционные слоистые наружные слои, которые перфорированы для изменения потока воздуха над крылом.
Современные технологии формирования большого количества перфораций или отверстий в композиционном слоистом материале могут быть долгими, трудоемкими и дорогостоящими. В одной из технологий используют инструмент, называемый матом с шипами, для создания отверстий в отдельных слоях полотна, которые продавливают поверх и вокруг шипов, а затем отверждают с получением слоистого материала. Шипы могут быть хрупкими и с трудом поддающимися удалению из отвержденного слоистого материала. В другой технологии отверстия формируют высверливанием отдельных отверстий в слоистом материале после его отверждения. Сверление тысяч отдельных отверстий с помощью сверла занимает много времени и может приводить к разрушению волокон вокруг отверстий в результате износа сверла. Отверстия в композиционном слоистом материале также могут быть сформированы с применением комбинации нанесения маски и пескоструйной обработки, где систему отверстий маскируют на отвержденном слоистом материале, а отверстия выбивают в нем с помощью пескоструйной обработки. Процесс пескоструйной обработки также может приводить к нежелательному разрушению волокон. Разрушение волокон вокруг отверстия может обусловливать получение выходящего за пределы допусков диаметра отверстия, чистовой обработки отверстия и/или кромок отверстия.
Соответственно, существует потребность в способе формирования относительно большого количества отверстий или перфораций в композиционном слоистом материале, который является простым, эффективным и контролируемым, и который исключает необходимость в процессах механической обработки и/или сверления. Существует также потребность в способе формирования систем отверстий in situ в слоистой структуре по мере изготовления слоистого материала. Кроме того, существует потребность в перфорированном композиционном слоистом материале, имеющем регулируемую систему отверстий, где сформированные отверстия могут иметь различный размер, форму и схему расположения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
В описанных вариантах реализации предложен способ формирования системы отверстий в композиционном слоистом материале, таком как обшивка, используемая в акустически обработанных панелях для шумоподавления. Системы отверстий могут быть сформированы в слоистой структуре in situ по мере создания слоистого материала. Исключена потребность в специализированном оборудовании, таком как мат с шипами, а также в процессах, таких как сверление и пескоструйная обработка, которые могут приводить к разрушению волокон. Указанный способ может быть осуществлен с помощью оборудования для автоматической выкладки волокон с цифровым управлением и, следовательно, является эффективным, в высокой степени воспроизводимым и подходящим для применения при высоких скоростях производства. Указанный способ также хорошо подходит для применения при изготовлении композиционных слоистых материалов с регулируемой системой отверстий с использованием безавтоклавных процессов. Для улучшения звукопоглощающих свойств слоистого материала, в процессе формирования системы отверстий в слоистый материал могут быть включены тканые или нетканые материалы, такие как, без ограничения, металлические или пластмассовые проволочные сетки.
В соответствии с одним из описанных вариантов реализации предложен способ получения композиционного слоистого материала, содержащего систему отверстий. Указанный способ включает формирование пакета слоев посредством выкладки друг на друга нескольких слоев смолы, армированной однонаправленными волокнами («препрег»), где каждый из слоев имеет определенную ориентацию волокон и содержит множество жгутов из армированной волокнами смолы с зазорами между ними. Ориентацию волокон в слоях пакета слоев варьируют с получением системы отверстий в композиционном слоистом материале. Указанный способ может дополнительно включать регулирование зазоров между жгутами в каждом слое, а также варьирование ширины жгутов. Выкладку множества слоев выполняют автоматически с помощью устройства для выкладки волокон с цифровым управлением. Указанный способ также может включать внедрение по меньшей мере одного тканого или нетканого материала в указанное множество слоев. Указанный способ может дополнительно включать выбор системы отверстий и программирование автоматического устройства для выкладки волокон для автоматической выкладки слоев друг на друга, а также для изменения ориентации волокон в слоях для формирования выбранной системы отверстий. Указанный способ может включать выбор размера и формы отверстий и программирование автоматического устройства для выкладки волокон для автоматической выкладки слоев друг на друга, а также для изменения ориентации волокон в слоях для формирования отверстий, имеющих выбранные размер и форму. Указанный способ может дополнительно включать отверждение пакета слоев и выбор смолы, обладающей контролируемыми характеристиками течения, которые по существу препятствуют заполнению отверстий смолой при отверждении. Пакет слоев может быть отвержден с применением безавтоклавного процесса, в котором используют вакуумное давление для облегчения регулирования потока смолы, хотя возможно также автоклавное отверждение.
В соответствии с другим описанным вариантом реализации предложен способ получения пакета слоев композиционного слоистого материала, содержащего систему отверстий. Пакет слоев формируют выкладкой друг на друга множества слоев препрега с однонаправленными волокнами, каждый из которых выкладывают посредством укладки полос волокнистых жгутов препрега. Указанный способ включает также раздвигание жгутов в каждой полосе на некоторое расстояние с получением зазоров между жгутами при укладке указанных полос, и регулирование положения жгутов при укладке полос. При укладке полос регулируют зазоры между жгутами, а ориентацию волокон в слоях варьируют с получением системы отверстий в пакете слоев. Каждый из слоев выкладывают с применением автоматического устройства для выкладки волокон с цифровым управлением. Раздвигание жгутов включает изменение зазоров между жгутами. Указанный способ может дополнительно включать изменение ширины жгутов. Между слоями в пакете слоев может быть расположен по меньшей мере один тканый или нетканый материал. Указанный способ также может включать выбор расположения отверстий, размера отверстий и формы отверстий, и программирование автоматического устройства для выкладки волокон для автоматической выкладки слоев друг на друга, а также для изменения ориентации волокон в слоях для формирования определенной системы отверстий. Указанный способ может дополнительно включать отверждение пакета слоев и выбор смолы, обладающей контролируемыми характеристиками течения, которые по существу препятствуют заполнению отверстий смолой при отверждении.
В соответствии с другим вариантом реализации предложен композиционный слоистый материал, содержащий систему отверстий. Указанный слоистый материал содержит множество отстоящих друг от друга волокнистых жгутов, имеющих различную ориентацию волокон, расположенных так, чтобы образовывать систему отверстий в слоистом материале, а также смолистую матрицу, в которую включены волокнистые жгуты. Волокнистые жгуты расположены во множестве слоев, имеющих различную ориентацию волокон, и указанные волокнистые жгуты имеют разную ширину. Каждое отверстие может иметь многоугольную форму. Смолистая матрица может представлять собой термореактивный материал, отверждаемый термически, или термопластичный материал, и она обладает такими характеристиками течения, которые препятствуют затеканию материала в отверстия во время термического отверждения.
