增强的混合结构及其方法技术

本发明专利技术公开了一种用于制造机翼结构的方法，它包括：通过预先机械加工、预成形或者它们的组合来制造机械加工的金属底部皮层；完成该皮层，该皮层用作模具；将多个条带布置在皮层的顶部；将单片皮层、纤维金属层叠材料皮层或未增强金属层叠材料皮层布置在该多个条带的顶部以便形成模块；以及固化该模块，其中，底部皮层是机翼中的负荷承载元件。本发明专利技术还公开了一种制造机翼结构的方法，它包括：提供模具；将第一单片皮层、纤维金属层叠材料皮层或未增强金属层叠材料皮层布置在层合模具上；将多个条带布置在皮层的顶部；将第二单片皮层、纤维金属层叠材料皮层或未增强金属层叠材料皮层布置在该多个条带的顶部以便形成模块；以及固化该模块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
未来商用飞机计划是继续降低飞机结构重量以及购买成本和执行 任务的操作成本、飞得更快、以及经济地承载更多有效负荷。静态强 度、结构疲劳、裂紋扩展和残余强度以及损坏公差要求是单过道或双 过道商用飞机的底部机翼增强皮层面板的设计驱动力。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术涉及一种用于增强的混合结构的产品和 方法，该增强的混合结构用于航空航天用途中。在另一实施例中，用 于增强的混合结构的方法和系统可以用于其它行业。在又一实施例中， 本专利技术的方法和系统涉及增强的混合结构，其中，两个或更多的单片 金属皮层或层叠皮层或者单片和层叠皮层的组合通过芯层来增强，该 芯层包括金属层叠材料或纤维金属层叠材料，它布置在各单片金属皮 层或层叠皮层之间。在又一实施例中，层叠皮层通过未增强粘接剂材 料或纤维增强粘接剂材料来粘接。在又一实施例中，芯通过未增强粘接剂材料或纤维增强粘接剂材料粘接在皮层上。在一个实施例中，本专利技术公开了 一种用于制造飞机机翼混合结构的方法，它包括以下步骤(l)通过(i)预先机械加工、(ii)预成形或(iii) 它们的组合来制造机械加工的金属底部皮层；(2)完成该机械加工的 金属底部皮层；(3)提供完成的机械加工金属底部皮层，该金属底部 皮层用作层合模具；(4)将多个芯条带布置在完成的机械加工金属底 部皮层的顶部；(5)将从以下组选择的皮层布置在该多个芯条带的顶 部以便形成模块，该组包括单片皮层、纤维金属层叠材料皮层和未增 强金属层叠材料皮层；以及(6)固化该模块，其中，完成的机械加工 金属底部皮层是飞机机翼混合结构中的负荷承载元件。在另 一实施例 中，芯条带包括至少两个金属层，在这两个金属层之间具有至少一个纤维增强聚合物层。在又一实施例中，多个芯条带从以下组中选择， 该组包括未拉伸、预拉伸和它们的组合。在又一实施例中，至少一个 皮层与芯的组合可以布置在模块内部，其中，皮层从以下组中选择， 该组包括单片皮层、纤维金属层叠材料皮层和未增强金属层叠材料皮 层，其中，纤维金属层叠材料芯条带位于各皮层之间。在另 一实施例中，本专利技术公开了 一种用于制造飞机机翼混合结构的方法，它包括以下步骤(l)提供层合模具；(2)将从以下组中选 择的第一皮层布置在层合模具上，该组包括单片皮层、纤维金属层叠 材料皮层和未增强金属层叠材料皮层；(3)将多个芯条带布置在皮层 的顶部；(4)将从以下组中选择的第二皮层布置在该多个芯条带的顶 部以便形成模块，该组包括单片皮层、纤维金属层叠材料皮层和未增 强金属层叠材料皮层；以及(5)固化该模块。在另一实施例中，芯条 带包括至少两个金属层，在这两个金属层之间具有至少一个纤维增强 聚合物层。在又一实施例中，第一皮层是纤维金属层叠材料皮层。在 又一实施例中，第二皮层是纤维金属层叠材料皮层。在又一实施例中， 至少一个皮层与芯的组合可以布置在模块内部，其中，皮层从以下组 中选择，该组包括单片皮层、纤维金属层叠材料皮层和未增强金属层 叠材料皮层，其中，纤维金属层叠材料芯条带位于各皮层之间。在本专利技术的一个实施例中，提供了一种在航空航天用途和其它行 业用途(例如运输车辆)中使用的增强的混合结构。在另一实施例中，提供了一种增强的混合结构，用作商业飞机、 军用飞机或其它行业用途中的机翼皮层。在本专利技术的又一实施例中，本专利技术可以形成一种机翼皮层，该机 翼皮层具有一个或多个以下特点重量更轻、制造更经济、提高了抗 腐蚀性能、降低了疲劳裂紋扩展和/或有较低的维护成本。通过下面的说明和附图，将更清楚本专利技术的这些和其它实施例。本专利技术的产品具有在下文中所述的特征、特性和相关部件，且本 专利技术的范围将由权利要求来表示。附图说明为了更充分地理解本专利技术，下面将结合附图进行说明，附图中 图l是本专利技术一个实施例的增强的混合结构的局部剖视图。 具体实施例方式本专利技术涉及一种增强的混合结构，特别是涉及这样的结构，其中， 两个或更多单片金属皮层或层叠皮层或者单片和层叠皮层的组合通过 包括金属层叠材料或纤维金属层叠材料的芯层来增强，该芯层布置在 各单片金属皮层或层叠皮层之间。在一个实施例中，层叠皮层通过未 增强粘接剂材料或纤维增强粘接剂材料来粘接。在另一实施例中，芯 通过未增强粘接剂材料或纤维增强粘接剂材料粘接在皮层上。在又一 实施例中，各芯包括多个金属层叠材料或纤维金属层叠材料条带，这 些条带预拉伸或未拉伸，且并排布置在芯区域中，以便填充皮层之间 的区域。在一个实施例中，增强的混合结构可以包括至少一个模块。该模 块定义为具有两个外层的单片和/或层叠皮层的组合，这两个外层通过 中间芯层来增强。在另一实施例中，皮层与芯的多重组合可以添加在 模块内部，以便产生其它类型的增强的混合结构。在本专利技术的一个实施例中，图l表示了增强的混合结构10，其中， 只有顶部单片皮层11或者顶部11和底部12单片皮层由通过粘接剂或 纤维增强粘接剂13而粘接在一起的金属层叠材料皮层(粘接在一起的 薄金属片)来代替。称为FML条带芯材料的纤维金属层叠材料条带 14夹在金属层叠材料和/或单片金属皮层之间。FML条带14通过金属 粘接剂和/或纤维增强粘接剂13牢固地粘接在金属层叠材料和/或皮层 上。在一个实施例中，本专利技术使用一系列预先制造的FML条带，这 些FML条带并排布置在芯区域中。在这样的几何形状中，条带沿长 度方向为柔性，并能够与来自高压釜的压力负荷或来自模具的压力所 需的复杂弯曲形状一致。在另一实施例中，芯FML条带的宽度与长 度相比相对狭窄(例如在一个实例中至少比例为10:1,在另一实例中 至少比例为6:1,在又一实例中至少比例为3:1)。在另一实施例中，当芯的量规厚度超过大约6层铝/5层纤维增强粘接剂(其中，各铝层 的厚度为大约0.008至大约0.016英寸，各纤维增强粘接剂层的厚度为 大约0.001至大约0.005英寸)以便形成所需的曲线形时，芯可以划分 成更薄和更可成形的子层，这些子层交叠。这样划分的实例是2层铝 /1层纤维增强粘接剂加上4层铝/3层纤维增强粘接剂。这样划分的另 一实例是3层铝/2层纤维增强粘接剂加上3层铝/2层纤维增强粘接剂。在一个实例中，在最终皮层制造处理之前，预先制造的条带和这 样用于制造最终皮层将允许该条带预拉伸或不拉伸。条带可以预拉伸、 不拉伸和/或它们的组合。在另 一 实施例中，FML片可以用于代替FML 条带。不过，当与复杂弯曲形状一致时，FML条带用于减少弹回量。 在另一实施例中，可以包含芯FML条带以用于结构特性。在制造方法中，在一个实施例中，在底部层叠或单片金属皮层中 的各金属层以及粘接剂或纤维增强粘接剂布置在粘接模具中，且一次 一个片材。在另一实例中，构成芯的预先制造的狭窄离散条带并排布 置就位，以便形成芯。在另一实施例中，层叠或单片金属皮层和芯材 料的这种顺序可以重复多次(例如直到20层，或者在另一实例中直到 7层)。最后，顶部片材一个接一个地布置在芯上面。在又一实施例中， 顶部皮层、底部皮层、中间皮层和芯FML皮层可以通过停止金属内 部层和粘接材料层17而沿长度和宽度成锥形16，如图1中所示。最 后，在一个实施例中，皮层/芯层合可^真空包装和高压釜固化。不过， 在另一实施例中，皮层可以利用合适的模具而在高压釜外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造飞机机翼混合结构的方法，包括以下步骤：　通过（ｉ）预先机械加工、（ｉｉ）预成形或（ｉｉｉ）它们的组合来制造机械加工的金属底部皮层；　完成该机械加工的金属底部皮层；　提供完成的机械加工金属底部皮层，该金属底部皮层 用作层合模具；　将多个芯条带布置在所述完成的机械加工金属底部皮层的顶部；　将从以下组中选择的皮层布置在所述多个芯条带的顶部以形成模块，该组包括单片皮层、纤维金属层叠材料皮层和未增强金属层叠材料皮层；以及　固化所述模块，其中 ，所述完成的机械加工金属底部皮层是飞机机翼混合结构中的负荷承载元件。

【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：MB海尼曼，M库拉克，EW初，JT西蒙，
申请(专利权)人：美铝公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]