复合材料的机翼边缘附接及方法技术

本申请公开了复合材料的机翼边缘附接及方法。飞机机翼的复合边缘包括复合材料机翼翼盒蒙皮板，在附接区域中附接至外部机翼翼梁，和复合材料斜面，在复合材料机翼翼盒蒙皮板上并且与复合材料机翼翼盒蒙皮板共同固化。复合材料斜面具有近端和远端，具有外悬边缘，在附接区域中具有的基本上恒定的厚度和层数。复合材料斜面在远端处具有最大斜面厚度，远端设置在外悬边缘的后面，限定外悬边缘上的肩部。复合材料机翼边缘蒙皮板，具有基本上等于最大斜面厚度的厚度，在肩部并邻近于斜面的远端附接至复合材料机翼翼盒蒙皮板。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容总体涉及飞机机翼构造。更具体地，本公开内容提供用于附接飞机机翼(特别是复合材料的机翼结构)的固定前缘和后缘的系统和方法。
技术介绍
近年来，飞机制造公司已经研发了大量使用碳纤维复合材料等(“复合材料”或者“CFCM”)(诸如石墨/环氧和碳纤维增强塑料(“CFRP”))的飞机设计和飞机制造方法。复合材料明显比传统的飞机材料(例如，铝、钛、钢和这些的合金)轻，并且可以提供轻重量和高强度，允许更轻的、更节能高效的飞机。在一些新飞机中，例如，主要结构(包括机身和机翼)的大部分由复合材料制成。一些新飞机可以是以体积计约80 %的复合材料。因为复合材料具有与一些传统的飞机材料不同的特性，所以已发展新设备、装备和处理方法。这包括机翼结构的制造方法。飞机的典型机翼结构包括从机翼的根部延伸至翼梢的一个或多个主翼梁。这些机翼翼梁通常从机翼的根部至机翼的梢部成锥形，并且沿着它们的长度附接有多个翼肋。这些翼肋包括内部翼肋，其位于主翼梁与前缘翼肋和后缘翼肋之间。翼肋通常定位为垂直于机翼翼梁，并且在每个翼肋位置处与机翼翼梁一起限定出与机翼的截面形状对应的轮廓。附接至机翼翼肋的是提供机翼的完整形状和空气动力学轮廓的蒙皮板。机翼结构的从前主翼梁至后主翼梁的部分被称为机翼翼盒。在复合材料的飞机中，覆盖机翼翼盒的机翼蒙皮板通常比用于前缘或者后缘的蒙皮板厚得多。然而，机翼边缘蒙皮板附接至机翼翼盒板。在飞机于机翼的前缘上具有可移动的缝翼的情况下，固定前缘板沿着缝翼之下的前缘附接至机翼。为了提供复合材料飞机机翼中的复合材料固定边缘蒙皮板的合适连接和接合，已发展各种连接方法。一些现行的方法使用诸如接合带、啮合板、摆动板或二次粘结填料的手段来促使该接合。这些做起来可能是重的、复杂的并且昂贵的。这个问题的一些方法为了确保接合的完整性而增加额外的处理步骤。本公开内容旨在针对以上问题的一个或多个。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，本申请公开了飞机机翼的复合材料边缘，包括复合材料机翼翼盒蒙皮板，在附接区域中附接至外部机翼翼梁；以及复合材料斜面，在复合材料机翼翼盒蒙皮板的外表面上并且与复合材料机翼翼盒蒙皮板共同固化。复合材料机翼翼盒蒙皮板在附接区域中具有外悬边缘，具有基本上恒定的厚度和层数。复合材料斜面在远端处具有最大斜面厚度，远端设置在外悬边缘后面，在外悬边缘上限定肩部。复合材料机翼边缘蒙皮板具有基本上等于最大斜面厚度的厚度，并在肩部附接至复合材料机翼翼盒蒙皮板并邻近于斜面的远端。根据本申请的另一方面，本申请公开了用于复合材料飞机机翼的固定机翼边缘连接，包括整体肩部，在复合材料机翼翼盒蒙皮板的边缘处悬于附接区域中的外部机翼翼梁外部，肩部由边缘处的复合材料机翼翼盒蒙皮板的外表面和锥形的基本上垂直厚端限定；以及复合材料机翼边缘蒙皮板，附接至邻近于锥形的厚端的肩部。复合材料机翼翼盒蒙皮板在附接区域中具有基本上恒定的厚度和基本上恒定的层数，锥形的厚端设置在边缘的后面，锥形包括与附接区域中的机翼翼盒蒙皮板的外表面共同固化的锥形板层。复合材料机翼边缘蒙皮板具有的厚度基本上等于锥形的厚端的厚度。根据本申请的又一个方面，本申请公开了用于附接复合材料飞机机翼的固定边缘的方法。该方法包括形成复合材料机翼翼盒蒙皮板，其具有基本上恒定的板层的基部厚度和共同固化的锥形板层的增厚的边缘区域，通过以阶梯式后退(setback，后面)的方式形成共同固化的锥形板层，在边缘区域上形成整体肩部，肩部具有基本上等于基本上恒定的板层的基部厚度的厚度，将机翼翼盒蒙皮板附接至飞机机翼的外部翼梁，肩部外悬于外部翼梁，并且将复合材料机翼边缘蒙皮板附接至肩部。【附图说明】图1是由复合材料构造的飞机的立体图。图2是图1的飞机的机翼的立体图，示出内部机翼结构和前缘和后缘。图3是图2的机翼的单个前向前缘翼肋组件的立体图。图4是飞机的机翼的现有技术前缘的截面图，该飞机具有复合材料蒙皮构造和由可移动机翼缝翼覆盖的固定前缘。图5是用于在远离前向前缘翼肋的位置处附接复合材料机翼的固定前缘蒙皮板的现有技术方法的特写截面图。图6是根据本公开内容的具有复合材料构造的飞机的机翼的前缘的截面图，其结合了固定前缘附接的实施方式。图7是图6的上部固定前缘附接位置的特写截面图。图8是图6的上部固定前缘附接位置的特写截面图，示出紧固件及其他特征。图9A是与固定前缘蒙皮板邻接对准的现有技术机翼翼盒蒙皮板的截面图，示出蒙皮轮廓的对准。图9B是示出机翼翼盒蒙皮板的远端部分的假设的偏差的截面图，以允许本文公开的固定机翼边缘附接的完成的轮廓具有基本上与图9A的现有技术邻接关系相同的轮廓。图9C是示出偏斜的机翼翼盒蒙皮板的截面图，前缘蒙皮板与斜面部分附接并对准。图10是根据本公开内容的下固定前缘附接构造的实施方式的截面图。图11是下固定前缘附接构造的一个实施方式的特写截面图。图12是容纳可移除板的下固定前缘附接构造的另一个实施方式的特写截面图。图13是容纳可移除板的下固定前缘附接构造的另一个实施方式的特写截面图。图14是复合构造的机翼的后缘的截面图，上固定机翼边缘附接及下固定机翼边缘附接根据本公开内容构造。图15是根据本公开内容的上固定后缘附接的实施方式的特写截面图。图16是飞机制造和保养方法的流程图。图17是飞机的框图。虽然本公开内容易受各种修改和替换形式的影响，但是【具体实施方式】通过示例在附图中示出，并在下文中将进行详细描述。然而，应理解，本公开内容不旨在限于所公开的特定形式。相反，目的是涵盖落入由所附权利要求所限定的本公开内容的精神和范围内的所有修改、等效物和替代。【具体实施方式】参考图1，常规飞机100通常包括机身102、与机身102附接的机翼104、及包括垂直尾翼108和水平尾翼110的尾部结构106。机翼可以包括沿着其后缘116的副翼112和襟翼114以用于辅助低速飞行，并且机翼104的前缘118可以包括可移动的缝翼120以用于在起飞期间增加升力。飞机100还包括引擎122，在这种情况下，装配至机翼104，用于提供用于飞行的推力。如在图1中示出的飞机传统地使用钢、铝及其他金属材料构造飞机机架和蒙皮。然而，近年来，复合材料和相关联的构造技术得到发展，其允许飞机的生产使用诸如碳纤维复合物的材料用于飞机机架和蒙皮的大部分。复合材料坚固并且重量轻，并允许飞机的构造显著比它们的传统构造的相应件轻，提供效率、有效负载能力和性能方面的改进。虽然除了在图1中示出的构造，还使用和/或提出各种飞机构造，诸如多机翼、多机身和飞翼构造，但是所有固定机翼飞机包括至少一个主机翼。在图2中示出的是图1的飞机100的机翼104的透视图。无论飞机是由传统的钢和铝部件还是复合材料部件构造，机翼的结构通常如图2中所示。机翼104具有前缘118和后缘116、上翼蒙皮124和下翼蒙皮126(图4)。机翼104包括一个或多个主翼梁(通常128)，其通常从翼根130横越地延伸至翼梢132，其中，翼梁128将机翼结构附接至机身(图1中的102)。在图2中示出的机翼104包括两个主翼梁128，最接近机翼的前缘118的前向主翼梁128a和最接近机翼104的后缘116的尾部主翼梁128b。通常从机翼的前缘至机翼的后缘横越地附接至机翼翼梁128的是一系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞机机翼的复合材料固定边缘，包括：复合材料机翼翼盒蒙皮板，在附接区域中附接至外部机翼翼梁并具有外悬边缘(232)，所述复合材料机翼翼盒蒙皮板具有在所述附接区域中恒定的厚度和层数；以及复合材料斜面(238)，在所述复合材料机翼翼盒蒙皮板的外表面上，并且与所述复合材料机翼翼盒蒙皮板共同固化，所述复合材料斜面具有近端(242)和远端(230)，在所述远端处有最大斜面厚度(t)，所述远端设置在所述外悬边缘的后面，在所述外悬边缘上限定肩部(234)；以及复合材料机翼边缘蒙皮板(216)，具有等于所述最大斜面厚度的厚度，在所述肩部并邻近于所述复合材料斜面的所述远端附接至所述复合材料机翼翼盒蒙皮板。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯·J·福斯特，格雷戈里·M·圣蒂尼，约翰·V·多维，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US