В соответствии с другим вариантом реализации предложен пакет слоев композиционного слоистого материала, содержащий систему отверстий. Пакет слоев слоистого материала содержит множество слоев армированной волокнами смолы, где каждый из слоев имеет однонаправленные волокна и содержит множество жгутов препрега с зазорами между ними. Слои располагают так, чтобы зазоры между жгутами препрега образовывали систему отверстий в пакете слоев. Смола является термически отверждаемой и имеет при отверждении такие характеристики течения, которые препятствуют затеканию смолы в отверстия. Варьируют зазоры между жгутами препрега, и от слоя к слою варьируют ширину жгутов.
Таким образом, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложен способ получения композиционного слоистого материала, имеющего систему отверстий, включающий формирование пакета слоев посредством выкладки множества слоев армированной волокнами смолы, каждый из которых имеет определенную ориентацию волокон и содержит множество жгутов из армированной волокнами смолы с зазорами между ними; и варьирование ориентации волокон в слоях пакета слоев с получением системы отверстий в композиционной слоистом материале.
Преимущественно, указанный способ дополнительно включает регулирование зазоров между жгутами в каждом из слоев.
Преимущественно, способ, в котором выполняют выкладку друг на друга множества слоев, включает применение жгутов, имеющих по меньшей мере две разные ширины, соответственно, в по меньшей мере двух из слоев.
Преимущественно, способ, в котором выполняют выкладку множества слоев, осуществляют автоматически с помощью устройства для выкладки волокон с цифровым управлением.
Преимущественно, указанный способ дополнительно включает внедрение по меньшей мере одного тканого или нетканого материала в указанное множество слоев.
Преимущественно, указанный способ дополнительно включает выбор системы отверстий; и программирование автоматического устройства для выкладки волокон для автоматической выкладки друг на друга слоев с применением раздвинутых жгутов, а также для изменения ориентации волокон в слоях для формирования выбранной системы отверстий.
Преимущественно, указанный способ дополнительно включает выбор размера и формы отверстий; и программирование автоматического устройства для выкладки волокон для автоматической выкладки слоев друг на друга, а также для изменения ориентации волокон в слоях для формирования отверстий, имеющих выбранные размер и форму.
Преимущественно, указанный способ дополнительно включает отверждение пакета слоев; и выбор смолы, обладающей контролируемыми характеристиками течения, которые по существу препятствуют заполнению отверстий смолой при отверждении.
Преимущественно, способ, в котором выполняют отверждение пакета слоев, осуществляют с применением безавтоклавного и автоклавного процесса отверждения.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ получения пакета слоев композиционного слоистого материала, имеющего систему отверстий, включающий формирование пакета слоев посредством выкладки множества слоев однонаправленных волокон препрега, каждый из указанных слоев выкладывают посредством укладки полос волокнистых жгутов препрега; раздвигание жгутов в каждой полосе на некоторое расстояние друг от друга с получением зазоров между жгутами при укладке полос; регулирование положений жгутов при укладке полос; регулирование зазоров между жгутами при укладке полос; и изменение ориентации волокон в слоях с получением системы отверстий в пакете слоев.
Преимущественно, указанный способ выкладки каждого из слоев выполняют с применением автоматического устройства для выкладки волокон с цифровым управлением.
Преимущественно, указанный способ, в котором выполняют раздвигание жгутов, включает изменение зазоров между жгутами.
Преимущественно, указанный способ дополнительно включает изменение ширины жгутов.
Преимущественно, указанный способ дополнительно включает внедрение по меньшей мере одного тканого или нетканого материала между слоями пакета слоев.
Преимущественно, указанный способ дополнительно включает выбор расположения отверстий, размера отверстий и формы отверстий; и программирование автоматического устройства для выкладки волокон для автоматической выкладки слоев друг на друга, а также для изменения ориентации волокон в слоях для формирования определенной системы отверстий.
Преимущественно, указанный способ дополнительно включает отверждение пакета слоев; и выбор смолы, обладающей контролируемыми характеристиками течения, которые по существу препятствуют затеканию смолы в отверстия в процессе отверждения.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен композиционный слоистый материал, имеющий систему отверстий, содержащий множество отстоящих друг от друга волокнистых жгутов, имеющих различную ориентацию волокон, расположенных так, чтобы образовывать систему отверстий в слоистом материале; а также смолистую матрицу, в которую включены волокнистые жгуты.
Преимущественно, указанный композиционный слоистый материал содержит волокнистые жгуты, расположенные во множестве слоев с различной ориентацией волокон.
Преимущественно, указанный композиционный слоистый материал содержит волокнистые жгуты разной ширины.
Преимущественно, указанный композиционный слоистый материал имеет отверстия многоугольной формы.
Преимущественно, указанный композиционный слоистый материал имеет смолистую матрицу, которая представляет собой термически отверждаемый термореактивный материал и имеет характеристики течения, которые препятствуют затеканию термореактивного материала в отверстия в процессе термического отверждения.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен пакет слоев композиционного слоистого материала, имеющий систему отверстий, содержащий множество слоев армированной волокнами смолы, каждый из которых содержит однонаправленные волокна, и содержащий множество жгутов препрега с зазорами между ними; и указанные слои располагают так, чтобы зазоры между жгутами препрега образовывали систему отверстий в пакете слоев.
Преимущественно, указанный композиционный слоистый материал содержит смолу, которая является термически отверждаемой и имеет при отверждении такие характеристики течения, которые препятствуют затеканию смолы в отверстия.
Преимущественно, указанный композиционный слоистый материал содержит переменные зазоры между жгутами препрега.
Преимущественно, указанный композиционный слоистый материал содержит жгуты, ширина которых варьируется от слоя к слою.
Отличительные признаки, функции и преимущества в различных вариантах реализации настоящего описания могут быть достигнуты независимо или могут быть комбинированы в других вариантах реализации, дополнительные подробности которых станут понятны со ссылкой на следующее описание и чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В прилагаемой формуле изобретения представлены новые признаки, которые считаются характерными для иллюстративных вариантов реализации. Однако иллюстративные варианты реализации, а также предпочтительный способ применения, их дополнительные задачи и преимущества станут более понятны со ссылкой на следующее подробное описание иллюстративного варианта реализации настоящего изобретения при рассмотрении вместе с сопровождающими чертежами, среди которых:
На фиг. 1 представлено изображение вида в перспективе композиционного слоистого материала, имеющего систему отверстий, сформированную в соответствии с описанным способом.
