用整体加强的板和连通室制造复合材料的多肋翼盒的方法技术

一种用于制造飞行器翼盒的方法，包括以下步骤：步骤a1)在固化表面上布置复合材料的第一面板；步骤a2)设置多个未聚合复合材料的肋；步骤a3)设置多个支撑插入件；步骤b1)在每个桁条上布置隔板；步骤b2)在第一面板的第一侧上，沿着横向方向对准地布置多个支撑插入件，使得每个支撑插入件的拱腹表面搁置在相应的隔板上，并且使得每个支撑插入件的基部搁置在第一面板的蒙皮上和/或搁置在布置于桁条上的相应隔板上；步骤b3)在第一面板的第一侧上布置在纵向方向上间隔开的多个肋；步骤c)使第一面板和多个肋在具有真空袋的高压釜中根据具体的压力和温度循环经历固化过程，以固化未聚合的部件。

【技术实现步骤摘要】
用整体加强的板和连通室制造复合材料的多肋翼盒的方法
本专利技术总体上涉及一种用于制造飞行器的结构部件的方法。特别地，本专利技术涉及一种用整体加强的板和连通室制造复合材料的多肋翼盒(wing-box)的方法，该多肋翼盒可特别地用作所谓的“湿机翼(wetwing)”中的结构翼盒，该“湿机翼”是还用作燃料箱的机翼，或者可用于竖直或水平尾翼中。
技术介绍
目前用于航空箱体—用于固定翼飞行器的机翼或尾翼——的构造由一组不同的主要结构部件组成，例如，通常为两个具有纵向桁条的加强面板、两个纵向翼梁、一定数量的横向肋、角形元件和传统的机械紧固元件。这些由复合材料和/或金属制成的部件是单独制造的，随后通过钻孔操作和机械紧固构件(铆钉、螺栓等)的安装而组装成翼盒的最终构造。此传统构造称为“拼装式(build-up)”构造，并且其特征在于生产成本方面的显著缺点，包括：在生产系统中制造和管理大量的部件，由于要制造大量的孔和要安装的紧固构件而导致的非常麻烦的组装过程，以及检验在联接部件之间没有开口或空间所必需的检查，和在存在填充上述间隙所需的任何填料的情况下，在构造期间所需的附加活动。另外，所谓的组合构造还在结构的重量上带来了明显的缺陷，在航空应用中，特别是由于飞行器的运行成本的增加，即燃料消耗的增加，这种缺陷是不能容忍的。这些组件的重量增加主要是由于在各元件之间的联接区域中不可避免地存在孔。实际上，作为部件的局部弱化的孔需要加厚相关区域，以安全地承受设计载荷。另外，对于复合结构，紧固构件的重量也具有负面影响，因为其大于所移除的材料部分的重量。在用于制造尾翼的已知技术中，还有一种技术允许以共固化的复合材料来产生集成的多翼梁翼盒。此技术虽然克服了上述堆积构造的所有典型技术问题，但是其特征在于显著的几何和结构限制，这限制了其仅适用于商用飞行器的水平安定面。具体地，就重量和成本而言，多翼梁共固化翼盒相对于用于需要高抗扭转性的结构的堆积构造的翼盒，例如翼盒和垂直稳定盒，不是充分有竞争力的。此技术的另一技术问题是，其不适用于除了翼梁之外还提供附加增强桁条以用于结构的纵向加强的构造。此外，根据现有技术，不可能制造具有高度弯曲的空气动力学轮廓和/或在横向方向上(即，在机翼轮廓的长度方向上延伸)具有内部加厚或加强元件的翼盒，或者不可能制造在翼盒的纵向方向上(即，垂直于机翼轮廓的长度方向)中断的桁条的翼盒，也不可能制造用于“湿机翼”的翼盒，即在相邻的室之间设置有开口以允许燃料在其之间通过的翼盒。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制造飞行器翼盒的方法，该方法克服了已知现有技术的缺点和适用性的限制，并且允许制造适于所谓的“湿机翼”的复合材料的多肋翼盒，即翼盒的室用作燃料箱，并且其中，两个相邻的室流体连通，而不会因此导致结构和质量缺陷，例如室之间的连通开口处的局部变薄或树脂积聚。根据本专利技术，通过所附独立权利要求1中限定的用于制造飞行器翼盒的方法完全实现了此目的和其他目的。本专利技术的有利实施方式在从属权利要求中说明，其内容应理解为以下描述的组成部分。简而言之，本专利技术基于提供一种用于制造飞行器翼盒的方法的思想，其中，翼盒包括由多个纵向加强桁条加强的第一面板和多个横向布置的肋，该多个肋共同经受单个固化过程，其中，多个支撑插入件布置在每个肋的开口中并且与相应的隔板接触，以确保开口在固化过程期间的稳定性。还可能使用多个工具，即辅助工具，以确保部件的精确相对定位，每个所述工具包括例如中心可移除部件，其允许即使在主体完全组装时也能移除工具。在该方法结束时，可以本身已知的方式将一对翼梁机械地组装到翼盒，其中在翼盒的长边上具有外部封闭。根据本专利技术的一个实施方式，已对第一面板提供聚合，并且该多个肋通过共结合工艺组装到第一面板，即，在固化之前将一层粘合材料放置在第一面板和肋之间。有利地，支撑插入件由塑性材料制成，该塑性材料例如根据热塑性树脂或预固化硅橡胶而抵抗固化过程的特定压力和温度循环。由于支撑插入件的布置，可能制造具有集成的加强面板和室的复合材料的多肋翼盒，而不会由此导致在每个肋中设置的开口附近的任何变薄和/或树脂积聚，并且确保在固化步骤期间的总体刚度和稳定性。附图说明从下面参考附图仅以非限制性实例的方式提供的详细描述中，本专利技术的其他特征和优点将变得更加明显，其中：图1是根据本专利技术的一个可能实施方式的翼盒的透视图，该翼盒由第二面板完成；图2是布置在固化表面上的第一面板的透视图；图3是第一面板、多个支撑插入件和一对肋的透视图；图4是第一面板和第二面板、一对肋和多个工具的透视图；图5是支撑插入件的透视图；以及图6是分别由前翼梁和后翼梁完成的翼盒的分解图。具体实施方式在本上下文中，术语“纵向”表示与机翼或尾翼的主延伸方向基本上一致或平行的方向，而术语“横向”表示与其基本上垂直的方向，通常可识别为与机翼或尾翼轮廓的方向基本上一致或平行的方向。参考附图，用于飞行器的翼盒总体上用10表示。翼盒10包括第一面板12a和多个将不同的室11彼此分开的肋14。翼盒可由第二面板12b完成，该第二面板12b放置在室11的顶部上以将室封闭，并且可在过程结束时以本身已知的方式机械地组装，或者通过固化过程或通过辅助粘合层的“共结合(co-bonding)”过程连接。第一面板12a、第二面板12b和肋14由复合材料制成。优选地，复合材料包括热固性树脂或双马来酰亚胺中的基质和/或碳和/或玻璃纤维增强物。第一面板12a和第二面板12b可以类似的方式制成。在此实例中，为了简洁起见，将仅描述第一面板12a，应理解，第二面板12b通常由与第一面板12a的元件类似或相同的元件构成，通过类似的制造工艺获得。第一面板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层，优选地为具有长碳纤维增强物的环氧树脂基质复合材料。例如，根据由部件设计所限定的准则，通过手工或自动系统的层压，或者通过用于层压复合材料层的任何其他已知的工艺，可获得蒙皮16。在蒙皮16的层压中，可以本身已知的方式进行具有或不具有热量施加的真空袋压实。桁条18可具有欧米加(omegatype)型、梯形型或根据其他几何形状的封闭横截面。优选地，桁条18具有欧米加形型横截面。桁条18可通过任何已知的用于加工复合材料的工艺来获得。例如，桁条18可类似于蒙皮16而最初进行扁平层压，然后沿着其边缘被切割成整齐的轮廓，并根据已知技术的不同操作方法而经受成形工艺。例如，桁条18可在具有膜和真空应用的阳模上形成，或者在具有或不具有热量施加等的模制阴模上形成。或者，桁条18可直接层压到模具上，一次一层。然后，通过使用辅助工具来支撑桁条18，以及使用与蒙皮16的层压表面(未示出，但本身是已知的)配合的倾斜系统，可将新的(即尚未聚合的)桁条18精确地定位在蒙皮16上。当桁条18已经定位在蒙皮16上时，优选地由实心截面硅橡胶制成的细长的稳定插入件17可定位在每本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造飞行器翼盒(10)的方法，包括以下步骤：/n步骤a1)在固化表面(22)上布置复合材料的第一面板(12a)，所述第一面板包括具有第一侧(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)设置多个未聚合复合材料的肋(14)，每个肋包括板(15)、第一对凸缘(15a)和第二对凸缘(15b)，每对凸缘(15a、15b)布置在所述板(15)的相对端部处，并且每个肋(14)具有沿着板(15)的边缘(15c)间隔开的多个贯通的开口(14’)；/n步骤a3)设置多个支撑插入件(20)，每个支撑插入件包括桥元件(20a)、布置为与肋(14)的相应开口(14’)接触的拱背表面(20b)、布置为放置在隔板(23)上的拱腹表面(20c)、以及基部(20d)；/n步骤b1)在每个桁条(18)上布置隔板(23)，所述隔板具有覆盖相应桁条(18)的截面形状；/n步骤b2)在所述第一面板(12a)的所述第一侧(16’)上，沿着横向方向(y)对准地布置多个所述支撑插入件(20)，使得每个所述支撑插入件(20)的拱腹表面(20c)搁置在相应的隔板(23)上，并且使得每个支撑插入件(20)的所述基部(20d)搁置在第一面板(12a)的蒙皮(16’)上和/或搁置在布置于桁条(18)上的相应隔板(23)上；/n步骤b3)在所述第一面板(12a)的所述第一侧(16’)上布置在纵向方向(X)上间隔开的多个所述肋(14)，其中，每个肋(14)的相应的第一对凸缘(15a)搁置在所述第一面板(12a)的第一侧(16’)上，并且其中，每个肋(14)的相应的多个开口(14’)搁置在多个对准的支撑插入件(20)的拱背表面(20b)上，使得每个桁条(18)延伸穿过每个肋(14)的相应开口(14’)；/n步骤c)使所述第一面板(12a)和多个所述肋(14)在具有真空袋的高压釜中根据具体的压力和温度循环经历固化过程，以固化未聚合的部件。/n...

【技术特征摘要】
20181114 IT 1020180000103261.一种用于制造飞行器翼盒(10)的方法，包括以下步骤：
步骤a1)在固化表面(22)上布置复合材料的第一面板(12a)，所述第一面板包括具有第一侧(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)设置多个未聚合复合材料的肋(14)，每个肋包括板(15)、第一对凸缘(15a)和第二对凸缘(15b)，每对凸缘(15a、15b)布置在所述板(15)的相对端部处，并且每个肋(14)具有沿着板(15)的边缘(15c)间隔开的多个贯通的开口(14’)；
步骤a3)设置多个支撑插入件(20)，每个支撑插入件包括桥元件(20a)、布置为与肋(14)的相应开口(14’)接触的拱背表面(20b)、布置为放置在隔板(23)上的拱腹表面(20c)、以及基部(20d)；
步骤b1)在每个桁条(18)上布置隔板(23)，所述隔板具有覆盖相应桁条(18)的截面形状；
步骤b2)在所述第一面板(12a)的所述第一侧(16’)上，沿着横向方向(y)对准地布置多个所述支撑插入件(20)，使得每个所述支撑插入件(20)的拱腹表面(20c)搁置在相应的隔板(23)上，并且使得每个支撑插入件(20)的所述基部(20d)搁置在第一面板(12a)的蒙皮(16’)上和/或搁置在布置于桁条(18)上的相应隔板(23)上；
步骤b3)在所述第一面板(12a)的所述第一侧(16’)上布置在纵向方向(X)上间隔开的多个所述肋(14)，其中，每个肋(14)的相应的第一对凸缘(15a)搁置在所述第一面板(12a)的第一侧(16’)上，并且其中，每个肋(14)的相应的多个开口(14’)搁置在多个对准的支撑插入件(20)的拱背表面(20b)上，使得每个桁条(18)延伸穿过每个肋(14)的相应开口(14’)；
步骤c)使所述第一面板(12a)和多个所述肋(14)在具有真空袋的高压釜中根据具体的压力和温度循环经历固化过程，以固化未聚合的部件。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
步骤d)在步骤c)之后，移除所述支撑插入件(20)，以留下相应的通道(14”)来代替每个支撑插件(20)，所述通道使所述翼盒(10)的相邻的室(11)彼此流体连通。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一面板(12a)设置在聚合复合材料中，并且其中，所述方法还包括以下步骤：
步骤e)在步骤b3)之前，在每个肋(14)的每个第一对凸缘(15a)和所述第一面板(12a)的第一侧(16’)之间布置相应的高温结构粘合剂层。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一面板(12a)的多...

【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