纤维复合构件及其制造方法以及机翼结构技术

本发明专利技术涉及一种纤维复合构件，具有：第一纤维复合元件，该第一纤维复合元件沿着该纤维复合构件的横轴弯曲，使得该第一纤维复合元件依次具有第一基座凸缘、第一接片区段、第一头部凸缘和第一增强接片；以及第二纤维复合元件，该第二纤维复合元件沿着该横轴弯曲，使得该第二纤维复合元件依次具有第二基座凸缘、第二接片区段、第二头部凸缘和第二增强接片；其中该第一基座凸缘和第一头部凸缘彼此平行地安排，该第一接片区段相对于该第一基座凸缘和该第一头部凸缘分别成角度地安排，该第一增强接片相对于该第一头部凸缘成直角地安排；该第一增强接片和该第二增强接片沿着该纤维复合构件的纵轴彼此重合地安排并且彼此相连。

【技术实现步骤摘要】
纤维复合构件及其制造方法以及机翼结构
本专利技术涉及一种尤其用在航空航天器结构中的纤维复合构件、一种用于制造此类纤维复合构件的方法以及一种具有此类纤维复合构件的机翼结构。
技术介绍
在航空航天技术中通常由纤维复合材料来制造用于航空航天器的构件。此类纤维复合构件具有与实心材料形成的构件相当的材料特性同时只有几分之一的重量。为了进一步改善壳状构件(例如机身或机翼外壳)的机械特性，使用了附加的桁条，这些桁条应提高外壳在纵向上的强度。对于这些桁条，优选使用所谓的欧米茄形桁条(Omega-Stringer)，因为与替代性地同样已知的T形桁条相比它们一般具有更高强度。此类欧米茄形桁条以及其制造方法例如在DE102008032834B4中描述。欧米茄形桁条对于纤维复合构件而言具有相当复杂的结构并且相对应地在其制造中也是复杂的。尤其是对于希望沿着桁条的长度有变化的强度的情况(如在机翼结构中尤其是这种情况)，其实现可能性至今一直受到限制。为此必须进行纤维复合材料的复杂的成型过程，或者设置附加的纤维复合材料。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术的基本目的是提供用于航空航天器构造的更好的桁条，该桁条即使在对其强度特性有复杂要求的情况下也能更简单地进行制造。根据本专利技术，这个目的通过一种纤维复合构件、一种方法以及一种机翼结构来实现。据此提供了一种纤维复合构件。该纤维复合构件包括：第一纤维复合元件，该第一纤维复合元件沿着该纤维复合构件的横轴弯曲，使得该第一纤维复合元件依次具有第一基座凸缘、第一接片区段、第一头部凸缘和第一增强接片；以及第二纤维复合元件，该第二纤维复合元件沿着该横轴弯曲，使得该第二纤维复合元件依次具有第二基座凸缘、第二接片区段、第二头部凸缘和第二增强接片；其中该第一基座凸缘和第一头部凸缘彼此平行地安排，该第一接片区段相对于该第一基座凸缘和该第一头部凸缘分别成角度地安排，该第一增强接片相对于该第一头部凸缘成直角地安排，该第二基座凸缘和该第二头部凸缘彼此平行地安排，该第二接片区段相对于该第二基座凸缘和该第二头部凸缘分别成角度地安排，该第二增强接片相对于该第二头部凸缘成直角地安排，并且该第一增强接片和该第二增强接片沿着该纤维复合构件的纵轴彼此重合地安排并且彼此相连。此外，提出了一种用于制造纤维复合构件的方法。该方法包括成型第一纤维复合半成品，使得该第一纤维复合半成品沿着第一横轴依次具有第一基座凸缘、第一接片区段、第一头部凸缘和第一增强接片，其中该第一基座凸缘和第一头部凸缘彼此平行地安排，该第一接片区段相对于该第一基座凸缘和该第一头部凸缘分别成角度地安排，并且该第一增强接片相对于该第一头部凸缘成直角地安排；成型第二纤维复合半成品，使得该第二纤维复合半成品沿着第二横轴依次具有第二基座凸缘、第二接片区段、第二头部凸缘和第二增强接片，其中该第二基座凸缘和第二头部凸缘彼此平行地安排，该第二接片区段相对于该第二基座凸缘和该第二头部凸缘分别成角度地安排，并且该第二增强接片相对于该第二头部凸缘成直角地安排；安排并固定该第一纤维复合半成品和该第二纤维复合半成品，使得该第一增强接片和该第二增强接片沿着一条共同的纵轴彼此重合地安排，沿着纤维取向将基质材料引入该第一纤维复合半成品和该第二纤维复合半成品中，以及固化该基质材料。