На фиг. 1А представлено изображение области, обозначенной как «фиг. 1А» на фиг. 1.
На фиг. 2 представлено изображение области, обозначенной как «фиг. 2» на фиг. 1.
На фиг. 3 представлено изображение вида в поперечном сечении по линии 3-3, показанной на фиг. 2.
На фиг. 3А представлено такое же изображение, как на фиг. 3, но демонстрирующее альтернативный вариант реализации композиционного слоистого материала, содержащего внедренный слой пористого материала.
На фиг. 4 представлено изображение вида сверху области, обозначенной как «фиг. 4» на фиг. 2.
На фиг. 5 представлено изображение вида сверху, демонстрирующее отверстие шестиугольной формы.
На фиг. 6 представлено изображение вида сверху отверстия, имеющего восьмиугольную форму.
На фиг. 7 представлено изображение вида сверху отверстия, имеющего круглую форму.
На фиг. 8 представлено изображение вида сверху, демонстрирующее слой с ориентацией волокон под углом 0°.
На фиг. 8А представлено изображение области, обозначенной как «фиг. 8А» на фиг. 8.
На фиг. 9 представлено изображение вида сверху слоя с ориентацией волокон под углом 90°.
На фиг. 10 представлено изображение вида сверху слоя с ориентацией волокон под углом +45°.
На фиг. 11 представлено изображение вида сверху слоя с ориентацией волокон под углом -45°.
На фиг. 12 представлено изображение вида сверху нескольких выложенных поверх друг друга групп жгутов, расположенных с образованием требуемой системы отверстий в соответствии с описанным способом.
На фиг. 12А представлено изображение области, обозначенной как «фиг. 12А» на фиг. 12.
На фиг. 13 представлена обычная схема расположения слоев для изготовления композиционного слоистого материала, имеющего регулируемую систему отверстий.
На фиг. 14 представлена комбинация блок-схемы и схематического изображения, демонстрирующая элементы автоматической системы для выкладки волокон, используемой для изготовления композиционных слоистых материалов, имеющих регулируемые системы отверстий.
На фиг. 15 представлена блок-схема, демонстрирующая регулируемые по отдельности модули направления жгутов, образующие часть головки для выкладки ленты, показанной на фиг. 14.
На фиг. 16 представлено изображение вида в перспективе части крыла, демонстрирующее двигатель с воздухозаборником, акустически обработанным с применением описанного композиционного слоистого материала.
На фиг. 17 представлено изображение вида части акустической панели в поперечном сечении по линии 17-17, показанной на фиг. 16.
На фиг. 18 представлена блок-схема способа изготовления композиционного слоистого материала, имеющего регулируемую систему отверстий.
На фиг. 19 представлена блок-схема способа получения пакета слоев композиционного слоистого материала, имеющего регулируемую систему отверстий.
На фиг. 20 представлена блок-схема производства воздушного судна и методика технического обслуживания.
На фиг. 21 представлена блок-схема воздушного судна.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Ссылаясь на фиг. 1-3, композиционный слоистый материал 30 содержит множество перфораций или отверстий 34, которые расположены по схеме 32, здесь и далее иногда называемой системой 32 отверстий. В изображенном варианте реализации отверстия 34 проходят через всю толщину «D» слоистого материала 30, однако отверстия 34 могут быть сформированы так, что они лишь частично проходят через толщину «D». В изображенном варианте реализации система 32 отверстий представляет собой прямоугольную систему, в которой отверстия 34 расположены в определенной матрице, однако в других вариантах реализации система 32 отверстий может быть неупорядоченной, в зависимости от применения. Слоистый материал 30 содержит множество слоев 33 (фиг. 1А) армированной волокнами смолы, такой как, без ограничения, волокнистый эпоксиуглепластик или другая термореактивный, или армированный волокнами термопластичный материал.
В некоторых вариантах реализации, как показано на фиг. 3А, между слоями 33 может быть расположен один или более слоев 35 материала с получением слоистого материала 30 для конкретных применений. Внедренный слой 35 может быть тканым или нетканым материалом, или комбинацией тканых и нетканых материалов. Например, внедренный слой 35 может содержать пластиковую или проволочную сетку, предназначенную для улучшения акустических свойств слоистого материала 30.
Ссылаясь на фиг. 1 и 4, каждый из слоев 33 может содержать смолу, армированную однонаправленными волокнами. Например, и без ограничения, смола, армированная однонаправленными волокнами, может содержать волокнистую ленту или жгуты 36 (разрезанную ленту), предварительно пропитанные термореактивной или термопластичной смолой. Жгуты 36 могут быть получены, например и без ограничения, посредством разрезания ленты препрега на полоски требуемой ширины «W». Как подробнее описано ниже, жгуты 36 отстоят друг от друга на некоторое расстояние и имеют такие ориентации волокон, которые приводят к получению отверстий 34, проходящих через слои 33.
В варианте реализации, изображенном на фиг. 1-4, отверстия 34 имеют по существу квадратную форму, однако возможны и другие формы отверстий. Например и без ограничения, слои 33 могут быть выложены друг на друга с образованием отверстий 34а, имеющих шестиугольную форму, показанную на фиг. 5, или восьмиугольную форму 34b, показанную на фиг. 6. В зависимости от количества слоев 33 могут быть получены отверстия 34 с, имеющие по существу круглую форму, как показано на фиг. 7. Помимо регулирования формы отверстий 34, с применением описанного способа может быть обеспечена также возможность регулирования величины или максимального размера в поперечном сечении «D».
Слоистый материал 30 формируют выкладкой друг на друга множества слоев 33 (см. фиг. 1) однонаправленных волокон препрега, где указанные слои имеют разные ориентации волокон. Например, ссылаясь на фиг. 8, 9, 10 и 11, слоистый материал 30 может содержать слои 33а, 33b, 33с, 33d, соответственно, имеющие ориентации волокон под углом 0°, 90°, +45° и -45°, соответственно. В зависимости от применения возможны другие ориентации слоев, а также требуемые размер и форма отверстий 34. Ссылаясь на фиг. 8А, каждый из слоев 33 может быть сформирован посредством укладки по существу параллельных групп 38 жгутов 36 препрега, где жгуты 36 в каждой группе 38 отодвинуты друг от друга на требуемое расстояние с образованием зазоров «G» между жгутами 36. Размер, форма и положение отверстий 34 в системе 32 отверстий определяются ориентацией волокон в слоях 33, положением жгутов 36, шириной «W» жгутов 36 и размером зазоров «G».
Далее рассмотрены фиг. 12 и 12А, на которых изображены четыре перекрывающиеся группы 38а, 38b, 38 с, 38d, которые, соответственно, образуют часть слоев 33а, 33b, 33 с, 33d, изображенных на фиг. 8-11. Жгуты 36 в каждой группе 38 имеют требуемую ширину «W» и отстоят друг от друга на некоторое расстояние, образуя требуемый зазор «G». Зазоры «G» формируют посредством регулирования положений жгутов 36 относительно друг друга по мере укладки групп 38 при формировании слоев 33. Жгуты 36 в каждой группе 38 могут быть уложены в одну полосу 50 с применением, например, автоматического устройства для выкладки волокон, более подробно описанного ниже. Группы 48 и, следовательно, слои 33 содержат волокна, ориентированные относительно исходного направления, которое в иллюстрированном примере представляет собой направление X, под углом 0°.
На фиг. 13 представлена типичная схема расположения слоев композиционного слоистого материала 30 (фиг. 1), имеющего требуемую схему 32 отверстий. В указанном примере схема расположения слоев относится к слоистому материалу, содержащему 8 слоев 33, имеющих, соответственно, ориентации волокон под углом 0°, +45°, 90°, -45°, -45°, 90°, +45° и 0°. Группы 38а, 38b, 38c, 38d жгутов, изображенные на фиг. 12, соответственно, образуют части слоев 1-4, изображенных на схеме расположения слоев на фиг. 13. Зазоры «G» определены положением осевых линий 55 (фиг. 12) жгутов 36. Зазоры «G», ширина «W» жгутов 36 и ориентация слоев 33 определяют размер, положение и форму отверстий 34 в системе 32 отверстий.
Каждый из слоев 33 слоистого материала 30 может быть выложен с помощью любого из нескольких известных устройство для автоматической выкладки волокон (AFP). Например, компоненты одного из известных устройство AFP показаны в общем виде на фиг. 14. Головка 58 для выкладки волокон может быть установлена на манипуляторе 77, управляемом контроллером 76, приводимым в действие одной или более цифровых программ 74 управления. Контроллер 76 может содержать компьютер общего назначения или программируемый логический контроллер (PLC). Контроллер 76 и манипулятор 77 приводят в действие головку 58 укладчика над подложкой 64 в требуемом направлении 66 для укладки множества групп 38 жгутов 36 с требуемой ориентацией волокон в соответствии со схемой расположения слоев, выбранной для данного применения.
Для простоты иллюстрации на фиг. 14 не показаны зазоры «G» между жгутами 36. Жгуты 36 могут поступать через коллиматор 70, который обеспечивает выравнивание и раздвигание жгутов 36. Выровненные жгуты 36 подают через подающие и направляющие ролики 72 и обрезают до требуемой длины группы с помощью одного или более ножей 60. Затем на подложку 64 наносят жгуты 36 и уплотняют валиком 68. В некоторых вариантах реализации для выкладки всех слоев 33 в слоистом материале 30 может быть использована одна головка 58 укладчика. Однако для укладки слоистого материала могут быть использованы несколько головок укладчика, в которые поступают жгуты разной ширины «W». Например, на фиг. 14 для ускорения процесса выкладки слоев контроллер 76, работающий синхронно с головкой 58 укладчика, приводит в действие вторую головку 81 укладчика, установленную на второй манипулятор 79.
Головки 58, 81 укладчика, изображенные на фиг. 14, могут осуществлять известное регулируемое размещение жгутов по типу, представленному на фиг. 15. Множество встроенных устройств 85 подачи жгутов обеспечивают доставку жгутов 36 от встроенного устройства подачи жгутов (не показано) к отдельным модулям 83 направления жгутов. Модули 83 направления жгутов выполнены с возможностью продольного движения 91 для регулирования зазора «G» между соседними жгутами 36 в каждой группе 38.
Как описано ранее, слоистый материал 30, имеющий регулируемую систему 32 отверстий, может быть использован во многих применениях акустической обработки. Например, ссылаясь на фиг. 16, двигатель 78 с высокой степенью двухконтурности установлен на крыло 82 воздушного судна с помощью кронштейна 80. Двигатель 20 содержит окружающую его гондолу 84 двигателя, имеющую воздухозаборник 86. Воздухозаборник 86 содержит акустически обработанную область 88 в форме акустической панели 87 для снижения шума, вызываемого вращающимися лопастями в двигателе 78.
Далее рассмотрена фиг. 17, которая представляет собой вид в поперечном сечении, иллюстрирующий дополнительные детали акустической панели 87. В общих чертах, панель 87 содержит ячеистую сотовую сердцевину 89, расположенную между внутренней и внешней листовой облицовкой 92, 102, соответственно. Внутренняя листовая облицовка 92 содержит множество перфораций, проходящих сквозь нее 44, которые обеспечивают возможность прохождения звуковых волн, включая шум, через внутреннюю листовую облицовку 92 в сердцевину 89. Описанный в настоящем документе композиционный слоистый материал 30, имеющий регулируемую систему отверстий, может быть использован в качестве внутренней листовой облицовки 92. Внутренняя листовая облицовка 92 прикреплена к поверхности ячеистой сердцевины 89 по линии 94 клеевого соединения. Точно также, внешняя листовая облицовка 102 прикреплена к внешней поверхности ячеистой сердцевины 89 по линии 100 клеевого соединения.
В иллюстрированных вариантах реализации и внутренняя, и внешняя листовые облицовки 92, 102, соответственно, содержат слоистый композиционный материал, такой как CFRP (пластик, армированный углеродным волокном) или армированный волокном термопластичный материал, однако любая из указанных листовых облицовок может содержать другие материалы, такие как, без ограничения, керамический материал или металл, такой как алюминий. Ячеистая сердцевина 89 может содержать металл, такой как алюминий, полимер или другие материалы, и она состоит из множества отдельных многоугольных ячеек 96. В иллюстрированном примере ячейки 46 являются шестиугольными, однако возможны и другие геометрические формы ячеек. Ячеистая сердцевина 89 разделена на ячейки множеством отдельных перегородок 98, которые расположены в ячейках 96 на определенной глубине «D». Перегородки 98 способствуют погашению и ослаблению звуковых волн, поступающих в ячеистую сердцевину 89 через перфорации 90 во внутренней листовой облицовке 92.
На фиг. 18 в общих чертах представлены общие этапы осуществления способа получения композиционного слоистого материала, имеющего требуемую систему 32 отверстий 34. На этапе 104 формируют многослойный пакет 30, используя жгуты 36 препрега с зазорами «G» между ними. На этапе 106 варьируют ориентацию волокон в слоях 33 для формирования системы 32 отверстий 34 в слоистом материале 30.
На фиг. 19 в общих чертах представлены общие этапы осуществления способа получения пакета слоев композиционного слоистого материала, имеющего систему 32 отверстий 34. На этапе 108 формируют пакет слоев посредством выкладки множества слоев 33 однонаправленных волокон препрега. Выкладка слоев 33 может быть осуществлена посредством укладки полос 50 жгутов 36 волокон препрега. На этапе 110 жгуты 36 в каждой из полос 50 отодвигают друг от друга с получением зазоров «G» между жгутами 36 при укладке полос 50. На этапе 112 регулируют положение жгутов 36 при укладке полос 50. Точно так же, на этапе 114 регулируют зазоры «G» между жгутами 36 при укладке полос 50. На этапе 116 варьируют ориентацию волокон в слоях 33 для формирования системы 32 отверстий 34 в пакете слоев. Готовый слоистый материал может быть отвержден с применением безавтоклавного процесса, в котором используют вакуумное давление для облегчения регулирования потока смолы и предотвращения затекания смолы в отверстия 34 при отверждении. В альтернативном варианте отверждение слоистого материала 30 может быть осуществлено в автоклаве, при условии, что используемая смола имеет более высокую вязкость, которая обеспечивает такие характеристики течения смолы, которые препятствуют затеканию смолы в отверстия 34 в процессе отверждения.
Варианты реализации настоящего изобретения могут находить применение в различных потенциальных областях, в частности, в транспортной промышленности, включая, например, аэрокосмическую промышленность, судостроение, автомобилестроение, а также в других областях, в которых могут быть использованы композиционные слоистые материалы, имеющие регулируемую систему отверстий. Так, ссылаясь на фиг. 20 и 21, варианты реализации настоящего описания могут быть использованы в контексте производства воздушных суден и способа 118 технического обслуживания, как показано на фиг. 20, а также в воздушном судне 120, как показано на фиг. 21. Применения описанных вариантов реализации в воздушных суднах могут включать, например, без ограничения, акустические панели для ослабления звука или для изменения воздушного потока над крылом. На стадии предварительного производства иллюстративный способ 118 может включать разработку и проектирование 122 воздушного судна 120, а также закупку 124 материалов. Во время производства осуществляют изготовление 126 компонентов и сборку узлов, а также интеграцию 128 систем воздушного судна 120. Описанные варианты реализации могут быть использованы на стадии изготовления и сборки деталей узлов, имеющих регулируемые системы отверстий. Затем воздушное судно 120 может проходить сертификацию и доставку 130 для ввода в эксплуатацию 132. В течение срока эксплуатации заказчиком воздушное судно 120 подлежит регулярному техническому обеспечению и обслуживанию 134, которое также может включать модификацию, перенастройку, модернизацию и т.д. Во время технического обеспечения и обслуживания 134 на воздушное судно 122 могут быть установлены запасные детали или узлы, которые могут содержать системы отверстий, сформированные по описанному способу.
Каждый из процессов в соответствии со способом 118 может быть осуществлен или выполнен компанией, занимающейся системной интеграцией, третьей стороной и/или авиакомпанией (например, заказчиком). В контексте настоящего описания компания, занимающаяся системной интеграцией, может включать, без ограничения, любое количество производителей воздушных суден и субподрядчиков главных систем; третья сторона может включать, без ограничения, любое количество посредников, субподрядчиков и поставщиков; и авиакомпания может быть авиационной компанией, лизинговой компанией, военной организацией, обслуживающей организацией и т.д.
Как показано на фиг. 21, воздушное судно 120, изготовленное по иллюстративному способу 118, может содержать корпус 136 с множеством систем 128 и внутреннюю часть 140. Примеры систем 138 высокого уровня включают одну или более из винтомоторных систем 142, электрических систем 144, гидравлических систем 146 и систем 148 искусственного климата. Может быть включено любое количество других систем. Описанный способ может быть использован для изготовления деталей и узлов, формирующих часть корпуса 136 и/или винтомоторной системы 142. Например, описанный способ может быть использован для получения акустических панелей, имеющих регулируемые системы отверстий, которые обеспечивают снижение шума, создаваемого двигателями, составляющими часть винтомоторной системы 142. Точно так же, описанный способ может быть использовано для получения панелей или обшивки, имеющей регулируемую систему отверстий, которая составляет часть корпуса 136 или которую используют во внутренней части 140 для снижения шума. Несмотря на представленный пример применения в аэрокосмической области, принципы настоящего описания могут быть применены к другим отраслям промышленности, таким как судостроение и автомобилестроение.
Системы и способы, осуществленные в настоящем документе, могут быть использованы на любом одном или более этапах способа 118 производства и обслуживания. Например, детали или узлы, соответствующие процессу 126 производства, могут быть изготовлены или произведены по такому же способу, как детали или компоненты, изготовленные при эксплуатации воздушного судна 120. Кроме того, один или более вариантов реализации устройства, вариантов реализации способа или их комбинации могут быть использованы на стадиях 126 и 128 производства, например, для значительного ускорения сборки или снижения стоимости воздушного судна 120. Точно так же, один или более вариантов реализации устройства, вариантов реализации способа или их комбинации могут быть использованы при эксплуатации воздушного судна 120, например и без ограничения, для технического обеспечения и обслуживания 134.
В контексте настоящего документа выражение «по меньшей мере один из», используемое с перечнем элементов, означает, что могут быть использованы различные комбинации одного или более перечисленных элементов и что может быть необходим лишь один элемент из перечня. Например, «по меньшей мере один из элемента А, элемента В и элемента С» может включать, без ограничения, элемент А, элемент А и элемент В, или элемент В. Представленный пример также может включать элемент А, элемент В и элемент С или элемент В и элемент С.Элемент может представлять собой конкретный объект, предмет или категорию. Другими словами, «по меньшей мере один» означает, что может быть использована любая комбинация элементов и любое количество элементов перечня, но не все элементы перечня являются необходимыми.
Таким образом, подводя итог, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложен:
А1. Способ получения композиционного слоистого материала, имеющего систему отверстий, включающий:
формирование пакета слоев посредством выкладки друг на друга множества слоев армированной волокнами смолы, где каждый из слоев имеет определенную ориентацию волокон и содержит множество жгутов из армированной волокнами смолы с зазорами между ними;
и
варьирование ориентации волокон в слоях пакета слоев с получением системы отверстий в композиционном слоистом материале.
А2. Предложен также способ в соответствии с абзацем А1, дополнительно включающий:
регулирование зазоров между жгутами в каждом из слоев.
A3. Предложен также способ в соответствии с абзацем А1, отличающийся тем, что выкладка друг на друга множества слоев включает применение жгутов, имеющих по меньшей мере две разные ширины, соответственно, в по меньшей мере двух из слоев.
А4. Предложен также способ в соответствии с абзацем А1, отличающийся тем, что выкладку множества слоев осуществляют автоматически с помощью устройства для выкладки волокон с цифровым управлением.
А5. Предложен также способ в соответствии с абзацем А1, дополнительно включающий:
включение по меньшей мере одного тканого или нетканого материала в указанное множество слоев.
А6. Предложен также способ в соответствии с абзацем А1, дополнительно включающий:
выбор системы отверстий; и
программирование автоматического устройства для выкладки волокон для автоматической выкладки друг на друга слоев с применением раздвинутых жгутов, а также для изменения ориентации волокон в слоях для формирования выбранной системы отверстий.
А7. Предложен также способ в соответствии с абзацем А6, дополнительно включающий:
выбор размера и формы отверстий; и
программирование автоматического устройства для выкладки волокон для автоматической выкладки друг на друга слоев и варьирования ориентации волокон в слоях для формирования отверстий, имеющих выбранные размер и форму.
А8. Предложен также способ в соответствии с абзацем А1, дополнительно включающий:
отверждение пакета слоев; и
выбор смолы, обладающей контролируемыми характеристиками течения, которые по существу препятствуют затеканию смолы в отверстия в процессе отверждения.
А9. Предложен также способ в соответствии с абзацем А8, отличающийся тем, что отверждение пакета слоев осуществляют с применением безавтоклавного и автоклавного процесса отверждения.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения предложен:
81. Способ получения пакета слоев композиционного слоистого материала, имеющего систему отверстий, включающий:
формирование пакета слоев посредством выкладки друг на друга множества слоев препрега с однонаправленными волокнами, каждый из которых выкладывают посредством укладки полос волокнистых жгутов препрега;
отодвигание жгутов в каждой полосе друг от друга с получением зазоров между жгутами при укладке полос;
регулирование положений жгутов при укладке полос;
регулирование зазоров между жгутами при укладке полос; и
изменение ориентации волокон в слоях с получением системы отверстий в пакете слоев.
82. Предложен также способ в соответствии с абзацем В1, отличающийся тем, что каждый из слоев выкладывают с помощью устройства для выкладки волокон с цифровым управлением.
83. Предложен также способ в соответствии с абзацем В1, отличающийся тем, что раздвигание жгутов включает изменение зазоров между жгутами.
84. Предложен также способ в соответствии с абзацем В1, дополнительно включающий варьирование ширины жгутов.
85. Предложен также способ в соответствии с абзацем В1, дополнительно включающий:
включение по меньшей мере одного тканого или нетканого материала между слоями пакета слоев.
86. Предложен также способ в соответствии с абзацем В1, дополнительно включающий:
выбор положения отверстий, размера отверстий и формы отверстий; и
программирование автоматического устройства для выкладки волокон для автоматической выкладки друг на друга слоев и варьирования ориентации волокон в слоях для формирования системы отверстий.
B7. Предложен также способ в соответствии с абзацем В1, дополнительно включающий:
отверждение пакета слоев; и
выбор смолы, обладающей контролируемыми характеристиками течения, которые по существу препятствуют затеканию смолы в отверстия в процессе отверждения.
С1. Композиционный слоистый материал, имеющий систему отверстий, содержащий:
множество отстоящих друг от друга волокнистых жгутов, имеющих переменную ориентацию волокон, расположенных для получения системы отверстий в слоистом материале; и
смолистую матрицу, в которую заделаны волокнистые жгуты.
С2. Предложен также композиционный слоистый материал в соответствии с абзацем С1, отличающийся тем, что волокнистые жгуты расположены во множестве слоев с различной ориентацией волокон.
С3. Предложен также композиционный слоистый материал в соответствии с абзацем С1, отличающийся тем, что волокнистые жгуты имеют разную ширину.
С4. Предложен также композиционный слоистый материал в соответствии с абзацем С1, отличающийся тем, что каждое отверстие имеет многоугольную форму.
С5. Предложен также композиционный слоистый материал в соответствии с абзацем С1, отличающийся тем, что смолистая матрица представляет собой термически отверждаемый термореактивный материал, обладающий характеристиками течения, которые препятствуют затеканию термореактивного материала в отверстия при термическом отверждении.
D1. Пакет слоев композиционного слоистого материала, имеющий систему отверстий, содержащий:
множество слоев армированной волокнами смолы, где каждый из слоев имеет волокна, ориентированные в одном направлении, и содержит множество жгутов препрега с зазорами между ними; и
слои расположены так, чтобы зазоры между жгутами препрега образовывали систему отверстий в пакете слоев.
D2. Предложен также пакет слоев композиционного слоистого материала в соответствии с абзацем D1, отличающийся тем, что смола является термически отверждаемой и имеет при отверждении такие характеристики течения, которые препятствуют затеканию смолы в отверстия.
D3. Предложен также композиционный слоистый материал в соответствии с абзацем D1, отличающийся тем, что зазоры между жгутами препрега варьируются.
D4. Предложен также композиционный слоистый материал в соответствии с абзацем D1, отличающийся тем, что каждый жгут имеет ширину, и ширина жгутов варьируется от слоя к слою.
Описание различных иллюстративных вариантов реализации представлено для демонстрации и описания, и оно не предназначено быть исчерпывающим или ограниченным до вариантов реализации в описанной форме. Специалистам в данной области техники станут понятны многочисленные модификации и вариации. Кроме того, одни иллюстративные варианты реализации могут обеспечивать другие преимущества по сравнению с другими иллюстративными вариантами реализации. Выбранный вариант или варианты реализации выбраны и описаны для наилучшего пояснения принципов вариантов реализации, практического применения и обеспечения возможности понимания специалистами в данной области техники настоящего описания для различных вариантов реализации с различными модификациями, подходящими для конкретного предполагаемого применения.

Claims (22)

1. Способ получения пакета слоев композиционного слоистого материала, имеющего систему отверстий, включающий:
формирование пакета слоев посредством выкладки друг на друга множества слоев препрега с однонаправленными волокнами, каждый из которых выкладывают посредством укладки полос волокнистых жгутов препрега;
раздвигание жгутов в каждой полосе друг от друга с получением зазоров между жгутами при укладке полос;
регулирование положений жгутов при укладке полос;
регулирование зазоров между жгутами при укладке полос;
изменение ориентации волокон в слоях с получением системы отверстий в пакете слоев; и
отверждение пакета слоев,;
где смола в препреге представляет собой термически отверждаемый термореактивный материал и имеет контролируемые характеристики течения, которые, по существу, препятствуют затеканию смолы в отверстия в процессе отверждения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что каждый из слоев выкладывают с помощью устройства для выкладки волокон с цифровым управлением.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что раздвигание жгутов включает изменение зазоров между жгутами.
4. Способ по п. 1, дополнительно включающий изменение ширины жгутов.
5. Способ по п. 1, дополнительно включающий включение по меньшей мере одного тканого или нетканого материала между слоями пакета слоев.
6. Способ по п. 1, дополнительно включающий:
выбор положений отверстий, размеров отверстий и форм отверстий; и
программирование автоматического устройства для выкладки волокон для автоматической выкладки друг на друга слоев и варьирования ориентации волокон в слоях для формирования системы отверстий.
7. Композиционный слоистый материал, имеющий систему отверстий, содержащий:
множество отстоящих друг от друга волокнистых жгутов, имеющих переменную ориентацию волокон, расположенных с получением системы отверстий в слоистом материале; и
смолистую матрицу, в которую включены волокнистые жгуты,
где смолистая матрица представляет собой термически отверждаемый термореактивный материал и имеет контролируемые характеристики течения, которые, по существу, препятствуют затеканию смолы в отверстия в процессе отверждения.
8. Композиционный слоистый материал по п. 7, отличающийся тем, что волокнистые жгуты расположены во множестве слоев с различной ориентацией волокон.
9. Композиционный слоистый материал по п. 7, отличающийся тем, что волокнистые жгуты имеют разную ширину.
10. Композиционный слоистый материал по п. 7, отличающийся тем, что каждое отверстие имеет многоугольную форму.
RU2015149039A 2013-07-29 2014-06-16 Композиционные слоистые материалы, содержащие систему отверстий, получаемые регулируемой выкладкой волокон RU2656657C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/953,392 US20150030803A1 (en) 2013-07-29 2013-07-29 Composite Laminates Having Hole Patterns Produced by Controlled Fiber Placement
US13/953,392 2013-07-29
PCT/US2014/042522 WO2015017033A1 (en) 2013-07-29 2014-06-16 Composite laminates having hole patterns produced by controlled fiber placement

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018118625A Division RU2765421C2 (ru) 2013-07-29 2014-06-16 Композиционные слоистые материалы, содержащие систему отверстий, получаемые регулируемой выкладкой волокон

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015149039A RU2015149039A (ru) 2017-09-01
RU2656657C2 true RU2656657C2 (ru) 2018-06-06

Family

ID=51179162

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018118625A RU2765421C2 (ru) 2013-07-29 2014-06-16 Композиционные слоистые материалы, содержащие систему отверстий, получаемые регулируемой выкладкой волокон
RU2015149039A RU2656657C2 (ru) 2013-07-29 2014-06-16 Композиционные слоистые материалы, содержащие систему отверстий, получаемые регулируемой выкладкой волокон

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018118625A RU2765421C2 (ru) 2013-07-29 2014-06-16 Композиционные слоистые материалы, содержащие систему отверстий, получаемые регулируемой выкладкой волокон

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20150030803A1 (ru)
EP (1) EP3027405B1 (ru)
JP (2) JP6495275B2 (ru)
CN (1) CN105431286A (ru)
BR (1) BR112015032418A8 (ru)
CA (2) CA3112536C (ru)
RU (2) RU2765421C2 (ru)
WO (1) WO2015017033A1 (ru)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11728768B2 (en) 2006-12-06 2023-08-15 Solaredge Technologies Ltd. Pairing of components in a direct current distributed power generation system
US9643392B2 (en) 2013-07-29 2017-05-09 The Boeing Company Septumization of honeycomb sandwiches
US9693166B2 (en) 2014-06-24 2017-06-27 The Boeing Company Automated production of acoustic structures
US10507607B2 (en) * 2015-05-21 2019-12-17 Mitsubishi Electric Corporation Honeycomb core, honeycomb sandwich structure, and honeycomb core manufacturing method
US20170371980A1 (en) * 2015-08-11 2017-12-28 Sabic Global Technologies B.V. Multiple ply layered composite having low areal weight
US10399276B2 (en) 2015-08-12 2019-09-03 General Electric Company System and method for controlling at least one variable during layup of a composite part using automated fiber placement
US10369756B2 (en) * 2015-08-25 2019-08-06 The Boeing Company Method of manufacturing a composite article
JP6721042B2 (ja) * 2017-03-31 2020-07-08 三菱ケミカル株式会社 プリプレグシート、その製造方法、表皮材付き単位層、繊維強化複合材料成形品の製造方法、及び繊維強化複合材料成形品
EP3638832A4 (en) * 2017-06-13 2020-10-28 Honeywell International Inc. LIGHTWEIGHT BREATHABLE UNIDIRECTIONAL LAMINATES
JP7304858B2 (ja) * 2017-12-06 2023-07-07 サフラン・エアクラフト・エンジンズ アブレイダブル材料で作られた吸音チャネルの規則正しい網状組織を製造する方法
FR3074444A1 (fr) * 2017-12-06 2019-06-07 Safran Aircraft Engines Procede de fabrication d'un reseau ordonne de canaux acoustiques en materiau abradable
BR112020011357B1 (pt) * 2017-12-06 2023-12-19 Safran Aircraft Engines Método para deposição in situ de um revestimento por fabricação aditiva, sistema para deposição de material filamentar, e, revestimento de parede de turbomáquina suscetível de abrasão
US11413833B2 (en) 2019-03-04 2022-08-16 The Boeing Company Tooling assembly and associated system and method for manufacturing a porous composite structure
US11534992B2 (en) 2019-03-04 2022-12-27 The Boeing Company Tooling assembly and associated system and method for manufacturing a porous composite structure
WO2020203971A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 川崎重工業株式会社 複合材料製パネル構造体およびその製造方法
KR102311748B1 (ko) * 2019-08-05 2021-10-13 한국과학기술연구원 흡음 장치 및 그 제조 방법
CN111016301B (zh) * 2020-01-10 2023-11-17 杭州友凯船艇有限公司 纤维复合材料连接孔周边的增强及其制备方案
CN113002008B (zh) * 2021-04-30 2022-02-22 浙江大学 网格交叉处无碳纤维堆积的复合材料格栅结构及制造方法
CN117500768A (zh) * 2021-07-13 2024-02-02 极光先进雷射株式会社 复合部件、激光加工方法和复合部件的制造方法
US20230040244A1 (en) * 2021-08-06 2023-02-09 Raytheon Technologies Corporation Composite fan blade airfoil, methods of manufacture thereof and articles comprising the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070175571A1 (en) * 2006-02-02 2007-08-02 Rubin Alexander M Novel fabrication process for thermoplastic composite parts
US20100065367A1 (en) * 2008-09-17 2010-03-18 General Electric Company Method of Manufacture of Composite Laminates, an Assembly Therefor, and Related Articles
RU2385231C1 (ru) * 2008-07-21 2010-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Способ изготовления слоистых изделий из полимерного композиционного материала
US20100247838A1 (en) * 2009-03-24 2010-09-30 The Boeing Company Method of making bead-stiffened composite parts and parts made thereby

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3765980A (en) * 1971-09-24 1973-10-16 Combination Eng Inc Method for forming pipe with integral hole or nozzle pattern
US4600619A (en) * 1984-12-31 1986-07-15 The Boeing Company Continuously wound filament structure for use in noise attenuation element
JPH07173824A (ja) * 1993-11-04 1995-07-11 Mitsui Toatsu Chem Inc 地盤補強材
JP2001521839A (ja) * 1997-11-05 2001-11-13 シコルスキー エアクラフト コーポレイション 繊維配置装置の供給制御システム
GB2401346B (en) * 2003-05-07 2005-04-13 Oxford Magnet Tech A structural composite material for acoustic damping
CA2651742A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-06 Airbus Deutschland Gmbh Sandwich element for sound-absorbing inner cladding of transport means, especially for sound-absorbing inner cladding of aircraft fuselage cells
JP4990181B2 (ja) * 2007-07-06 2012-08-01 三菱電機株式会社 先進グリッド構造体
US9090028B2 (en) * 2008-04-17 2015-07-28 The Boeing Company Method for producing contoured composite structures and structures produced thereby
US9278484B2 (en) * 2008-04-17 2016-03-08 The Boeing Company Method and apparatus for producing contoured composite structures and structures produced thereby
FR2953058B1 (fr) * 2009-11-23 2017-11-03 Aircelle Sa Peau acoustique pour un panneau acoustique d'une nacelle d'aeronef
JP5836885B2 (ja) * 2011-08-05 2015-12-24 三菱電機株式会社 先進グリッド構造体の製造方法、先進グリッド構造体、および先進グリッド構造体を適用した宇宙望遠鏡
US20140081444A1 (en) * 2012-09-18 2014-03-20 Todd W. Rudberg Sequencer system for an automatic tape laying and projection system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070175571A1 (en) * 2006-02-02 2007-08-02 Rubin Alexander M Novel fabrication process for thermoplastic composite parts
RU2385231C1 (ru) * 2008-07-21 2010-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Способ изготовления слоистых изделий из полимерного композиционного материала
US20100065367A1 (en) * 2008-09-17 2010-03-18 General Electric Company Method of Manufacture of Composite Laminates, an Assembly Therefor, and Related Articles
US20100247838A1 (en) * 2009-03-24 2010-09-30 The Boeing Company Method of making bead-stiffened composite parts and parts made thereby

Also Published As

Publication number Publication date
RU2765421C2 (ru) 2022-01-31
BR112015032418A2 (pt) 2017-07-25
WO2015017033A1 (en) 2015-02-05
JP6495275B2 (ja) 2019-04-03
EP3027405B1 (en) 2024-03-06
CA3112536A1 (en) 2015-02-05
CA2916411C (en) 2021-02-16
EP3027405A1 (en) 2016-06-08
RU2015149039A (ru) 2017-09-01
JP2016525471A (ja) 2016-08-25
JP2019073021A (ja) 2019-05-16
BR112015032418A8 (pt) 2020-01-14
CA3112536C (en) 2023-07-11
RU2018118625A (ru) 2018-11-05
CA2916411A1 (en) 2015-02-05
RU2018118625A3 (ru) 2021-08-16
US20150030803A1 (en) 2015-01-29
CN105431286A (zh) 2016-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2656657C2 (ru) Композиционные слоистые материалы, содержащие систему отверстий, получаемые регулируемой выкладкой волокон
JP6906017B2 (ja) セル型コアに対するセプタムの形成
CN104417761B (zh) 用于在圆筒区段中形成穿孔的系统和方法
US8646574B2 (en) Acoustic skin for an aircraft nacelle acoustic panel
CN105523175B (zh) 用于吸力型层流控制的穿孔表面
US20070187024A1 (en) Composite material placement method and system
US9302869B2 (en) System and method of manufacturing composite core
EP2542401A2 (en) Seamless acoustic liner
EP2772344B1 (en) System and method of manufacturing composite core
JP2012527375A (ja) 落雷保護を有する構造物の形成方法
US10562202B2 (en) System and method of post-cure processing of composite core
EP3839939B1 (en) Structural single degree of freedom face sheet acoustic liner
GB2486120A (en) Manufacturing composite acoustic panels
CN108237703B (zh) 用于获得多孔吸声层的方法以及由此获得的多孔吸声层
US20150360440A1 (en) Pre-Filled Radius Layups
CN111645337B (zh) 用于制造多孔复合结构的工具组件以及相关的系统和方法
EP3670157B1 (en) Composite part including hybrid plies and method of forming such a composite part
EP2960043A1 (en) System and method of manufaturing composite core
US9757906B2 (en) Methods of making composite charges
JP6947844B2 (ja) ２以上のファイバー複合材部品を同時に製造する方法