航空器或航天器的结构的增强部件、航空器或航天器及方法技术

本发明专利技术涉及用于航空器或航天器的结构的增强部件，其包括：第一部件部分，其特别是细长的，用以增强至少一个其他元件；以及至少一个第二部件部分，其永久地连接至第一部件部分。在第一部件部分和第二部件部分的每一个中使用热塑性塑料材料形成增强部件。在第一部件部分中，热塑性塑料材料形成了其中嵌有连续的增强纤维的基质。在第二部件部分中，增强部件包括非连续的增强纤维或不具有增强纤维。

Reinforced components, aircraft, or spacecraft and methods for the structure of an aircraft or spacecraft

The invention relates to an augmented component for aircraft or spacecraft structure, which includes: the first part part, especially slender, to enhance at least one other element; and at least one second component part is permanently connected to the first part part. A thermoplastic material is used to form an enhanced component in each of the first part and each of the second parts. In the first part, the thermoplastic material formed a matrix embedded with continuous reinforced fibers. In the second part part, the reinforcement includes non continuous reinforced fibers or non reinforced fibers.

【技术实现步骤摘要】
航空器或航天器的结构的增强部件、航空器或航天器及方法
本专利技术涉及航空器或航天器的结构的增强部件，并且涉及包括这种类型的增强部件的航空器或航天器。本专利技术进一步涉及制造增强部件的方法。
技术介绍
尽管本专利技术可以应用到各种结构部件，并且特别地应用到航空器或航天器中的结构增强部件，但是将使用用于增强飞机机身的蒙皮元件的幅板作为示例在下文中更为详细地说明本专利技术及其所基于的一系列问题。之前已经提出将幅板(例如用于飞机机身)配置为纤维复合部件，例如由碳纤维增强的塑料材料制成。在传统的机身结构中，用于撑住机身幅板(例如防止倾斜)的额外的元件通常通过铆接或者借助螺栓被额外地连接到幅板。因此，例如，幅板可以在机身结构制造期间通过连接元件以传统方式铆接，这些元件通常被称为“夹子”，并且可包括稳定法兰。DE102014103438A1和WO2015/007455A1公开了通过注射成型由纤维增强的热塑复合物制造用于将飞机蒙皮固定到飞机主结构上的主结构连接元件。例如，被公开的幅板稳定元件(角撑)由纤维增强的热塑材料通过注射成型制造。相应地，角撑通过铆钉或者螺栓连接到幅板上。已经发现，使用通过铆钉单独地附接有多个另外的元件(例如用于稳定的角撑)的幅板的机身结构的构建较为昂贵。EP2746038A1公开了一种纤维增强的增强元件，其包括集成的稳定部，从中空型材开始制造该增强元件，该中空型材使用环氧树脂和酚树脂由纤维增强的塑料材料制成。尽管已经可以通过这种方式更为简单有效地制造轻质增强元件，但进一步简化航空航天工业的增强元件的制造是令人期待的。
技术实现思路
基于这种背景，本专利技术的目的在于提供一种增强部件，其可通过更为简单和进一步改进的方式制造。此外，提供了一种相应改进的制造方法。根据本专利技术，这个目的通过具有权利要求1的特征的增强部件和/或通过具有权利要求13的特征的航空器或航天器和/或通过具有权利要求14特征的方法实现。据此，提出了一种用于航空器或者航天器的结构的增强部件，其包括：第一部件部分，其用于增强至少一个其他元件、特别是至少一个蒙皮部；以及至少一个第二部件部分。特别地，第一部件部分是细长的。第二部件部分永久连接到第一部件部分。增强部件使用热塑性塑料材料被形成在第一部件部分和第二部件部分中的每一个中。在第一部件部分中，热塑性塑料材料形成了其中嵌有连续的增强纤维的基质。此外，在第二部件部分中，增强部件包括非连续的增强纤维或者不具有增强纤维。此外，提出了一种包括这种类型的增强部件的航空器或航天器。另外，本专利技术提出了一种方法，用以制造用于航空器或航天器的结构的增强部件，第一部件部分以及至少一个第二部件部分被形成且永久地相互连接，该第一部件部分特别是细长的且用于增强至少一个其他元件。增强部件使用热塑性塑料材料被形成在第一部件部分和第二部件部分中的每一个中。此外，在第一部件部分中，热塑性塑料材料形成了其中嵌有连续的增强纤维的基质。在第二部件部分中，增强部件由非连续的增强纤维形成或者不具有增强纤维。特别地，根据本专利技术的增强部件可以通过根据本专利技术的所述方法制造。本专利技术背后的构思在于使用混合设计构建增强部件。例如，取决于负载，在连续的增强纤维被用于第一部件部分从而提供特别有利的机械性能的同时，不具有增强纤维的热塑性塑料或者其中嵌有非连续的增强纤维的热塑性基质被用于第二部件部分。结果，几何形状更简单的基础形状的第一部件部分可以有利地利用连续的纤维形成，为了正确嵌入热塑性基质中需要较多的费用。然而，有利地，包含有非连续的纤维或者不具有增强纤维的第二部件部分可以通过更为简单的方法制造，并且如果需要的话可被制造为更为复杂的几何形状。两个部件部分一起形成了混合增强部件，其几何形状整体上可以相对复杂，但是连续的纤维的性能仍然存在于需要这些性能的部件部分中。根据本专利技术的增强部件可有利地以减少的费用制造。热塑性塑料材料在第一部件部分和第二部件部分中的使用额外地能够以简单及可靠的方式永久连接这两个部件部分，而不需要铆接。因此可以有效地生产集成的增强部件。热塑性塑料材料的连续和非连续的纤维增强可以组合在一个部件中。本专利技术的有利的实施方式和改进可以从进一步的从属权利要求以及参考附图做出的说明中得出。在实施方式中，通过分别提供第一部件元件和第二部件元件并且然后将第二部件元件焊接到第一部件元件而制造第一部件部分和第二部件部分。结果，第一部件部分和第二部件部分可以可靠地以简单方式连接而不需要额外的连接元件，如铆钉。在改进中，第二部件元件优选地是注射成型的。通过注射成型，第二部件元件可以便利且有效地大量生产，并且具有相对复杂的几何形状。在替换实施方式中，通过提供第一部件元件并且然后通过注射成型将第二部件部分喷涂在其上而制造第一部件部分和第二部件部分。特别地，可以通过二次成型喷涂，其中第一部件元件置于具有用于形成第二部件部分的额外空腔的注射成型模具中，且借助于该额外的空腔喷涂第二部件部分。在所述方法的实施方式中，为了制造第一部件部分和第二部件部分，第一部件元件和第二部件元件被分别提供并且然后焊接在一起。在替换实施方式中，为了制造第一部件部分和第二部件部分，提供第一部件元件，并且通过在注射成型方法中将第二部件部分喷涂在其上而制造第二部件部分。在有利的实施方式中，短纤维或长纤维嵌入热塑性塑料材料中，作为第二部件部分中的非连续的增强纤维。形成为短纤维的增强纤维的长度特别地最多为约1mm，而形成为长纤维的增强纤维的长度特别地最多为约50mm。这种类型的短纤维或者长纤维可以通过注射成型得到良好处理，注射成型例如用于在焊接之前生产第二部件元件或者通过二次成型而喷涂第二部件部分。在优选实施方式中，增强部件形成为幅板或者幅板元件，特别是形成为用于航空器或者航天器的机身单元结构的幅板或者幅板元件。幅板元件应该被理解为特别指的是幅板的子零件，其沿着机身的外周方向环形延伸。这种类型的幅板元件例如可用在航空器或航天器的机身外壳中。然而，也可以想到通过根据本专利技术的方式形成用于航空器或航天器的结构的其他增强部件。例如，在替换实施方式中，增强部件可以形成为航空器或者航天器门框结构的部件。在实施方式中，第二部件部分形成并设置为至少在一些部分上增强第一部件部分和/或至少在一些部分上稳定住第一部件部分以防止倾斜。具体地，如果增强部件要沿着其纵向延长部在多个点处稳定，则制造费用可以由于增强部件根据本专利技术的混合构造而降低，例如通过免除了铆钉连接而降低。特别地，即便是在第二部件元件被注射成型并随后焊接到第一部件元件的情况下，也可以通过标准化来实现制造费用的进一步降低。在改进中，第一部件部分形成有腹板且具有连接到腹板的凸缘。用于增强腹板的第二部件部分设置为以肋的形式被定向为横切于腹板和凸缘。因此实现了增强部件的有效稳定。在进一步的改进中，第一部件部分进一步包括支脚部分，其连接到腹板以将增强部件接合到其他元件，特别是接合到蒙皮部，第二部件部分永久地连接到支脚部分和腹板，并支撑腹板抵住支脚部分。这进一步提高了腹板的稳定性和加固。特别地，支脚部分可以是连接到腹板的另外的凸缘的子部分或者是第一部件的连接到腹板的凸缘形状部的子部分。在本专利技术的实施方式中，第二部件部分形成为永久地连接到第一部件部分的带或者形成有这种类型的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于航空器或者航天器(1)的结构的增强部件(11)，其包括第一部件部分(13)，该第一部件部分(13)特别是细长的，用以增强至少一个其他元件(19)，并且包括至少一个第二部件部分(17)，该第二部件部分(17)永久连接到第一部件部分(13)，其中在第一部件部分(13)和第二部件部分(17)的每一个中使用热塑性塑料材料形成增强部件(11)；并且其中，在第一部件部分(13)中，热塑性塑料材料形成其中嵌有连续的增强纤维(31)的基质，且在第二部件部分(17)中，增强部件(11)包括非连续的增强纤维(37)或者不具有增强纤维。

【技术特征摘要】
2016.06.08 DE 102016210123.41.一种用于航空器或者航天器(1)的结构的增强部件(11)，其包括第一部件部分(13)，该第一部件部分(13)特别是细长的，用以增强至少一个其他元件(19)，并且包括至少一个第二部件部分(17)，该第二部件部分(17)永久连接到第一部件部分(13)，其中在第一部件部分(13)和第二部件部分(17)的每一个中使用热塑性塑料材料形成增强部件(11)；并且其中，在第一部件部分(13)中，热塑性塑料材料形成其中嵌有连续的增强纤维(31)的基质，且在第二部件部分(17)中，增强部件(11)包括非连续的增强纤维(37)或者不具有增强纤维。2.根据权利要求1所述的增强部件，其特征在于，通过分别提供第一部件元件(43)和第二部件元件(47)并随后通过将第二部件元件(47)焊接到第一部件元件(43)而制造第一部件部分(13)和第二部件部分(17)。3.根据权利要求2所述的增强部件，其特征在于，第二部件元件(47)是注射成型的。4.根据权利要求1所述的增强部件，其特征在于，通过提供第一部件元件(43)并随后通过注射成型将第二部件部分(17)喷涂在其上而制造第一部件部分(13)和第二部件部分(17)。5.根据前述权利要求中任一项所述的增强部件，其特征在于，短纤维或长纤维作为第二部件部分(13)中的增强纤维(37)被嵌入热塑性塑料材料中。6.根据前述权利要求中任一项所述的增强部件，其特征在于，增强部件(11)被形成为幅板或者幅板元件。7.根据前述权利要求中任一项所述的增强部件，其特征在于，第二部件部分(17)形成并设置为至少在一些部分上增强第一部件部分(13)和/或用于至少在一些部分上稳定第一部件部分(13)以防止倾斜。8.根据前述权利要求中任一项所述的增强部件，其特征在于，第一部件部分(13)形成有腹板(14)以及连接到腹板(14)的凸缘(15)，且用于增强腹板(14)的第二部件部分(17)被设置为以肋的形式被...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德·施温，斯文·维尔纳，马诺斯·特鲁利斯，
申请(专利权)人：空中客车运营有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE