复合加劲件制造技术

一种用于加劲件加固的面板的复合加劲件。该加劲件具有纵向方向和在加劲件的端部处终止的延伸尽头区域。加劲件还具有恒定截面区域，该恒定截面区域在该纵向方向上位于延伸尽头区域内侧、且具有横向于纵向方向的恒定的横截面，该恒定的横截面具有位于相邻的脚部之间的冠部。该延伸尽头区域具有横向于纵向方向的变化的横截面，该变化的横截面具有位于相邻的脚部之间的冠部且该冠部朝向加劲件的该端部减小高度从而形成斜坡。该复合加劲件包括许多由无皱褶织物层制成的覆盖层。

【技术实现步骤摘要】
复合加劲件
本专利技术涉及一种用于加劲件加固的面板的复合加劲件以及制造加劲件的方法。
技术介绍
加劲件通常附接到面板或与面板成一体以向面板提供加固。例如，桁条是长形的加劲构件，其可以附接到飞行器机翼的蒙皮或盖并沿大体翼展方向延伸。相同的基本布局可见于垂直安定面和水平安定面中。在飞行器机身中也能找到类似的结构，其中加劲件沿飞行器纵向方向延伸。加劲件提供必要的加固，以承受由飞行器在飞行过程中以及在地面上时所经受的空气动力学载荷和结构载荷。在桁条终止的区域中，桁条的横截面改变，以利于将载荷从桁条传递到面板。桁条的高度(垂直于面板的平面)通常朝着被称为延伸尽头区域的终端减小。桁条延伸尽头会导致对于制造复合桁条而言的复杂几何结构的区域。在这些复杂几何结构的区域中可能会发生诸如起皱之类的制造问题。不同的纤维层材料因它们不同的悬垂性而会或多或少地适合于这些区域。皱褶和其他制造缺陷、诸如气泡和纤维错位可能会带来局部应力点，并且因此会降低桁条的整体性能。简化制造过程以使纤维层的切割和固化的复合桁条的切割最小化来限定几何结构可降低制造成本和时间。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种用于加劲件加固的面板的复合加劲件，其中，加劲件具有纵向方向、在加劲件的端部处终止的延伸尽头区域以及恒定截面区域，该恒定截面区域在纵向方向上位于延伸尽头区域的内侧并且具有横向于纵向方向的恒定的横截面，该恒定的横截面具有位于相邻的脚部之间的冠部，其中，延伸尽头区域具有横向于纵向方向的变化的横截面，该变化的横截面具有位于相邻的脚部之间的冠部，并且该冠部朝向加劲件的端部减小高度从而形成斜坡，并且该复合加劲件包括多个由无皱褶织物层制成的覆盖层(blanketsofnon-crimpfabriclayers)。在相邻的脚部之间具有冠部的桁条可以被称为例如“Ω”形或“高顶礼帽”形或“硬礼帽”形的桁条。在每个脚部与冠部之间可以延伸有腹板。织物层可以从一个脚部的侧边缘连续地延伸并向上穿过一个腹板到达冠部，并向下穿过另一腹板到达冠部的另一侧上的脚部的侧边缘。无皱褶织物(NCF)通常被设置为包括两个或可能地更多个的纤维层的“覆盖层”。每个纤维层可以是单向的。所述纤维层例如通过缝合而结合在一起以形成覆盖层。覆盖层中的纤维层通常具有不同的纤维取向。包括具有不同单向纤维取向的两个纤维层的覆盖层被称为双轴NCF。也可以获得三轴和四轴织物。NCF覆盖层的优点在于，因为覆盖层中的多个织物层被缝合在一起使得它们能够被作为一件铺放，所以NCF覆盖层可以使铺放更快速。然而，NCF覆盖层存在与例如编织织物或单向织物相比悬垂性相对较差的问题，这是由于覆盖层中的各层的纤维取向不同以及在各层之间进行了缝合。覆盖层中的层数越少，悬垂性越好，因此对于悬垂性能而言，双轴NCF覆盖层可能是首选的。具有与加劲件的纵向方向对齐的0度纤维层的NCF覆盖层提供了沿主载荷方向的出色的载荷承载性能。Ω形加劲件的延伸尽头区域的特定几何形状——在加劲件的在延伸尽头区域中的冠部中具有斜坡——对在加劲件中使用NCF材料提出了挑战。专利技术人已经发现了在加劲件中使用NCF材料、且一旦在树脂灌注之前铺放好后即无需对加劲件中的纤维材料进行切割的实现具有成本效益的制造的方法。在第一示例中，加劲件包括NCF覆盖层和编织纤维层两者，在较难形成的延伸尽头区域中，NCF覆盖层脱落(droppedoff)而仅留下编织纤维层。编织纤维层提供的若干优点在于，它们提供了更好的悬垂性且在延伸尽头区域中不存在0度纤维层，这提供了更好的受力性能。延伸尽头区域可以包括一个或更多个编织织物层。所述一个或更多个编织织物层可以从斜坡的顶部延伸到斜坡的底部。复合加劲件还可以包括在恒定截面区域与延伸尽头区域之间的过渡区域。恒定截面区域可具有夹在编织织物层之间的多个由无皱褶织物层制成的覆盖层。所述由无皱褶织物层制成的覆盖层中的至少一个由无皱褶织物层制成的覆盖层可在过渡区域中脱落。编织纤维层还提供了良好的损伤容限。因此，有利的是将编织纤维层设置为铺层的外层(顶部层和底部层)。恒定截面区域中的所有由无皱褶织物层制成的覆盖层均可以在过渡区域中脱落。延伸尽头区域可以包括编织织物层且不包括无皱褶织物覆盖层。在第二示例中，加劲件包括NCF覆盖层，所述NCF覆盖层中的至少一个NCF覆盖层延伸到加劲件的该端部处并且被切割以形成省缝(darts)，使得NCF覆盖层可以垂下以形成该延伸尽头区域的形状。在铺层中仅使用NCF覆盖层提供了经济性，但要花费额外的时间来形成省缝。延伸尽头区域可以包括一个或更多个无皱褶织物覆盖层。覆盖层可以在延伸尽头区域中具有切出的省缝并使自身重叠。延伸尽头区域可以具有包括斜坡的斜坡部分以及在该斜坡与加劲件的该端部之间的大致平面状的趾部。由无皱褶织物层制成的覆盖层中的每个由无皱褶织物层制成的覆盖层可包括：第一层，该第一层具有与加劲件的纵向方向对齐的0度纤维取向；以及第二层，该第二层具有不与加劲件的纵向方向对齐的纤维取向。恒定截面区域可以具有Ω形截面。恒定截面区域的横截面可具有延伸穿过冠部和相邻的脚部的连续层。加劲件可以包括碳纤维复合材料。本专利技术的另一方面提供了一种飞行器结构，该飞行器结构包括用桁条加固的面板，该桁条是根据第一方面的加劲件。本专利技术的另一方面提供了一种制造加劲件的方法，该方法包括将多个由无皱褶织物层制成的覆盖层和多个编织织物层作为干态织物铺放在模具上，并且对所述干态织物共注入以树脂，然后共固化以形成加劲件。该加劲件可以是根据第一方面的加劲件。该方法可以包括：将夹在编织织物层之间的多个由无皱褶织物层制成的覆盖层铺放在恒定截面区域中，对由无皱褶织物层制成的覆盖层中的至少一个由无皱褶织物层制成的覆盖层进行切割使得该覆盖层在过渡区域中脱落。该方法还可以包括对所有的由无皱褶织物层制成的覆盖层进行切割，使得所有的覆盖层在过渡区域中脱落。延伸尽头区域可以包括编织织物层且不包括无皱褶织物覆盖层。该方法还可以包括将多个编织织物层铺放在模具的用于限定延伸尽头区域中的斜坡的形状的部分上，随后进行共固化步骤而无需对铺放在模具上的编织织物层进行切割的中间步骤。附图说明现在将参照附图描述本专利技术的实施方式，在附图中：图1是飞行器的平面图；图2是飞行器机翼盒段的示意性平面图；图3是飞行器机翼盒段的示意性截面图；图4是桁条加固的面板的剖视图；图5是桁条(加劲件)的三维视图；图6是穿过桁条的恒定截面区域的横向截面图；图7是穿过桁条的纵向截面图，该纵向截面图示出了恒定截面区域、延伸尽头区域以及过渡区域；图8是NCF双轴覆盖层的示意图；图9是桁条铺层的示意图，其中，NCF覆盖层夹在编织纤维层之间；图10是被铺放在模具上的铺层的截面图；以及图11是切出了省缝的NCF覆盖层的示意图。具体实施方式...

【技术保护点】
1.一种用于加劲件加固的面板的复合加劲件，其中，所述加劲件具有纵向方向、在所述加劲件的端部处终止的延伸尽头区域以及恒定截面区域，所述恒定截面区域在所述纵向方向上位于所述延伸尽头区域内侧、且具有横向于所述纵向方向的恒定的横截面，所述恒定的横截面具有位于相邻的脚部之间的冠部，其中，所述延伸尽头区域具有横向于所述纵向方向的变化的横截面，所述变化的横截面具有位于相邻的脚部之间的冠部且该冠部朝向所述加劲件的所述端部减小高度从而形成斜坡，并且所述复合加劲件包括多个由无皱褶织物层制成的覆盖层。/n

【技术特征摘要】
20190301 GB 1902778.81.一种用于加劲件加固的面板的复合加劲件，其中，所述加劲件具有纵向方向、在所述加劲件的端部处终止的延伸尽头区域以及恒定截面区域，所述恒定截面区域在所述纵向方向上位于所述延伸尽头区域内侧、且具有横向于所述纵向方向的恒定的横截面，所述恒定的横截面具有位于相邻的脚部之间的冠部，其中，所述延伸尽头区域具有横向于所述纵向方向的变化的横截面，所述变化的横截面具有位于相邻的脚部之间的冠部且该冠部朝向所述加劲件的所述端部减小高度从而形成斜坡，并且所述复合加劲件包括多个由无皱褶织物层制成的覆盖层。


2.根据权利要求1所述的复合加劲件，其中，所述延伸尽头区域包括一个或更多个编织织物层。


3.根据权利要求2所述的复合加劲件，其中，所述一个或更多个编织织物层从所述斜坡的顶部延伸至所述斜坡的底部。


4.根据任一前述权利要求所述的复合加劲件，还包括在所述恒定截面区域与所述延伸尽头区域之间的过渡区域，其中，所述恒定截面区域具有夹在编织织物层之间的多个由无皱褶织物层制成的覆盖层，并且所述由无皱褶织物层制成的覆盖层中的至少一个由无皱褶织物层制成的覆盖层在所述过渡区域中脱落。


5.根据权利要求4所述的加劲件，其中，在所述恒定截面区域中的所有的所述由无皱褶织物层制成的覆盖层在所述过渡区域中脱落。


6.根据权利要求4或权利要求5所述的加劲件，其中，所述延伸尽头区域包括所述编织织物层并且不包括无皱褶织物覆盖层。


7.根据任一前述权利要求所述的加劲件，其中，所述延伸尽头区域具有包括所述斜坡的斜坡部分，以及在所述斜坡与所述加劲件的所述端部之间的大致平面状的趾部。


8.根据任一前述权利要求所述的加劲件，其中，所述由无皱褶织物层制成的覆盖层中的每个由无皱褶织物层制成的覆盖层包括：第一层，所述第一层具有与所述加劲件的纵向方向对齐的0度纤维取向；以及第二层，所述第二层具有不与所述加劲件的纵向方向对齐的纤维取向。


9.根据权利要求1所述的加劲件，其中，所述延伸尽头区域包括一个或更多个所述无皱褶织物覆盖层。


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【专利技术属性】
技术研发人员：张军伟，马丁·盖顿德，约舒亚·博纳文图拉，约翰·伍科克，
申请(专利权)人：空中客车营运有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB