复合材料加筋板及其制造方法技术

一种加筋板，包括复合面板和加筋件，该加筋件包括位于所述复合面板上的基体法兰。该基体法兰朝所述面板方向呈锥形。所述加筋板进一步包括仅位于所述复合面板和所述基体法兰的锥面上的复合外包装层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本
总体上涉及复合面板，具体而言，涉及飞机的复合材料加筋板。
技术介绍
大型复合材料加筋板目前用于新型商用飞机。这些面板包括与复合腹板和复合蒙皮共胶接(co-bonded)的加筋件。共胶接提供了优于将加筋件固定在腹板和蒙皮的优势。共胶接可减少或消除固定操作(例如，打孔和安装紧固件)，因此可减少复杂性、重量、材料成本、加工成本、库存和制造加工时间。但是，共胶接可产生诸如板层褶皱、粘合袋囊、树脂囊等不良影响。这些影响主要形成在加筋件边缘。因此需要一种包括与腹板和蒙皮共胶接的加筋件的复合面板，以避免产生上述不良影响。
技术实现思路
根据本专利技术的一种配置，一种加筋板(stiffened plane)，包括复合面板和加筋件，所述加筋件包括位于所述复合面板上的基体法兰。所述基体法兰朝向所述面板呈锥形。该加筋板进一步包括仅位于所述复合面板和所述基体法兰的锥面上的复合外包装层。根据本专利技术的另一种配置，一种方法包括:将加筋件和外包装层放置在未固化的复合面板上。所述加筋件包括锥形基体法兰。所述外包装层仅位于所述锥形基体法兰的锥面以及所述复合面板的邻接部上。根据本专利技术的另一种配置，一种具有主承重方向的飞机组件，包括复合材料蒙皮以及用于该蒙皮的加筋底层结构。所述加筋底层结构包括朝主承重方向呈锥形的基体法兰。所述飞机组件进一步包括多个外包装层。每个外包装层从相应基体法兰的锥面开始并延伸至所述蒙皮。根据本专利技术的另一种配置，一种飞机包括多个加筋板。每个加筋板包括复合面板和多个加筋件，所述加筋件包括位于所述复合面板上的基体法兰。所述基体法兰朝所述面板方向呈锥形且终止于不超过0.050英寸的高度。每个加筋板进一步包括多个外包装层。每个外包装层仅将锥面和所述复合面板的邻接部接合。所述外包装层与所述面板共胶接。根据本专利技术的一个方面，提供一种加筋板，包括复合面板；包括位于所述复合面板上的基体法兰的加筋件，所述基体法兰朝所述面板呈锥形；以及仅位于所述复合面板和所述基体法兰的锥面上的复合外包装层。有利地，所述外包装层与所述基体法兰共胶接，并与所述复合面板共固化。可替换地，所述外包装层、基体法兰和复合面板共固化。可替换地，所述外包装层与所述加筋件共固化，且所述共固化的加筋件和外包装层与所述复合面板共胶接。有利地，所述基体法兰的第一侧和第二侧呈锥形，且其中第一外包装层位于所述复合面板和第一侧的锥面上，且第二外包装层位于所述复合面板和第二侧的锥面上。有利地，所述基体法兰的一端呈锥形；其中锥角小于45° ;其中所述基体法兰锥化为刀刃形；其中锥度(taper)为直的。可替换地，所述基体法兰锥化至不超过0.050英寸的高度。可替换地，所述锥度具有曲率。可替换地，所述锥度为复合的。有利地，所述复合面板具有邻近于所述锥化基体法兰的铺层褶皱，且其中所述外包装层在该铺层褶皱上延伸。有利地，所述加筋件是具有I形、帽形、J形和T形横截面中的一种的横梁；其中所述加筋件由复合材料制成；其中所述复合面板是飞机蒙皮和飞机腹板中的一种；其中所述加筋件是翼梁、翼肋和桁条中的一种。可替换地，所述复合面板是飞机机翼的蒙皮。根据本专利技术的另一方面，提供了一种方法，包括在未固化的复合面板上放置加筋件和外包装层，所述加筋件包括锥形基体法兰，其中所述外包装层仅位于所述基体法兰的锥面和所述复合面板的邻接部上。有利地，将所述基体法兰共胶接到所述面板和所述外包装层上，并将所述外包装层和所述面板共同固化。有利地，所述加筋件由纤维增强复合材料制成，该复合材料经固化和加工以制作所述锥形基体法兰，所述固化和加工应在将所述加筋件置于面板上之前执行。有利地，制作所述加筋件包括形成具有锥形基体法兰的复合板层叠层；并固化该板层叠层。有利地，将所述加筋件置于所述面板上包括:将复合板层叠层置于所述未固化的面板上，该板层叠层具有锥形基体法兰；其中放置所述外包装层包括将未固化的板层置于所述基体法兰的锥面上；且其中所述方法进一步包括将所述面板、加筋件和外包装层进行共同固化。 有利地，所述面板为飞机蒙皮。根据本专利技术的另一方面，提供了一种具有主承重方向的飞机组件，所述组件包括复合蒙皮；该蒙皮的加筋底层结构，所述加筋底层结构包括沿主承重方向锥化的基体法兰；以及多个外包装层，每个外包装层从相应基体法兰的锥面开始并延伸至所述蒙皮。有利地，所述蒙皮为机翼蒙皮；且其中所述加筋底层结构包括翼梁、翼肋和桁条中的至少一种。根据本专利技术的另一方面，提供了一种飞机，包括多个加筋板，每个加筋板包括复合面板；多个加筋件，包括位于所述复合面板上的基体法兰，所述基体法兰朝所述面板呈锥形，且终止于不超过0.050英寸的高度；以及多个外包装层，每个外包装层仅接合锥面和所述复合面板的邻接部；其中所述外包装层和所述面板共同固化。这些特征和功能可在不同配置中独立实现或在其他配置中进行组合。这些配置的进一步详情可参考以下说明和附图加以了解。【附图说明】图1是包括复合面板、加筋件和外包装层的加筋板的示意图。图2是桥接面板和图1中的加筋件的基体法兰的外包装层的示意图。图3A至图3C是飞机加筋件的不同横截面的示意图。图4A至图4F是加筋件基体法兰的不同锥度和边缘的示意图。图5A至图5C制造加筋板的方法的示意图。图6是飞机的示意图。【具体实施方式】参考图1，其示出了加筋板110。该加筋板110包括由复合材料制成的面板120。在一些配置中，该复合材料可以是纤维增强塑料。复合面板120可以是平坦的或者具有曲率。用于飞机的复合面板120的示例包括但不限于蒙皮和腹板。蒙皮的示例包括但不限于飞机机翼蒙皮。飞机蒙皮通常具有流线型表面，但飞机腹板则没有。加筋板110进一步包括用于加强复合面板120的加筋件130。加筋件130不限定于任何特定的几何图形。在一些配置中，加筋件130可为横梁。飞机的加筋件130的示例包括但不限于桁条、翼梁、主翼梁和翼弦。单个加筋件130在图1示出。该加筋件130包括位于复合面板120上的基体法兰(base flange) 132。在一些配置中，基体法兰132可由复合材料制成，例如纤维增强塑料。在其它配置中，基体法兰132可由金属制成。加筋件可具有其他元件，例如腹板131和盖帽法兰134。其他元件131和134可由金属或复合材料(例如，纤维增强塑料)制成。基体法兰132呈锥形，即，基体法兰132的至少一侧或一端朝向所述复合面板120呈锥形。该锥角小于45°。图1示出了基体法兰132的两侧横向锥化。参见图1所示的x-y-z坐标系。X轴对应于加筋件130的纵向，y轴对应于横向，z轴对应于法线方向。该横向锥形位于y-ζ平面中。基体法兰132的端部可沿纵向锥化当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加筋板(110)，包括：复合面板(120)；加筋件(130)，包括位于所述复合面板(120)上的基体法兰(132)，所述基体法兰(132)朝向所述面板(120)呈锥形；和复合外包装层(136)，仅位于所述复合面板(120)和所述基体法兰(132)的锥面(133)上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：乔舒亚·艾莫利·罗斯，沙恩·弗兰克·库达，马克·罗纳德·麦克劳克林，迈克尔·罗伯特·拉什，科林·李·法尔，大卫·布鲁斯·史密斯，尼哈尔·阿肖克库马尔·德赛，托马斯·约瑟夫·肯尼迪，莱尔·雷·德奥巴尔德，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US