制造用于形成航空器用部件的增强壳体的方法以及用于航空器用部件的壳体技术

本发明专利技术涉及一种制造壳体的方法，特别是机身壳体、机翼壳体、水平稳定器壳体或垂直稳定器壳体的方法，所述壳体由多个补强元件加强，用于形成具有高尺寸稳定性的航空器用部件，其中，所述补强元件和壳体表皮由环氧树脂制成，所述环氧树脂来自至少部分固化的碳纤维加强的半成件，所述方法包括下列步骤：在壳体表皮上安置补强元件；使连接元件与壳体表皮和补强元件邻接；和固化连接元件以形成壳体。本发明专利技术还涉及一种根据本发明专利技术方法制造的壳体，特别是机身壳体、机翼壳体、水平稳定器壳体或垂直稳定器壳体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种制造壳体的方法，特别是机身壳体、机翼壳体、水平 稳定器壳体或垂直稳定器壳体的方法，所述壳体由多个补强元件加强，用 于形成具有高尺寸稳定性的航空器用部件，其中，所述补强元件和壳体表 皮由环氧树脂制成，所述环氧树脂来自至少部分固化的碳纤维加强的半成件(semi-fmished part)。
技术介绍
此外，本专利技术涉及一种根据本专利技术方法制造的壳体，特别是机身壳体、 机翼壳体、水平稳定器壳体或垂直稳定器壳体，所述壳体包括应用至壳体 表皮的多个补强元件，用于形成具有高尺寸稳定性的航空器用部件，其中， 所述补强元件和壳体表皮由环氧树脂制成，所述环氧树脂来自至少部分固 化的碳纤维加强的半成品部件。碳纤维加强的环氧树脂由于它们的低重量和它们的高机械强度而渐增 地用于制造用于航空器用承载部件的壳体，例如机身壳体、机翼、水平稳 定器壳体和垂直稳定器壳体。航空器的这些部件通常由接合在一起的至少 两个壳体制成。例如，垂直稳定器是由在它们各自的纵向边缘处接合在一 起的镜向对称的壳体(半壳体)制成。壳体可以通过几种不同的方法、使用所谓的"预浸体(prepregs)"制造。术语"预浸体"是指由可固化的和碳纤维增强的环氧树脂制成的半成件。例 如，这样的预浸体通常为板形或条形，但是它们还可以是具有L形截面的 型材(section)或异型材(profile)。在固化之前，预浸体是挠性的，因此可以实际上被制成任意需要的形 状。仅在固化完成以后，用这些预浸体制造的用于形成航空器用部件的壳体才获得它们的特征机械性质，例如与非常低的重量相结合的它们的极高 机械强度。由这些预浸体制成的用于形成部件的壳体的固化通常在高压釜中、在120°C-18(TC之间的温度以及在最高10巴的压力下进行的。预浸体 的存放时间由于连续发生交联过程而受到限制，并且在室温下通常仅为10 和30天之间。在本说明书的其余部分中，使用术语"半成件"代替术语 "预浸体"。壳体主要由壳体表皮和多个补强元件、以及布置在其上的加强用连接 角件(connecting angle piece)形成。典型地，布置在一个补强元件的整个长 度之上延伸的两个连接角件，用于连接在每一个补强元件两侧的壳体表 皮。所述壳体表皮、连接角件以及补强元件都由半成件制成。用于从半成件制造这些壳体的制造处理的数目由以下技术现状是已知的在所谓的"共固化"处理中，用单一真空袋包围整个壳体，所述的整 个壳体具体包括壳体表皮、补强元件和连接角件。然后将此真空袋放置在高压釜中，从而进行整个壳体的固化。因而，在"共固化"处理中，固化 过程在单一处理步骤中发生。此处理的主要不利之处在于，例如，它在固化处理过程中需要非常精 细的装置以相对壳体表皮安置和固定补强元件，这导致了不相称的高成 本，在用于形成复杂部件的大尺寸壳体如机翼的情况下特别如此。在所谓的"共粘合"处理中，首先，在第一步骤中固化补强元件。随 后，将尚未固化的壳体表皮放置在该补强元件上。在壳体表皮的最终固化 处理过程中，同时将补强元件与壳体表皮接合。同样，在"共粘合"处理 的变化中，相反的途径也是可以的，即，首先固化壳体表皮，然后固化与 壳体表皮一起的尚未固化的补强元件，从而接合它们。总之，固化是在放 置于高压釜中的真空袋中进行的。根据这些两种处理方法，以两个步骤进 行壳体的固化处理。此方法变体的主要不利之处在于，各自尚未固化的组件，即，补强元 件或壳体表皮，例如遭受质量波动的问题，这是不能忽视的。这些质量波 动可能具体导致树脂基体中的不利纤维分布、导致翘曲，以及导致孔和截 留的空气，其主要是由在固化处理过程中的固化组件的定位运动引起的。根据所谓的"二次粘合"技术，预先将壳体表皮以及补强元件在两个 分开的步骤中固化，然后通过胶粘接合在一起。此方法的不利之处特别是包括更大数目的必需处理步骤，以及补强元 件、连接角件和壳体表皮的必需的装配精密度，这在更大尺寸的壳体的情 况下通常不能保证。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是避免如上所述的己知处理的不利之处，以 及使得能够用壳体表皮和补强元件简便地制造壳体。 此目的由具有权利要求1的特征的方法所解决。根据本专利技术的一个方面，制造壳体的方法，特别是机身壳体、机翼壳 体、水平稳定器壳体或垂直稳定器壳体的方法包括下列步骤，所述壳体由 多个补强元件加强，用于形成具有高尺寸稳定性的航空器用部件，其中， 所述补强元件和壳体表皮用环氧树脂从至少部分固化的碳纤维加强的半 成件形成，所述方法包括下述步骤-在壳体表皮上安置补强元件，-使连接元件与壳体表皮和补强元件邻接，和-固化连接元件以形成壳体。根据此方法的一个优选实施方案，在固化之前，将粘合剂涂覆至连接元件上。这导致在壳体表皮和补强元件之间更好的公差补偿(tolerance compensation)。此外，实现了补强元件和壳体表皮以及连接元件之间机械 上更牢固的连接。与本专利技术方法相结合的向连接元件之上涂覆粘合剂是任 选的。典型地，通过连接元件可以实现补强元件至壳体表皮的充分牢固的 连接，所述连接元件是部分固化的，因此是可适用的，并且能够粘合。本专利技术的目的还由根据权利要求8的壳体所解决。由于补强元件由后来固化的连接元件连接至壳体表皮的事实，因此可 以容易地制造本专利技术的壳体。因为补强元件以及壳体表皮是至少部分固化 的，并且仅需要完全固化连接元件，所以用于在壳体表皮上安置连接元件 的设备(means)可以简单。由于至少部分固化的壳体表皮和至少部分固化的 补强元件的高度内在稳定性，因此可以将必需的安置设备或安置装置布置在真空袋以外。与已经被固化了的壳体表面和安置元件无关，可以依靠尚 未固化的连接元件来使得公差补偿成为可能。此外，采用本专利技术的壳体， 仍为挠性的连接元件允许了将补强元件放置在包含增厚部分的壳体表皮 的区域中。在此情况下，补强元件应提供有凹部。在从属专利权利要求中规定了本专利技术方法和本专利技术壳体的优选实施方案。附图说明图1显示根据本专利技术方法的第一实施方案，已经连接有补强元件的壳 体的部分透视图，图2显示根据补强元件的第一实施方案，壳体的部分截面图，和 图3显示根据补强元件的第二实施方案，壳体的部分截面图。具体实施例方式参考图1至3，以下为专利技术方法和本专利技术壳体的解释。 图1显示根据本专利技术方法的第一实施方案，已经连接有补强元件的壳 体的部分透视图。壳体1包括壳体表皮2、补强元件3，以及连接元件4和5。如表1中 所示，补强元件3具有基本上矩形的截面。然而，补强元件3还可以具有 其它的截面形状。连接元件4和5是具有基本上L形截面的连接角件。壳 体表皮2、补强元件3和连接元件4和5由多个可固化预浸体形式的半成 件制成。预浸体是用可固化环氧树脂浸泡或浸渍的碳纤维增强的板状构 件。在它们的非固化状态中，实际上可以赋予预浸体任意的几何形状。因 而，使用预浸体作为半成件，例如可以形成在两个空间方向上固化的具有 L形截面的壳体表皮或补强元件。为了制造根据本专利技术方法的壳体1，在第一步骤中，优选完全固化壳 体表皮2和补强元件3。备选地，还可以仅部分地固化壳体表皮和补强元 件3，从而使得更大程度的公差补偿成为可能。此外，可以使用预制的， 即，已经固化了的壳体表皮2和预制和预切的补强元件3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造壳体（１，８，２３）的方法，所述壳体特别是机身壳体，机翼壳体，水平稳定器壳体或垂直稳定器壳体，所述壳体由多个补强元件（３，１０，２５）加强，用于形成具有高尺寸稳定性的航空器用部件，其中，所述补强元件（３，１０，２５）和壳体表皮（２，９，２４）用环氧树脂从至少部分固化的碳纤维加强的半成件制成，所述方法包括下列步骤：　　　　－在所述壳体表皮（２，９，２４）上安置所述补强元件（３，１０，２５）；　　　　－使连接元件（４，５，１１，１２，２６，２７）相对所述壳体表皮（２，９，２４）和所述补强元件（３，１０，２５）邻接；和　　　　－固化所述连接元件（４，５，１１，１２，２６，２７）以形成所述壳体（１，８，２３）。

【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：贝恩德雷克尔斯，
申请(专利权)人：空中客车德国有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]