能量吸收复合面板制造技术

本发明专利技术涉及能量吸收复合面板。典型的复合面板是易碎的且不能支撑可能施加在面板上的横向压力载荷。例如，在交通工具的燃料箱周围使用典型的复合面板不能支撑在交通工具碰撞或给燃料箱的弹道冲击期间可能施加在燃料箱上的横向压力载荷。在这里所述的实施方式中，面板包括结合至泡沫芯的面薄板。泡沫芯包括由诸如聚乙烯或铝的高延展性材料形成的瓦楞芯板。当横向压力载荷施加在面板上时，随着芯薄板在变形期间从其初始瓦楞形状变长为弯曲形状，会出现泡沫的芯挤碎。这允许面板分散施加于面板的横向压力载荷的能量。

Energy Absorption Composite Panel

【技术实现步骤摘要】
能量吸收复合面板
本公开涉及复合面板的领域，更具体地涉及能量吸收复合面板。
技术介绍
飞行器被设计成为乘客提供碰撞保护。这通常通过使用机身结构以及防撞子系统(诸如座椅和起落装置)吸收作用在飞行器上的冲击能量来实现。除了提供能量吸收，机身结构还被设计成保持其结构完整性、在碰撞期间在乘客周围提供能生存的容积以及便于乘客在碰撞之后从飞行器逃出。军用飞行器还被设计成承受弹道冲击而不会经受灾难性结构失效。腹部结构以及在飞行器的内燃料囊周围的机身结构在碰撞冲击期间会经受非常高的横向压力载荷。内燃料囊上的弹道冲击也可以在周围机身结构上导致高的横向压力载荷。许多现代飞行器采用复合结构来降低飞行器的重量。但是，典型的复合结构采用具有酚醛树脂芯或实心层压板的石墨面薄板，其是易碎的。因为它们是易碎的，所以内燃料箱周围的这些类型的复合结构在在飞行器碰撞和/或燃料箱上的弹道冲击期间出现的横向压力载荷下快速失效。结构失效可以对乘客的生存性具有灾难性效果。这些结构失效由于失效的主要载荷路径而使得乘客暴露于来自主要质量物品(诸如发动机、传动机构和转子系统)的潜在伤害。在燃料箱和周围结构的弹道检测期间也观察到相似的失效。复合结构的另一潜在失效部位是飞行器腹部蒙皮面板。这些蒙皮失效尤其出现于碰撞冲击在软土和水上。由于蒙皮在横向压力载荷下失效且断裂，因此冲击载荷不会传递至作为机身能量吸收系统的部件的底层地板和龙骨梁结构。这致使较高的机身碰撞减速，而这可以导致乘客脊髓损伤。此外，在碰撞冲击在水上期间，腹部蒙皮面板的断裂在乘客可以安全撤离之前可以导致飞行器的快速下沉。因此，需要提高复合结构(诸如可用在飞行器上的复合结构)的横向压力载荷能力。
技术实现思路
现代交通工具经常采用复合面板作为结构元件。复合面板典型地包括结合在一起的多层材料，这导致强壮但重量轻的结构。复合面板的一个实施例采用低密度芯，在该芯的各侧均结合有蒙皮面板。所述芯可以包括蜂窝状结构或一些其它材料(诸如开孔或闭孔泡沫)，并且可以包括诸如销(如例示为销拉挤泡沫)的其它增强结构。所述蒙皮面板可以采用诸如石墨碳或玻璃纤维的轻质材料。复合面板由于其重量轻和强度而期望作为构成材料。但是，典型的复合面板是易碎的并且不能支撑在交通工具碰撞或给复合面板的弹道冲击期间可能施加的横向压力载荷。例如，在交通工具的燃料箱周围使用典型的复合面板不能支撑在交通工具碰撞或给燃料箱的弹道冲击期间可能施加在燃料箱上的横向压力载荷。在这里所述的实施方式中，复合面板包括结合至泡沫芯的面薄板。泡沫芯包括由高延展性材料(诸如聚乙烯或铝)形成的瓦楞芯板。当横向压力载荷施加在复合面板上时，随着芯薄板在变形期间从其初始瓦楞形状变长为弯曲形状，会出现泡沫的芯挤碎。这允许复合面板分散施加于复合面板的横向压力载荷的能量。一个实施方式包括一种复合面板，所述复合面板包括第一复合叠层、第二复合叠层、以及结合并插设在所述第一复合叠层和所述第二复合叠层之间的泡沫芯。所述复合面板进一步包括位于所述泡沫芯内的瓦楞芯板。所述瓦楞芯板具有比所述第一复合叠层和所述第二复合叠层高的延展性，以当在所述复合面板上作用横向压力载荷时吸收能量。另一实施方式包括一种用于交通工具的复合结构。所述复合结构包括多个互连的复合面板，其中所述多个互连的复合面板中的至少一者包括：第一复合叠层；第二复合叠层；结合并插设在所述第一复合叠层和所述第二复合叠层之间的泡沫芯；以及位于所述泡沫芯内的瓦楞芯板。所述瓦楞芯板具有比所述第一复合叠层和所述第二复合叠层高的延展性，以当在所述多个互连的复合面板中的所述至少一者上作用横向压力载荷时吸收能量。又一实施方式包括一种复合燃料箱，所述复合燃料箱包括内燃料囊以及封装所述内燃料囊的复合结构。所述复合结构包括多个互连的复合面板，其中所述多个互连的复合面板中的至少一者包括：第一面薄板；第二面薄板；结合并插设在所述第一面薄板和所述第二面薄板之间的泡沫芯；以及位于所述泡沫芯内的瓦楞芯板。所述瓦楞芯板具有比所述第一面薄板和所述第二面薄板高的延展性，以当在所述多个互连的复合面板中的所述至少一者上作用横向压力载荷时吸收能量。已论述特征、功能和优点可以在各种实施方式中独立实现，或者可以在参照如下描述和附图可见进一步细节的其它实施方式中被组合。附图说明下面将参照附图仅以实施例的方式描述本专利技术的一些实施方式。在所有的附图中相同的附图标记代表相同的元件或相同类型的元件。图1是在示例性实施方式中交通工具的立体图。图2是在示例性实施方式中复合面板的侧视图。图3A至图3D示出了在示例性实施方式中在施加横向压力载荷时图2的复合面板的变形。图4示出了在示例性实施方式中用于图1的交通工具的复合燃料箱。图5A至图5D示出了在示例性实施方式中采用图2的复合面板的复合燃料箱的变形。图6示出了在示例性实施方式中用于图2的复合面板的瓦楞芯板的替代形状。具体实施方式附图和下面描述示出了具体示例性实施方式。应理解，本领域技术人员能够设想尽管在这里没有明确描述或显示但体现了这里所述的原理并包含在本说明书所附权利要求的考虑范围内的各种布置。另外，这里描述的任何实施例旨在有助于理解本公开的原理且应解释为并非构成限制。结果，本公开并不限于下面描述的具体实施方式或实施例，而由权利要求及其等价物限制。图1是在示例性实施方式中交通工具100的立体图。尽管图1示出了交通工具100为旋翼飞机，但在其它实施方式中交通工具100可以包括其它类型的交通工具。例如，交通工具100可以包括其它类型的飞行器或航天器(例如，旋翼飞机、载人或无人战斗机、无人驾驶飞机等)、其它类型的陆地交通工具(例如，汽车、坦克等)和/或其它类型的水下交通工具(例如，潜水艇、自动潜航器(UAV)等)。在图1中，交通工具100被显示为包括复合面板102。例如，复合面板102可以是互连在一起以形成用于交通工具100的结构部件(例如，复合结构的一部分)的多个复合面板中的一者。结构部件是承载的。用于交通工具100的结构部件的一些实施例包括机翼、尾翼、机身、旋翼飞机的尾桁等。尽管在图1中沿着交通工具100的腹部104示出了多个复合面板102，但复合面板102可以用于形成交通工具100的任何类型的部件，包括可以在碰撞和/或冲击期间经受横向压力载荷的部件。例如，如果交通工具100将要碰撞，则沿着交通工具100的腹部104的复合面板102可以经受横向压力载荷。在这里所述的实施方式中，复合面板102被改进以在变形期间吸收能量而非在变形期间经受脆性破坏。在下面的论述和附图中将容易明白对复合面板102的改进。在图1中还示出了交通工具100包括复合燃料箱106。例如，复合燃料箱106可以包括环绕用于交通工具100的内燃料囊(图1中未示出)的一个或多个能量吸收复合面板(例如，在结构上与复合面板102相似)。稍后将更详细地论述复合燃料箱106的细节。图2是在示例性实施方式中复合面板102的侧视图。在该实施方式中，复合面板102包括第一复合叠层202、第二复合叠层204以及结合并插设在第一复合叠层202和第二复合叠层204之间的泡沫芯206。第一复合叠层202和第二复合叠层204可以被称为面薄板。在一些实施方式中，第一复合叠层202和第二复合叠层204可以由一层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合面板，所述复合面板包括：第一复合叠层；第二复合叠层；结合并插设在所述第一复合叠层和所述第二复合叠层之间的泡沫芯；以及位于所述泡沫芯内的瓦楞芯板，其中所述瓦楞芯板具有比所述第一复合叠层和所述第二复合叠层高的延展性，以当在所述复合面板上作用横向压力载荷时吸收能量。

【技术特征摘要】
2018.03.27 US 15/937,4141.一种复合面板，所述复合面板包括：第一复合叠层；第二复合叠层；结合并插设在所述第一复合叠层和所述第二复合叠层之间的泡沫芯；以及位于所述泡沫芯内的瓦楞芯板，其中所述瓦楞芯板具有比所述第一复合叠层和所述第二复合叠层高的延展性，以当在所述复合面板上作用横向压力载荷时吸收能量。2.根据权利要求1所述的复合面板，其中：所述第一复合叠层和所述第二复合叠层包括石墨复合叠层；并且所述瓦楞芯板包括聚乙烯。3.根据权利要求1所述的复合面板，其中：所述第一复合叠层和所述第二复合叠层包括石墨复合叠层；并且所述瓦楞芯板包括铝。4.根据权利要求1所述的复合面板，其中：基于所述复合面板在变形期间承受所述横向压力载荷的预定能力来选择所述瓦楞芯板的厚度。5.根据权利要求1所述的复合面板，其中：当穿过贯穿所述复合面板的宽度的剖面观察时，所述瓦楞芯板的形状包括正弦波。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·O·布鲁克巴斯，T·R·格利森，P·霍勒曼斯，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US