用于飞行器结构元件的能量吸收设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于可能经受动态冲击的飞行器结构元件的吸收动能的设备，该设备包括：-外壳(21)，其由能够在冲击之后保持其整体性的编织复合材料制成；-泡沫核(22)，其包含在外壳中并且能够至少部分地填充所述外壳，所述泡沫核能够至少部分地吸收由冲击所生成的动能；以及-增强元件，其包括集成到泡沫核中以与泡沫核组合地耗散由冲击所生成的能量的至少一个干复合纤维预成形件(30)。本发明专利技术还涉及一种用于集成所述用于吸收动能的设备的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于飞行器结构元件的能量吸收设备
本专利技术涉及用于飞行器结构元件的被动能量吸收设备，所述飞行器结构元件诸如刀片、叶片，或者飞行器的风扇、机翼结构或机身的任何其它元件。该能量吸收设备被设计为集成到飞行器的结构元件中以便限制冲击事件中结构元件的部分脱离或损坏的风险，并且由此减小该结构元件在飞行器飞航期间易受冲击威胁的弱点。本专利技术还涉及包括这样的动能吸收设备的飞行器旋转结构元件。其还涉及集成该动能吸收设备的方法。本专利技术能应用于航空学领域中并且尤其是后发动机飞行器领域中。其特别地能应用于涡轮螺旋桨发动机和直升机电动机的制造领域中，并且还能应用于复合叶片的制造领域中。本专利技术还可以应用于飞机的固定机翼结构或后机身的前边缘区的生产。
技术介绍
在航空学领域中已知的是，旋转结构元件和机翼结构元件在着陆期间或在起飞期间经受来自鸟类、冰雹、冰块、石头、或者甚至是飞行器在飞航时所遭遇的橡胶碎片或其它坚硬碎屑的冲击的高风险。与发动机或飞行器的移动机翼结构相关联的旋转元件，例如风扇或诸如飞行器的叶片和刀片的风扇元件，尤其被暴露于由飞行器所遭遇的鸟类或其它碎屑所生成的动态接触。具体地，某些发动机的复合叶片尤其脆弱。现在，这些冲击是非常高的能量冲击，因为其冲击速度可以高达100m/s。因此，它们可以证明对旋转结构元件具有特别地损坏，并且在极端情况下引起飞行器坠落。在具有反转风扇和后驱动的飞行器发动机的情况下，发动机通常位于机身附近。由于这种类型的发动机通常是无导管的(unducted)，所以对发动机的旋转元件的冲击可以引起发动机元件或部分该发动机元件的脱离，从而具有对飞行器的飞航的所有后果。因此，当冲击时，存在发动机的旋转元件的部分或完全脱离以及一系列反应后果的高风险，这是因为这种脱离的元件再次冲击发动机或相对发动机的另一旋转元件，然后对后机身元件上的冲击的冲击速度估计为300m/s。因此，航空学制造商力图通过创建能够承受这些冲击的旋转结构元件来尽可能地最小化冲击事件中旋转元件从发动机的任何部分或完全丢失。
技术实现思路
精确地，本专利技术的目标是克服现有技术的前述缺陷。为此目的，本专利技术提出一种用于飞行器的结构元件的能量吸收设备，该结构元件诸如飞行器的固定机翼结构或刀片、叶片、或者飞机或直升机发动机的任何其它旋转元件，该能量吸收设备使得可能减小与鸟类撞击或坚硬碎屑的冲击相关联的危险。为此，本专利技术提出向结构元件中集成一种设备，该设备允许被动地吸收由冲击所生成的动能以便防止该结构元件损坏。该能量吸收设备包括由抗损坏的编织复合材料制成的外壳以及并入增强元件的泡沫核，该增强元件由能够耗散冲击所生成的动能的干纤维制成。更具体地，本专利技术涉及用于易于经受动态冲击的飞行器结构元件的动能吸收设备，其特征在于包括：-由编织复合材料制成的外壳，其能够在冲击之后维持一定整体性，-包含在外壳内并且能够至少部分地填充所述外壳的泡沫核，所述泡沫核至少部分地能够吸收由冲击所生成的动能，以及-包括由干复合纤维制成的至少一个预成形件的增强元件，所述预成形件并入到泡沫核中以便与泡沫核相关联地耗散由冲击所生成的动能。本专利技术的动能吸收设备可以具有以下特征中的一个或多个：-由干复合纤维制成的预成形件形成围绕部分泡沫核的纺织物(还被称为织布)。-增强元件包括由干复合纤维制成的若干预成形件，其中每一个预成形件形成能够围绕部分泡沫核以便划分所述泡沫核的纺织物。-干纤维由碳、芳纶和/或PBO或者其它制成。-外壳包括利用至少两个干纤维编织的多层浸渍粗纱。-增强元件包括通过缝合插入到泡沫核中的丝线。-丝线利用可固化树脂浸渍。本专利技术还涉及包括前边缘和尾边缘的飞行器旋转结构元件，其特征在于包括如以上所描述的位于前边缘的区中的动能吸收设备。此外，本专利技术涉及集成如上文所描述的动能吸收设备的方法，其特征在于包括以下操作：a)制造泡沫块，b)将由干复合纤维制成的预成形件放置在泡沫块周围，c)将附加泡沫层布置在泡沫块和由干复合纤维制成的预成形件的周围以便形成泡沫核，以及d)将外壳安装在步骤c)中所获得的泡沫核周围。步骤b)到c)可以通过将由干复合纤维制成的其它预成形件放置在步骤c)中所获得的泡沫核周围而进行重复。该方法可以包括将丝线缝合到步骤c)中所获得的泡沫核中的操作，该操作在将泡沫核插入外壳内部的步骤d)之前执行。附图说明图1描绘了提供有本专利技术的能量吸收设备的飞行器旋转结构元件的一个实例的截面图。图2A和2B描绘了具有集成到泡沫核中的由干复合纤维制成的其预成形件的本专利技术的能量吸收设备。图3A和3B描绘了具有集成到泡沫核中的由干复合纤维制成的两层预成形件的本专利技术的能量吸收设备。图4描绘了图3A和3B的能量吸收设备的可替换的形式。具体实施方式本专利技术提出一种被动型的动能吸收设备，其旨在集成到飞机固定机翼结构中、机身元件(例如后机身元件)中、或刀片、叶片或者飞机或直升机的任何其它旋转结构元件中。不管是固定还是旋转的，动能吸收设备集成到其中的元件在下文将被称为结构元件。一方面，该结构元件旨在吸收或耗散由冲击所生成的动能，并且另一方面，旨在防止该结构元件损坏或变得脱位，从而使得其即便在冲击事件中也能维持整体性。能够容纳本专利技术的动能吸收设备的结构元件的一个示例在图1中描绘。该图1示出以截面图表示的刀片的示例。该刀片10具有长方形截面的形状，其前侧具有前边缘11并且后侧具有与前边缘相对的尾边缘12。该刀片10包括将刀片主体13包围于其中的刀片壳15。刀片壳15还包含本专利技术的动能吸收设备20。该动能吸收设备20放置在前边缘11区中或者刀片的任何其它主体中，诸如例如刀片主体13中。实际上，在冲击时，是位于风扇外部的前边缘11区首先经受冲击。因此，该区11需要能够吸收由冲击所生成的动能。为了确保刀片主体13与动能吸收设备20之间的一体性，设备/刀片主体接口14定位在动能吸收设备20与刀片主体14之间，并且在刀片壳15内抵靠刀片主体保持动能吸收设备。应当指出的是，图1描绘了刀片的一个示例。然而，以类似方式由元件壳、元件主体、接口和本专利技术的动能吸收设备形成任何结构元件。因而，不管所考虑的是什么结构元件(刀片、叶片、固定机翼结构、机身等)，该元件都包括其中包围本专利技术的动能吸收设备的前边缘。根据本专利技术，动能吸收设备包括包围在外壳内的泡沫核和增强元件。动能吸收设备的该外壳可以与刀片壳15接合。外壳因此围绕泡沫核和增强元件以及刀片主体13。在该情形中，刀片壳15的整体以类似方式与外壳交互接合，这将在随后描述。该动能吸收设备的一个示例在图2A和2B中描绘。图2A描绘了根据本专利技术的动能吸收设备的部分分解立体图。图2B描绘了该相同动能吸收设备的截面图。这些图2A和2B示出了根据增强元件的第一实施例的本专利技术的动能吸收设备。本专利技术的动能吸收设备20包括外壳21，其作用是在冲击之后尽可能地维持结构元件的形状的整体性。随后将描述的该外壳21填充有泡沫核22，其作用一方面是使外壳21变硬并且另一方面是吸收由冲击所生成的至少一些动能。该泡沫核22在其中包括增强元件30，其允许耗散源自冲击并且尚未被泡沫核22吸收的动能。通过增强元件30的这种动能的耗散是通过泡沫核中的干纤维的磨损而获得的。具有其外壳21、其泡沫核22和其增强元件30的动能吸收设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于易于经受动态冲击的飞行器结构元件的动能吸收设备，所述飞行器包括前边缘(11)和尾边缘(12)，其特征在于包括：‑由编织复合材料制成的外壳(21)，其能够在冲击之后维持一定程度的整体性，‑包含在所述外壳内并且能够至少部分地填充所述外壳的泡沫核(22)，所述泡沫核能够至少部分地吸收由冲击所生成的动能，‑包括由干复合纤维(30)制成的至少一个预成形件的增强元件，所述预成形件并入到所述泡沫核中，与所述泡沫核相关联，从而耗散由冲击所生成的动能，以及‑位于所述前边缘的区中的动能吸收设备(20)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.27 FR 12628961.一种飞行器的刀片(10)，其特征在于，所述刀片(10)包括将刀片主体(13)和动能吸收设备(20)包围于其中的刀片壳(15)，在动能吸收设备与刀片主体之间设置有设备/刀片主体接口(14)，并且所述设备/刀片主体接口(14)在刀片壳内抵靠刀片主体保持所述动能吸收设备，其中所述刀片(10)包括前边缘(11)和尾边缘(12)，所述动能吸收设备(20)只处于所述前边缘的区中，其中所述动能吸收设备包括：-由编织复合材料制成的外壳(21)，其能够在冲击之后维持一定程度的整体性，所述编织复合材料包括至少两个干纤维，-包含在所述外壳内并且能够至少部分地填充所述外壳的泡沫核(22)，所述泡沫核能够至少部分地吸收由冲击所生成的动能，-包括由干复合纤维(30)制成的至少一个预成形件的增强元件，所述预成形件并入到所述泡沫核中，与所述泡沫核相关联，从而耗散由冲击所生成的动能。2.根据权利要求1所述的刀片，其特征在于由干复合纤维制成的所述预成形件形成围绕部分所述泡沫核的纺织物。3.根据权利要求2所述的刀片，其特征在于所述增强元件包括由干复合纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡洛琳﹒贝禘鏖路，米歇尔﹒贝穆德斯，迪迪埃﹒梅斯娜日，
申请(专利权)人：欧洲航空防务及航天公司EADS法国，
类型：发明
国别省市：法国;FR