制造飞机结构的方法和模具组件技术

制造飞机结构的方法和模具组件。方法包括：设置至少部分地限定飞机结构构件的模具表面的第一部分的结构构件模具部件；设置至少部分地限定飞机加固件的模具表面的加固件模具部件；将预先固化的加固件复合材料元件施加到加固件模具部件；组装结构构件模具部件和加固件模具部件，使得预先固化的加固件复合材料元件限定飞机结构构件的模具表面的第二部分；将预先固化的结构构件复合材料元件施加到组装的模具，使预先固化的结构构件复合材料元件与飞机结构构件的模具表面的第一部分和第二部分相接触；同时固化结构构件和加固件，以形成整体的飞机的固定的结构构件和加固件。还提供了包括结构构件模具部件和加固件模具部件的模具组件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于飞机的固定的空气动力学结构的翼梁。更加具体地，本专利技术涉及一种复合材料翼梁，所述复合材料翼梁具有整体加固件。本专利技术还涉及一种制造包括整体加固件的翼梁的方法。
技术介绍
通常，已知的是使用加强件或加固件提高飞机部件的机械性能。加固件能够提供额外的强度并且减小承受集中负载的诸如附接点的区域中的变形。这种局部加强件所存在的问题是需要紧固件，以将所述局部加强件固定到毗邻部件。这产生了局部应力集中。而且，热效应可能会导致加固件和毗邻部件中的不相等的应变，从而产生高应力，这可能会导致需要较早地进行更换或维修。在飞机的可运动的控制表面附接件的领域中所存在的另一个问题是，必须管理从肋引入到固定的空气动力学结构翼梁中的负载，控制表面能够运动地安装到所述肋。例如，已知扰流板肋从翼梁上的两个附接点(一个在顶部边缘，而一个在底部边缘)延伸，以在扰流板的附接凸耳处会合。因此，两个附接点连接到翼梁和机翼蒙皮并且间隔开，所有这些部件都设计成管理由扰流板施加的高负载。已知方法所存在的问题是，由于附接点定位在翼梁的两个端部中的任意一个端部处(在机翼的情况下，顶部和底部)，所以每个肋均必须制造成沿着翼梁配合安装在特定点。在这个实施例中，这是因为机翼蒙皮通常朝向机翼末端趋于会聚。另外，机翼蒙皮几何形状的变化通常使得必须给肋加填片和/或对其进行修整，以使其适合。厚度发生变化的其它固定的空气动力学结构(诸如稳定器)也存在类似的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服或至少减缓以上提及的问题。根据本专利技术，提供了一种制造飞机结构的方法，所述方法包括以下步骤:提供结构构件模具部件，所述结构构件模具部件至少部分地限定了飞机结构构件的模具表面的第一部分；提供加固件模具部件，所述加固件模具部件至少部分地限定了飞机加固件的模具表面；将预先固化的加固件复合材料元件施加到加固件模具部件；组装结构构件模具部件和加固件模具部件，使得预先固化的加固件复合材料元件限定了飞机结构构件的模具表面的第二部分；将预先固化的结构构件复合材料元件施加到组装的模具，使预先所述固化的结构构件复合材料元件与所述飞机结构构件的模具表面的第一部分和第二部分相接触；同时固化结构构件和加固件，以形成整体的飞机的固定的结构构件和加固件。“预先固化的复合材料元件”指的是若干可能性中的一个，例如，仅纤维(稍后利用基质浸溃所述纤维)、预浸材料或部分浸溃材料或分阶段(部分固化)复合材料(staged(part-cured) composite material)。有利地，提供一种整体的复合材料加固件(其与例如翼梁本体同时经受最终固化)意味着，两个部件之间的负载传递主要由基质联结物(matrix bond)承担。在仍然需要紧固件来附接扰流板肋的情况下，由于来自扰流板肋的负载的大部分由加固件和翼梁分摊，所以减轻了紧固件孔在形成局部应力集中方面的任何不利影响。换言之，来自肋的负载平均地分配在位于加固件和翼梁之间的接触区域上，从而消除了与仅通过机械紧固件连接的翼梁和加固件相关的高集中负载。此外，将加固件设置成与翼梁成一体和与此相关的负载能力的增加，允许将扰流板肋的附接位置从肋的末端运动到中央区域。使用本专利技术可获得的加固量足以使得扰流板肋从翼梁的中心以悬臂的方式伸出，这意味着能够沿着整个机翼使用通用肋，从而削减了成本并且降低了复杂性。优选地，飞机结构构件的模具表面的第一部分和第二部分基本是连续的，更加优选地，飞机结构构件的模具表面的第一部分和第二部分共面且是连续的。预先固化的复合材料元件中的至少一个可以是预先浸溃的纤维元件。优选地，模具部件被可释放地组装，以允许组装、拆卸和重新组装。优选地，利用机械紧固件组装模具部件。飞机结构构件的模具表面的第一部分和第二部分的横截面优选地是大体C形的。应当理解的是，用于固定的空气动力学结构的结构构件能够例如是用于机翼或稳定器的前缘翼梁或后缘翼梁。 优选地，所述方法包括在固化之后，在整体的固定的结构构件和加固件中加工出肋附接部件。肋附接部件优选地穿过固定的结构构件和加固件。优选地，在结构构件是盒状部分的一部分的情况下，构件基质元件和加固件基质元件沿着结构构件的面向内的表面接合。例如，如果结构构件是飞机机翼盒的一部分，则在使用过程中，接合沿着后翼梁的面向前的表面。在使用过程中，构件基质元件和加固件基质元件还优选地沿着结构构件的面向上的表面和面向下的表面中的至少一个接合。在使用过程中，构件基质元件和加固件基质元件可以沿着结构构件的面向上的表面和面向下的表面接合。优选地，结构构件限定了凹部，加固件中的至少一部分嵌在所述凹部中。优选地，结构构件是盒组件的一部分，并且结构构件的面向上的表面和面向下的表面沿着盒的面向内的方向以成锥形的方式远离彼此。一系列机械附接孔可以设置成贯通复合材料结构构件和加固件的重叠区域。优选地，设置有用于附接可运动的控制表面的肋，其中，结构构件被夹在所述肋和所述加固件之间。根据本专利技术的第二方面，提供一种用于制造飞机结构的模具组件，所述模具组件包括:结构构件模具部件；和加固件模具部件，其中，结构构件模具部件和加固件模具部件构造成被组装，以将预先固化的结构构件和加固件放置成相接触，用于同时固化。优选地，结构构件模具部件和加固件模具部件构造成使得在组装后，结构构件模具部件和加固件模具部件形成单个连续的模具表面，并且更加优选地，当加固件模具部件上施加有预定厚度的复合材料(例如预浸层)时，加固件模具部件构造成与结构构件模具部件形成单个连续的模具表面。优选地:结构构件模具部件包括凸形构造，用于模制结构构件的凹形部件；加固件模具部件包括凸形构造，用于模制加固件的凹形部件，并且其中，结构构件模具部件的凸形构造包括用于接收加固件模具部件的凸形构造的构造。优选地，结构部件模具部件和加固件模具部件包括用于在使用过程中可分离地机械接合的对应的接合构件。优选地，结构构件是用于机翼或稳定器的翼梁。有利地，这种制造方法使得不再需要任何将增加组装的成本和时间的机械紧固件。此外，与机械紧固的加固件相比，成品更结实，并且具有更少的应力集中。附图说明现在将参照以下附图描述根据本专利技术的用于空气动力学结构的示例性的固定的结构构件及其制造方法，其中:图1a是具有根据本专利技术制造的翼梁的组件的侧视图；图1b是图1a的组件的剖视图；图2a是根据本专利技术制造的加固件的侧视图；图2b是沿着线条B-B的图2a的加固件的剖视图；图3a是在根据本专利技术的制造方法中使用的模具的一部件的俯视图；图3b是沿着图3a的线条B-B的剖视图；图3c是沿着图3a的线条C-C的剖视图；图4a是在根据本专利技术的制造方法中使用的模具的一部件的侧视图；图4b是图4a的模具部件的俯视图；图4c是图4a的模具部件的侧视图，该模具部件上铺设有复合纤维；图4d是图4a的模具部件的俯视图，该模具部件上铺设有复合纤维；图5a是处于组装状态的图3a和4a的模具部件的视图；图5b是沿着图5a的线条B-B的剖视图；图6a是与图5a相似的视图；图6b是沿着图6a的线条B-B的剖视图；和图6c是模具部件的俯视图。具体实施例方式参照图la，后缘翼梁组件10包括翼梁本体12，所述翼梁本体大致呈C形，并且具有中央板14以及上部分支16和下部分支18。翼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造飞机结构的方法，所述方法包括以下步骤：设置结构构件模具部件，所述结构构件模具部件至少部分地限定了飞机结构构件的模具表面的第一部分；设置加固件模具部件，所述加固件模具部件至少部分地限定了飞机加固件的模具表面；将预先固化的加固件复合材料元件施加到所述加固件模具部件；组装所述结构构件模具部件和所述加固件模具部件，使得所述预先固化的加固件复合材料元件限定了所述飞机结构构件的模具表面的第二部分；将预先固化的结构构件复合材料元件施加到组装的模具，使所述预先固化的结构构件复合材料元件与所述飞机结构构件的模具表面的所述第一部分和第二部分相接触；同时固化所述结构构件和所述加固件，以形成整体的飞机的固定的结构构件和加固件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·M·斯图尔特，
申请(专利权)人：空中客车运营有限公司，
类型：发明
国别省市：