此外提出了一种用于飞行器的机翼结构。该机翼结构包括桁条，该桁条包括根据本专利技术的纤维复合构件。在本专利技术的上下文中，纤维复合元件的单独的子区段准确地以其在本文中列出的顺序相对于彼此安排并且与其相应的相邻子区段相连。比如说，第一接片区段位于第一基座凸缘与第一头部凸缘之间并且分别与之相连。在相邻的子区段之间实际上还可以存在附加的任选区段(如果通过这个区段能够在所列出的本专利技术子区段之间分别限定连续的贯通的连接)。本专利技术的基本构思在于，由两个单独的纤维复合元件来组合成在其他情况下基本上具有欧米茄形轮廓的一个纤维复合构件。这允许形成腔室状的结构，通过该结构可以设定纤维复合构件的强度。然后可以通过单独纤维复合元件的初始形状来固定纤维复合构件的强度。纤维复合元件尤其可以在其组合之前被对应地加工，这可以实现纤维复合构件的简化的制造。有利的构型和改进方案从下文以及从参考附图的说明得出。根据一个改进方案，该第一增强接片和该第二增强接片可以分别具有沿着该纵轴变化的宽度。这允许以特别简单的方法沿着纵轴调节纤维复合构件的强度。此外，纤维复合构件的欧米茄形轮廓可以沿着纵轴保持不变，在用芯填充纤维复合构件以额外地进行增强时这是特别有利的。根据另一个实施例，该第一纤维复合元件和该第二纤维复合元件可以相对于该纤维复合构件的沿着该纵轴延伸的中央平面形成为相对彼此镜面对称。这简化了纤维复合构件的制造，因为这两个纤维复合元件能够以相同的方式并且通过相同的手段来提供。根据一个改进方案，该第一纤维复合元件和该第二纤维复合元件可以成型为，使得该第一接片区段和该第二接片区段分别具有沿着该纵轴变化的宽度。这允许纤维复合构件的节省空间并节省材料的设计，这对于在机翼结构中的应用可能是特别令人希望的，因为在其中存在对纤维复合构件的体积和重量的特殊限制。根据另一个实施例，该第一接片区段与该第一基座凸缘或第一头部凸缘之间的角度以及该第二接片区段与该第二基座凸缘或第二头部凸缘之间的角度分别具有在95°与115°之间的值。这能够实现纤维复合构件的欧米茄形轮廓的接近直角的设计，进而对应于纤维复合构件的特别节省空间的设计形式。根据一个改进方案，纤维复合构件可以在该第一增强接片和该第二增强接片的区域中包括第三纤维复合元件。这个第三纤维复合元件用于进一步提高纤维复合构件的强度。然后，可以预先以标准形状制造第一和第二纤维复合元件，而无论纤维复合构件的最终希望的强度如何。根据另一个实施例，该第三纤维复合元件可以安排在该第一增强接片与该第二增强接片之间并且分别与之相连。这是将第三纤维复合元件整合到纤维复合构件中的一种特别简单的实现方式。根据一个改进方案，该第三纤维复合元件可以具有沿着该纵轴变化的厚度。由此，第三纤维复合元件可以有助于调节纤维复合构件的强度。此类的基本上无弯曲的纤维复合元件此外还可以简单地制造为具有变化的厚度。当然，纤维复合构件的所有设计也都可以转移到用于制造该纤维复合构件的方法上并且反之亦然。上面的构型和改进方案在有意义的情况下可以任意地彼此组合。本专利技术的其他可行的构型、改进方案和实现方式还包括本专利技术的先前或随后参照实施例描述的特征的没有明确提及的组合。在此，本领域技术人员尤其还可将单独的方面作为改进内容或补充内容添加到本专利技术的相应的基础形式中。附图说明下面借助于在示意性附图中给出的实施例来详细解说本专利技术。附图中示出：图1a示出穿过根据本专利技术实施例的纤维复合构件的示意性横截面；图1b示出来自图1a的实施例的示意性侧视图；图2示出纤维复合构件的另一个实施例的示意性侧视图；图3示出纤维复合构件的另一个实施例的示意性侧视图；图4示出纤维复合构件的另一个实施例的示意性横截面；图5a-c示出了用于制造纤维复合构件的方法的若干所选步骤的示意性图示；图6示出用于制造纤维复合构件的示例性方法的示意性流程图。附图应当提供对本专利技术实施方式的进一步理解。它们展示实施方式并用于与说明书相关地解说本专利技术的原理和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维复合构件(1)，包括：第一纤维复合元件(10)，该第一纤维复合元件沿着该纤维复合构件(1)的横轴(X)弯曲，使得该第一纤维复合元件依次具有第一基座凸缘(11)、第一接片区段(12)、第一头部凸缘(13)和第一增强接片(14)；以及第二纤维复合元件(20)，该第二纤维复合元件沿着该横轴(X)弯曲，使得该第二纤维复合元件依次具有第二基座凸缘(21)、第二接片区段(22)、第二头部凸缘(23)和第二增强接片(24)；其中该第一基座凸缘(11)和该第一头部凸缘(13)彼此平行地安排，该第一接片区段(12)相对于该第一基座凸缘(11)和该第一头部凸缘(13)分别成角度地安排，该第一增强接片(14)相对于该第一头部凸缘(13)成直角地安排，该第二基座凸缘(21)和该第二头部凸缘(23)彼此平行安排，该第二接片区段(22)相对于该第二基座凸缘(21)和该第二头部凸缘(23)分别成角度地安排，该第二增强接片(24)相对于该第二头部凸缘(23)成直角地安排，并且该第一增强接片(14)和该第二增强接片(24)沿着该纤维复合构件(1)的纵轴(Y)彼此重合地安排并且彼此相连。

【技术特征摘要】
2017.09.28 DE 102017217339.41.一种纤维复合构件(1)，包括：第一纤维复合元件(10)，该第一纤维复合元件沿着该纤维复合构件(1)的横轴(X)弯曲，使得该第一纤维复合元件依次具有第一基座凸缘(11)、第一接片区段(12)、第一头部凸缘(13)和第一增强接片(14)；以及第二纤维复合元件(20)，该第二纤维复合元件沿着该横轴(X)弯曲，使得该第二纤维复合元件依次具有第二基座凸缘(21)、第二接片区段(22)、第二头部凸缘(23)和第二增强接片(24)；其中该第一基座凸缘(11)和该第一头部凸缘(13)彼此平行地安排，该第一接片区段(12)相对于该第一基座凸缘(11)和该第一头部凸缘(13)分别成角度地安排，该第一增强接片(14)相对于该第一头部凸缘(13)成直角地安排，该第二基座凸缘(21)和该第二头部凸缘(23)彼此平行安排，该第二接片区段(22)相对于该第二基座凸缘(21)和该第二头部凸缘(23)分别成角度地安排，该第二增强接片(24)相对于该第二头部凸缘(23)成直角地安排，并且该第一增强接片(14)和该第二增强接片(24)沿着该纤维复合构件(1)的纵轴(Y)彼此重合地安排并且彼此相连。2.根据权利要求1所述的纤维复合构件(1)，其中该第一增强接片(14)和该第二增强接片(24)分别具有沿着该纵轴(Y)变化的宽度。3.根据权利要求1或2之一所述的纤维复合构件(1)，其中该第一纤维复合元件(10)和该第二纤维复合元件(20)相对于该纤维复合构件(1)的沿着该纵轴(Y)延伸的中央平面形成为相对彼此镜面对称。4.根据以上权利要求之一所述的纤维复合构件，其中该第一纤维复合元件(10)和该第二纤维复合元件(20)成型为，使得该第一接片区段(12)和该第二接片区段(22)分别具有沿着该纵轴(Y)变化的宽度。5.根据以上权利要求之一所述的纤维复合构件(1)，其中该第一接片区段(12)与该第一基座凸缘(11)或第一头部凸缘(13)之间的角度以及该第二接片区段(22)与该第二基座凸缘(21)或第二头部凸缘(23)之间的角度分别具有在95°与115°之间的值。6.根据以上权利要求之一所述的纤维复合构件(1)，其中该纤维复合构件(1)在该第一增强接片(14)和该第二增强接片(24)的区域中包括第三纤维复合元件(30)。7.根据权利要求6所述的纤维复合构件(1)，其中该第三纤维复合元件(30)安排在该第一增强接片(14)与该第二增强接片(24)之间并且分别与这些增强接片相连。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼努埃尔·云格，
申请(专利权)人：空中客车德国运营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE