用于形成复合机身结构的方法和设备技术

一种用于形成复合机身结构的方法和设备。构建了包括多个包覆编织热塑性构件和包覆编织热塑性蒙皮的叠层。叠层放置在内部工具和外部工具之间。内部工具、叠层和外部工具使用负载约束装置被保持在一起就位。内部工具、叠层、外部工具和负载约束装置形成固结机构。加热固结机构以形成复合结构。

【技术实现步骤摘要】
用于形成复合机身结构的方法和设备
本公开总体上涉及复合制造，并且更具体地涉及用于通过将由包覆编织材料构成的机身蒙皮和机身纵梁集成来制造复合机身结构的方法和设备。
技术介绍
可以使用复合材料制造不同类型的飞行器结构。目前，许多飞行器结构使用热固性复合材料形成。然而，当制造较大尺寸和形状的飞行器结构，例如机身筒体区段时，使用热固性复合材料(例如热固性树脂)可能比期望的更具挑战性。此外，使用热固性复合材料用于这种结构所涉及的过程可能比期望的更耗时和昂贵。例如，使用热固性复合材料制造机身筒体区段的过程可能涉及比期望的更多的设施资源(例如，设施设备)和工具。另外，涉及使用高压釜来固化由热固性复合材料构成的机身筒体结构的传统方法可能比关于生产率要求所需的慢。满足这种生产率要求可能需要比期望的更显著的资本、设备、设施资源或其组合的投资。因此，期望具有一种考虑到上述问题中的至少一些以及其它可能的问题的方法和设备。
技术实现思路
在一个说明性示例中，提供了一种用于形成复合结构的方法。构建了包括多个包覆编织热塑性构件和包覆编织热塑性蒙皮的叠层。叠层放置在内部工具和外部工具之间。内部工具、叠层和外部工具使用负载约束装置保持在一起就位。内部工具、叠层、外部工具和负载约束装置形成固结机构。加热固结机构以形成复合结构。在另一个说明性示例中，提供了一种用于形成复合机身结构的方法。使叠层中的囊袋和多个纵梁囊袋膨胀以将纤维置于处于张力下的包覆编织热塑性蒙皮和多个包覆编织热塑性构件中。加热叠层以熔化包覆编织热塑性蒙皮和多个包覆编织热塑性构件。在使所述包覆编织热塑性蒙皮和所述多个包覆编织热塑性构件熔化的同时，将所述包覆编织热塑性蒙皮和所述多个包覆编织热塑性构件接合。冷却所述叠层，使得所述包覆编织热塑性蒙皮和所述多个包覆编织热塑性构件形成集成结构，即复合机身结构。在又一说明性示例中，一种设备包括内部工具、第一智能感受器、叠层、第二智能感受器、外部工具和负载约束装置。第一智能感受器围绕内部工具定位。叠层围绕第一智能感受器定位，其中叠层包括多个包覆编织热塑性构件和包覆编织热塑性蒙皮。第二智能感受器围绕叠层定位。外部工具围绕第二智能感受器定位。负载约束装置用于将内部工具、第一智能感受器、叠层、第二智能感受器和外部工具保持就位。根据本公开的一个方面，一种用于形成复合结构101的方法，所述方法包括：构建2202包括多个包覆编织热塑性构件206和包覆编织热塑性蒙皮210的叠层112；将所述叠层112放置2204在内部工具108和外部工具110之间；使用负载约束装置117将所述内部工具108、所述叠层112和所述外部工具110保持2206在一起就位，所述内部工具108、所述叠层112、所述外部工具110和所述负载约束装置117形成固结机构104；以及加热2208所述固结机构104以形成所述复合结构101。优选地，其中，构建2202所述叠层112包括：构建包括囊袋202、多个隔板204、多个包覆编织热塑性构件206、多个纵梁囊袋208以及包覆编织热塑性蒙皮210的所述叠层112，所述囊袋202具有多个凹入部分216，所述多个隔板204嵌套在所述多个凹入部分216内。有利地，其中，加热2208所述固结机构104包括：感应地加热所述固结机构104以将所述多个包覆编织热塑性构件206与所述包覆编织热塑性蒙皮210固结，从而形成集成复合结构101。优选地，在所述方法中，加热2208所述固结机构104包括：感应地加热位于所述内部工具108和所述叠层112之间的第一智能感受器114和位于所述外部工具110和所述叠层112之间的第二智能感受器115，以使所述多个包覆编织热塑性构件206固结到所述包覆编织热塑性蒙皮210。优选地，所述方法还包括：使多个加压管238穿过多个纵梁囊袋208。优选地，所述方法还包括：使用位于所述叠层112的端部处的多个插塞106将所述多个加压管238固定1722在所述多个纵梁囊袋208内。优选地，在所述方法中，构建所述叠层112包括：围绕所述内部工具108定位1602第一智能感受器114，其中，所述内部工具108由支撑结构116支撑；以及围绕所述第一智能感受器114定位1702囊袋202。优选地，在所述方法中，构建2202所述叠层112还包括：将多个隔板204定位1604在所述囊袋202的多个凹入部分216内，其中，所述多个隔板204中的每一个由镍铁合金构成。优选地，在所述方法中，构建2202所述叠层112还包括：将所述多个包覆编织热塑性构件206定位1606在所述多个隔板204上面，其中，所述多个包覆编织热塑性构件206中的一包覆编织热塑性构件的形状基本上类似于所述多个隔板204中的上面定位了所述包覆编织热塑性构件的对应隔板的形状。优选地，在所述方法中，构建2202所述叠层112还包括；将多个纵梁囊袋208定位1608在所述多个包覆编织热塑性构件206上面；以及将所述包覆编织热塑性蒙皮210围绕所述多个纵梁囊袋208和所述多个包覆编织热塑性构件206放置1610以完成所述叠层112，其中，所述包覆编织热塑性蒙皮210接触所述多个包覆编织热塑性构件206的端部区段。优选地，所述方法还包括：围绕所述包覆编织热塑性蒙皮210定位1712第二智能感受器115；以及围绕所述第二智能感受器115定位1714所述外部工具110，其中，所述内部工具108、所述第一智能感受器114、所述叠层112、所述第二智能感受器115和所述外部工具110一起形成固结机构104的至少一部分。优选地，所述方法还包括：使用多个插塞106来塞住1722所述叠层112的第一端部126和所述叠层112的第二端部128，其中，在所述叠层112的所述第一端部126处使用的所述多个插塞106中的第一插塞1006和在所述叠层112的所述第二端部128处使用的所述多个插塞106中的第二插塞1008均包括插塞部分1100、1106、热绝缘层1102、1108和感受器连接器1104、1110。优选地，所述方法还包括：将端部工具105固定1724到所述多个插塞106，以准备将所述多个包覆编织热塑性构件206固结到所述包覆编织热塑性蒙皮210。优选地，所述方法还包括：在将所述多个包覆编织热塑性构件206固结到所述包覆编织热塑性蒙皮210期间，将所述叠层112中的囊袋202和多个纵梁囊袋208加压到基本上相同的压力。优选地，所述方法还包括：在将所述多个包覆编织热塑性构件206固结到所述包覆编织热塑性蒙皮210期间，经由所述叠层112中的多个隔板204向所述多个包覆编织热塑性构件206提供机械强度和刚度。根据上述方法组装的飞行器复合筒体区段102的一部分。根据本公开的一个方面，一种用于形成复合机身结构1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成复合结构(101)的方法，所述方法包括：/n构建(2202)包括多个包覆编织热塑性构件(206)和包覆编织热塑性蒙皮(210)的叠层(112)；/n将所述叠层(112)放置(2204)在内部工具(108)和外部工具(110)之间；/n使用负载约束装置(117)将所述内部工具(108)、所述叠层(112)和所述外部工具(110)保持(2206)在一起就位，所述内部工具(108)、所述叠层(112)、所述外部工具(110)和所述负载约束装置(117)形成固结机构(104)；以及/n加热(2208)所述固结机构(104)以形成所述复合结构(101)。/n

【技术特征摘要】
20191218 US 16/718,7091.一种用于形成复合结构(101)的方法，所述方法包括：
构建(2202)包括多个包覆编织热塑性构件(206)和包覆编织热塑性蒙皮(210)的叠层(112)；
将所述叠层(112)放置(2204)在内部工具(108)和外部工具(110)之间；
使用负载约束装置(117)将所述内部工具(108)、所述叠层(112)和所述外部工具(110)保持(2206)在一起就位，所述内部工具(108)、所述叠层(112)、所述外部工具(110)和所述负载约束装置(117)形成固结机构(104)；以及
加热(2208)所述固结机构(104)以形成所述复合结构(101)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，构建(2202)所述叠层(112)包括：
构建包括囊袋(202)、多个隔板(204)、多个包覆编织热塑性构件(206)、多个纵梁囊袋(208)以及包覆编织热塑性蒙皮(210)的所述叠层(112)，所述囊袋(202)具有多个凹入部分(216)，所述多个隔板(204)嵌套在所述多个凹入部分(216)内。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，加热(2208)所述固结机构(104)包括：
感应地加热所述固结机构(104)以将所述多个包覆编织热塑性构件(206)与所述包覆编织热塑性蒙皮(210)固结，从而形成集成复合结构(101)。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，所述方法还包括：
使多个加压管(238)穿过多个纵梁囊袋(208)。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，构建所述叠层(112)包括：
围绕所述内部工具(108)定位(1602)第一智能感受器(114)，其中，所述内部工具(108)由支撑结构(116)支撑；以及
围绕所述第一智能感受器(114)定位(1702)囊袋(202)。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，所述方法还包括：
使用多个插塞(106)来塞住(1722)所述叠层(112)的第一端部(126)和所述叠层(112)的第二端部(128)，其中，在所述叠层(112)的所述第一端部(126)处使用的所述多个插塞(106)中的第一插塞(1006)和在所述叠层(112)的所述第二端部(128)处使用的所述多个插塞(106)中的第二插塞(1008)均包括插塞部分(1100、1106)、热绝缘层(1102、1108)和感受器连接器(1104、1110)。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，所述方法还包括：
在将所述多个包覆编织热塑性构件(206)固结到所述包覆编织热塑性蒙皮(210)期间，将所述叠层(112)中的囊袋(202)和多个纵梁囊袋(208)加压到基本上相同的压力。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，所述方法还包括：
在将所述多个包覆编织热塑性构件(206)固结到所述包覆编织热塑性蒙皮(210)期间，经由所述叠层(112)中的多个隔板(204)向所述多个包覆编织热塑性构件(206)提供机械强度和刚度。


9.一种设备，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·马尔考，M·R·马特森，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US