用整体加强的板制造由复合材料制成的多肋机翼盒的方法技术

一种用于制造飞行器的机翼盒的方法，包括如下步骤：步骤a1)在固化表面上布置由复合材料制成的第一板；步骤a2)设置由未聚合的复合材料制成的多个肋；步骤a3)设置至少一个工具；步骤b)通过将第一对凸缘置于第一板的第一侧上，以及将工具置于连续的每对肋之间并与肋接触而使肋沿着横向方向交替地布置在第一板的第一侧上；步骤c)布置由复合材料制成的第二板；步骤d)沿着横向方向将每个工具的中间件拉出，并且随后移除每个工具的底部件和顶部件；以及步骤e)在高压釜中，根据具体的压力和温度循环使第一板、第二板以及每个肋和真空袋一起经受固化工艺，以用于固化未聚合的部件。

The method of manufacturing multi rib wing box made of composite material with integral strengthened plate

【技术实现步骤摘要】
用整体加强的板制造由复合材料制成的多肋机翼盒的方法
本专利技术大体上涉及用于制造飞行器所使用的结构部件的方法。特别是，本专利技术涉及用整体加强的板制造由复合材料制成的多肋机翼盒的方法，特别是能够作为结构盒在机翼中、或者在竖直或者水平的机尾中使用。
技术介绍
当前航空盒所采用的用于固定翼的飞行器的机翼或者机尾的结构包括一组不同的主要结构构件，例如，通常包括具有纵向的桁条的两个加强板、两个纵向的翼梁、一定数量的横肋、有角的元件以及传统的机械紧固元件。这些由复合材料和/或金属制成的部件独立制造并且随后在机翼盒的最终构造中通过钻孔操作和机械紧固构件(铆接、螺栓等)的安装组装。这种传统的构造被称作“拼装式”构造，并且其特征是就生产成本而言的重大的缺陷，生产成本包括在生产系统中制造和管理的多个零件，制作多个孔和安装多个紧固件所导致的非常繁重的组装工艺，以及用于核实耦接的零件之间没有的开口或空间的必要检查，还有当存在耦接的零件之间存在开口或空间时在构造期间所需要的额外的活动以将所需要的填充料填充到上述的间隙中。此外，所谓的拼装式构造也在结构的重量中导致重大的缺陷，其在航空应用中难以忍受，这特别是因为飞行器的操作成本的增加，即，燃料消耗增加。这些组件的质量的增加主要是由于在各个元件之间的耦接区域中不可避免的孔的存在。实际上，作为部件的局部弱化的孔需要加厚相关区域，以便安全地承受所设计的负载。此外，对于复合结构，紧固件的重量也具有消极效果，这是因为它的重量大于移除的材料部分的重量。已知在用于制造机尾的现有技术中还有一种允许在共固化复合(co-curedcomposite)中生产整体的多翼梁机翼盒的技术。该技术在克服了上文所提到的拼装式构造的所有典型的技术问题的同时，特征还在于重大的几何和构造限制，其限制了它的应用性，使其仅适用于商业飞行器的水平的稳定器。具体地说，多翼梁共固化机翼盒相对于结构用于需要高抗扭强度的拼装式构造中的机翼盒(例如机翼盒和尾部单元盒)来说，就重量和成本而言没有足够的竞争性。该技术的进一步技术问题是不能够应用于设置有除了翼梁之外还附加有用于结构的纵向加强的加强桁条存在的构造。此外，根据现有技术，在机翼盒的横向方向(即，在机翼轮廓的长度的方向上延伸的方向)上不可能制造具有高度弯曲航空动力的轮廓和/或具有内部边厚或者加强元件、或者在机翼盒的纵向方向(即，垂直于机翼轮廓的长度的方向)上不可能具有中断的桁条的机翼盒。这些从结构的角度并且因此就重量而言严重地危害将飞行器机翼盒制作地更有效的可能性的限制主要是因为多翼梁仅在它可能取出辅助工具(即，用于结构的每个隔室或隔间的构造的工具)的构造中共固化的事实
技术实现思路
本专利技术的目的是实施用于制造克服现有技术的应用的缺陷和限制的飞行器机翼盒的工艺。通过根据独立权利要求1所限定用于制造飞行器机翼盒的方法，完全可以实现根据本公开的目的和其他目的。本公开的有利的实施例在从属权利要求中具体说明，其内容应当作为下文描述的整体部分来理解。简单地说，本专利技术基于设置用于制造飞行器所使用的机翼的方法的想法，其中，机翼盒包括用多个纵向加强桁条加强的第一板和第二板，以及横向地布置、仅经受单一的固化工艺的多个肋。可以通过在固化工艺前多个工具(即，辅助工具)的使用来制作以确保部件的相对位置精确，所述工具的每个包括中间能够移除的零件，其允许工具的移除，即使当主体完全组装时。在根据本专利技术的方法的结尾处，一对翼梁可以以众所周知的方式机械地安装到机翼盒，在机翼盒的长度侧外部闭合。根据本公开的一个实施例，所供应的第一板和第二板的至少一个已经聚合，在其上借助共接合工艺安装多个肋，即，在聚合之前，在板与肋之间放置粘合剂材料的层。有利地，在固化工艺之前，每个工具都被一个或者多个固化袋以众所周知的方式覆盖。优选地，每个工具的中间件都具有沿着横向方向减小的截面。借助于工具的这样的构造，可以在固化工艺之前将工具简单地拉拔出组件，通过根据本专利技术的方法，与使用水平稳定器作为机翼盒相比，允许所生产的多肋翼盒具有更复杂的构造，并且也可以在用于在要求更大的扭矩强度的结构中使用。附图说明下文将参考附图通过仅非限制性示例提供详细描述，从下文的详细描述中本专利技术的进一步特征和优势将会变得更明显，在附图中：图1是根据本专利技术的一个可能的实施例的机翼盒的立体图；图2是布置在固化的表面上的第一板的立体图；图3是第一板和一对肋的立体图；图4是第一板、一对肋和工具的立体图；图5是第一板、第二板、一对肋和工具的立体图；图6是工具的分解图；以及图7是带有机翼盒的前翼梁和后翼梁的完整的机翼盒的分解图。具体实施方式在本文中，术语“纵向的”指的是大体上与机翼或者机尾的主要延伸的方向一致或者平行的方向，而术语“横向的”指的是大体上与其垂直的方向，可以看作是大体上和机翼或者机尾轮廓的方向一致或者平行的方向。参考附图，飞行器机翼盒作为一个整体由10表示。机翼盒10包括第一板12a、第二板12b和多个肋14。第一板12a、第二板12b和多个肋14由复合材料制成。优选地，复合材料包括热固性或者双马来酰亚胺(bismaleimide)树脂基体，和/或碳和/或玻璃纤维加强物。第一板12a和第二板12b可以用相似的方法制成。在本示例中，为了简洁，将仅描述12a，应当理解的是第二板12b通常由与第一板12a的元件相似或者相同的元件制成，并且借助相似的制造工艺得到。第一板12a包括蒙皮16和多个加强桁条18。蒙皮16包括一系列复合材料的堆砌，优选地是具有长碳纤维加强物的环氧树脂基体复合材料。可以借助例如通过手或者用自动系统根据通过部件的设计所限定的指导线来压层、或者借助其他已知的用于复合材料的压层工艺来得到蒙皮16。在蒙皮16的压层中，众所周知的是在有热供应和没有热供应的情况下都可以发生真空袋压实。桁条18可以具有欧米加形(omegatype)、梯形或者根据其他几何形状的闭合的截面。优选地，桁条18具有欧米加形的截面。桁条18可以由任何已知的用于加工复合材料的方法来得到。例如，根据现有技术中不同的操作方法，桁条18可以首先与蒙皮16相似地被平压层，然后沿着其的边缘以清晰的轮廓切割并经历成型过程。例如，在有热供应和没有热供应等的情况下，桁条18都可以在具有膜和真空应用的阳膜上或者在具有模具的阴模上形成。可替换地，桁条18可以直接压层在模具中，一次一层。新的(即，还未聚合的)桁条18然后可以通过支撑桁条18的辅助工具的使用精确地在蒙皮16上定位，并且倾斜系统与蒙皮16的压层表面(未示出，但是众所周知)配合。当桁条18已经定位在蒙皮16上时，可以将细长稳定插入件17置于通过每个桁条18与蒙皮16之间所限定的空间中，稳定插入件优选地由实心截面的硅橡胶制成。置于上文所述的空间中的细长稳定插入件17起支撑的作用，在高压釜中的聚合过程期间，在细长稳定插入件17上合并每本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造飞行器的机翼盒(10)的方法，包括如下步骤：/n步骤a1)在固化表面(22)上布置由复合材料制成的第一板(12a)，所述第一板包括具有第一侧(16’)的蒙皮(16)和平行于纵向方向(x)延伸的多个桁条(18)；/n步骤a2)设置由未聚合的复合材料制成的多个肋(14)，每个所述肋包括板(15)、第一对凸缘(15a)和第二对凸缘(15b)，每对所述凸缘(15a、15b)布置在所述板(15)的相对端部处；/n步骤a3)设置至少一个工具(24)，每个所述工具(24)具有第一侧向表面(25)和与所述第一侧向表面(25)相对的第二侧向表面(27)，并且所述工具包括中间件(24a)、底部件(24b)和顶部件(24c)，其中，每个所述工具(24)的所述中间件(24a)插入每个所述工具(24)的所述底部件(24b)和所述顶部件(24c)之间，并且能在横向方向(y)上拉出；/n步骤b)通过将所述第一对凸缘(15a)置于所述第一板(12a)的所述第一侧(16’)上，以及将所述工具(24)置于连续的每对所述肋(14)之间并与所述肋接触而使所述肋(14)沿着所述横向方向(y)交替地布置在所述第一板(12a)的所述第一侧(16’)上；/n步骤c)布置由复合材料制成的第二板(12b)，所述第二板包括具有第一侧(16’)的蒙皮(16)和在纵向方向(x)上延伸的多个桁条(18)，将所述第二板(12b)放置成与每个所述肋(14)的所述第二对凸缘(15b)接触；/n步骤d)沿着所述横向方向(y)将每个所述工具(24)的所述中间件(24a)拉出，并且随后移除每个所述工具(24)的所述底部件(24b)和所述顶部件(24c)；以及/n步骤e)在高压釜中，根据具体的压力和温度循环使所述第一板(12a)、所述第二板(12b)以及每个所述肋(14)和真空袋一起经受固化工艺，以用于固化未聚合的部件。/n...

【技术特征摘要】
20181114 IT 1020180000103281.一种用于制造飞行器的机翼盒(10)的方法，包括如下步骤：
步骤a1)在固化表面(22)上布置由复合材料制成的第一板(12a)，所述第一板包括具有第一侧(16’)的蒙皮(16)和平行于纵向方向(x)延伸的多个桁条(18)；
步骤a2)设置由未聚合的复合材料制成的多个肋(14)，每个所述肋包括板(15)、第一对凸缘(15a)和第二对凸缘(15b)，每对所述凸缘(15a、15b)布置在所述板(15)的相对端部处；
步骤a3)设置至少一个工具(24)，每个所述工具(24)具有第一侧向表面(25)和与所述第一侧向表面(25)相对的第二侧向表面(27)，并且所述工具包括中间件(24a)、底部件(24b)和顶部件(24c)，其中，每个所述工具(24)的所述中间件(24a)插入每个所述工具(24)的所述底部件(24b)和所述顶部件(24c)之间，并且能在横向方向(y)上拉出；
步骤b)通过将所述第一对凸缘(15a)置于所述第一板(12a)的所述第一侧(16’)上，以及将所述工具(24)置于连续的每对所述肋(14)之间并与所述肋接触而使所述肋(14)沿着所述横向方向(y)交替地布置在所述第一板(12a)的所述第一侧(16’)上；
步骤c)布置由复合材料制成的第二板(12b)，所述第二板包括具有第一侧(16’)的蒙皮(16)和在纵向方向(x)上延伸的多个桁条(18)，将所述第二板(12b)放置成与每个所述肋(14)的所述第二对凸缘(15b)接触；
步骤d)沿着所述横向方向(y)将每个所述工具(24)的所述中间件(24a)拉出，并且随后移除每个所述工具(24)的所述底部件(24b)和所述顶部件(24c)；以及
步骤e)在高压釜中，根据具体的压力和温度循环使所述第一板(12a)、所述第二板(12b)以及每个所述肋(14)和真空袋一起经受固化工艺，以用于固化未聚合的部件。


2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括如下步骤：
步骤f)在所述步骤c)之前，在所述第一板(12a)的所述第一侧(16’)上进一步外部地设置成对的所述工具(24)，每个所述工具分别与第一个和最后一个所述肋(14)接触。


3.根据权利要求1所述的方法，在所述步骤b)之前还包括如下步骤：
步骤g1)布置第一工具(24)，将所述第一工具放置于所述第一工具的第一侧向表面(25)上；
步骤g2)通过将相应的板(15)放置于所述工具(24)的第二侧向表面(27)上，以及使位于每对连续的所述肋(14)之间的所述工具(24)与所述肋接触，来交替地布置所述肋(14)；
步骤g3)旋转所述肋(14)和所述工具(24)的组件，用于将所述组件布置在所述第一板(12a)的第一侧(16’)上，以使得每对第一对凸缘(15a)保持在所述第一板(12a)的第一侧(16’)上。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一板(12a)由聚合的复合材料制成，所述方法还包括如下步骤：
步骤f1)在所述步骤b)之前，在每个所述肋(14)的每个第一对凸缘(15a)与所述第一板(12a)的第一侧(16’)之间布置相应的高温结构粘合剂的层。...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹尼·艾阿古利，马尔科·拉福内，阿尔贝托·鲁索利洛，托马索·纳努拉，朱塞佩·托塔罗，
申请(专利权)人：里昂纳多有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT