复合结构板和飞行器机身制造技术

本发明专利技术名称为“复合结构板和飞行器机身”。结构板组件包括沿边缘对齐放置的第一和第二复合板，至少一个接头从第一板的配对边缘延伸并且包括与第二复合板的内表面的对应部分面向对准的外表面。对应部分包括与接头相互配合的凹陷区域或以其他方式配置以接收接头。接头的外表面与对应部分间留有间隔，以在其间接收用于粘合复合板的粘合材料。

【技术实现步骤摘要】
复合结构板和飞行器机身
本公开涉及外壳结构，并且更具体地涉及连接复合结构板和部分的方法，以及根据这种方法形成的结构组件。
技术介绍
许多飞行器——典型地较大的飞行器比如大喷气式客机(passengerjet)——的主结构元件通常由金属制成。例如，这种飞行器的机身外壳和部分通常由高强度铝合金或类似的金属制造。但是，最近，因为复合材料相对高的强度与重量比，许多飞行器制造商已经开始使用这种材料，比如纤维增强的树脂材料。合适的复合材料通常包括环氧树脂或另一类型的树脂的基体中的玻璃、碳或合成(例如，聚酰胺、聚酯等)纤维。用复合材料制造飞行器机身的一种示例性方法涉及通常用自动化的工具或系统围绕旋转的心轴缠绕纤维或纤维带。心轴提供纵向机身部分的基本形状。纤维或带可用环氧树脂预浸渍，或就在材料接触旋转的心轴之前经过树脂浴，并且被施加在多个片中，以形成机身部分的蒙皮。在一些技术中，心轴可保持在合适位置并且变成绕线组件的一部分，或其可被去除。蒙皮可被另外的层——比如蜂窝核心(honeycombcore)的层——覆盖，可以以复合“夹心”结构将另外的复合材料片施加至该另外的层。将以该方式形成的复合机身部分结合在一起的一种方法包括使用一个或多个拼接板，其被紧固在相邻机身部分之间的周围拼接接缝(joint)上方的适当位置。通常，拼接板被保持在适当位置，同时穿过拼接板和下面的复合结构精确地钻出连接孔。通常探测每个孔的尺寸性质，比如通过使用也可记录每个孔上的统计学过程控制数据的机器。接着根据精确测量的扭矩施加紧固件，将板固定在适当位置。对于较大的飞行器，比如宽机身飞行器，可使用复合拼接板系统。通常，将结构梁——比如纵向刚性元件和横向框架——的系统附着至机身部分用于加固。复合拼接板系统可包括拼接板，其具有沿着拼接板放置的纵向延长部分，以便延长至相邻刚性元件之间的拼接板的任一侧上的区域，和/或单独的纵向配件，其被交叉地紧固至拼接板，以便延长至任一侧和在相邻刚性元件之间。以与拼接板类似的方式将延长部分和/或配件紧固至复合结构。在一些情况下，比如为了另外的刚性，延长部分或配件配备有直角法兰，其本身可被附接至刚性元件和/或框架。因此，复合机身部分的拼接板连接的方法可包括劳动密集型组装程序和大量的加工夹具(toolingfixtures)，尤其在宽机身飞行器中。例如，宽机身飞行器中机身的内径通常约200英寸(约5米)。连接该尺寸的相邻机身部分所需要的紧固件的数量可超过5,000个。即使利用自动化，钻必需数量的孔和适当施加紧固件所需要的时间可能每个部分超过400个工时。而且，宽机身飞行器机身由许多机身部分组装，例如，波音787Dreamliner由5个机身部分组装。因此，用于该尺寸和类型的飞行器的机身部分的上述连接技术可能要求紧固件总数超过20,000个，以及超过2,000个工时。
技术实现思路
本公开描述了复合结构板和将其连接以形成结构组件比如外壳结构的方法。如本文更详细解释的，根据本公开的复合板组件可包括第一和第二复合板，其具有以相对沿边缘对齐放置的对应配对边缘，至少一个接头(tab)(和，在一些实施方式中为多个接头)从第一复合板的配对边缘纵向延伸，并且每个接头包括与第二复合板的内表面的对应部分面向对准的外表面。对应部分可包括凹陷区域以便与接头相互配合，或以其他方式被配置为使接头和对应部分的面向表面之间紧密地留有间隔。接头可包括一个或多个注射孔，用于将粘合材料注射进入该间隔，并且进一步可包括接近注射孔(一个或多个)布置的一个或多个检查孔，以检查粘合材料的注射。因此，组件可包括将第一和第二板粘合在一起的粘合材料。一些实施方式可包括另外的构造和/或特征，比如可适于结构板的性质。例如，飞行器机身部分通常包括紧固至其内表面的许多结构部件，通常以纵向(比如，平行于机身的中心轴)和/或横向(比如，围绕机身中心轴的一半延伸)延伸的伸长加固梁的形式。纵向梁被称为纵梁或刚性元件，并且横向梁被称为框架。因此，在其中一个或多个结构部件被安装至一个或两个结构板的内表面的一些实施方式中，可相应地调整接头的尺寸或形状。例如，在一些实施方式中，接头可具有尺寸为在相邻纵向梁的末端部分之间配合的宽度。在一些实施方式中，接头可被配置为与一个或多个结构部件的一部分相互配合，比如使得远端或边缘部分适合与横梁的侧面上的法兰配合。在一些实施方式中，结构复合板可形成飞行器——比如机身部分、或整个桶状部分——的蒙皮部分，其可通过使用接头和粘合材料被连接在一起。根据本公开比如通过将由复合材料制造的飞行器机身部分连接而形成飞行器机身的示例性方法，可包括安放第一机身部分，其具有从其配对边缘纵向延伸的接头，并且配置具有对应配对边缘的第二机身部分，该对应配对边缘适于配对地接收第一机身部分的接头和配对边缘。第一和第二机身部分的配对边缘可沿边缘对齐接合，并且粘合材料可接着用于将机身部分粘合在一起(比如通过将粘合材料注射通过提供在接头中的注射孔)。在一些示例性方法中，接头形成为单独的部件，比如由复合材料形成，并且接着并入第一机身部分，比如当其形成时。在一些方法中，接头可与第一机身部分形成整体。附图说明图1是呈现根据本公开的结构板组件的示意性、横截面视图。图2是根据本公开的结构板组件例证性、非排他性实例的部分示意性、部分放大的斜视图。图3是图2的结构板组件的示例性复合板和粘合接头构造的部分示意性、横截面视图。图4是根据本公开的另一实例复合板和粘合接头构造的部分示意性、横截面视图。图5是根据本公开的仍另一实例复合板和粘合接头构造的部分示意性、横截面视图。图6是描绘根据本公开的连接复合结构板或部分的方法的示例证性、非排他性实例的流程图。图7是描绘根据本公开的形成飞行器机身的方法的例证性、非排他性实例的流程图。图8是具有根据本公开配置的复合机身的飞行器的简化斜视图。具体实施方式本文公开和阐明的复合板和部分的结构组件的示例性实施方式可应用于交通工具设计的各个方面，包括(但不限于)由如下述配置并且连接在一起的复合桶部分形成飞行器机身。一般而言，根据本公开配置的复合结构板可通过接头连接，所述接头从一个板的配对边缘纵向延伸，接头被结合至其他板的响应配置的部分。该配置的部分可以是配置为接收接头的内表面、与接头相互配合的结构元件、其组合等。在飞行器外壳结构——比如机身——的具体背景下，例如与通过拼接技术实现的连接相比，以该方式连接复合机身部分可减少实现合适的连接通常需要的劳动和/或部件数量。本公开也提供可生产和/或连接上面简述的结构复合板的示例性方法。图1是呈现根据本公开的结构板组件10的例证性、非排他性实例的示意性、横截面视图。一般而言，结构板组件10包括第一和第二复合板12、14，其每一个配备有配对边缘(分别以16、18指示)。第一和第二复合板12、14与彼此沿边缘对齐放置；即，配对边缘16、18对齐。配对边缘16、18的至少部分可与彼此接触，并且如下面解释的，当第一和第二复合板12、14沿边缘对齐时，配对边缘16、18的其他部分彼此之间可留有间隔。第一复合板12包括从其并且具体地从其配对边缘16纵向延伸的至少一个接头20。“纵向”表示接头大体沿着复合板12的轴或平面延伸。如下面解释的，在一些实施例中，复合板1本文档来自技高网...

【技术保护点】
飞行器机身组件(100)，其包括：第一蒙皮部分(112)和第二蒙皮部分(114)，其每一个进一步包括多个复合材料片并且具有配对边缘，所述配对边缘(116、118)彼此沿边缘对齐布置；和多个接头(120)，其每一个从所述第一蒙皮部分(112)的所述配对边缘(116)沿着所述第二蒙皮部分(114)的内表面纵向延伸，每个接头(120)包括与所述第二蒙皮部分(114)的所述内表面(132)的对应部分面向对准的外表面(124)，每个所述接头(120)进一步包括穿过其中形成的至少一个注射孔(142)，用于在所述外表面(124)和所述对应部分之间注射粘合材料(140)，用于附连所述第一蒙皮部分(112)和所述第二蒙皮部分(114)。

【技术特征摘要】
2012.06.20 US 13/528,5531.飞行器机身组件(100)，其包括：第一蒙皮部分(112)和第二蒙皮部分(114)，其每一个进一步包括多个复合材料片并且具有配对边缘，所述配对边缘(116、118)彼此沿边缘对齐布置；和多个接头(120)，其每一个从所述第一蒙皮部分(112)的所述配对边缘(116)沿着所述第二蒙皮部分(114)的内表面纵向延伸，每个接头(120)包括与所述第二蒙皮部分(114)的所述内表面(132)的对应部分面向对准的外表面(124)，每个所述接头(120)进一步包括穿过其中形成的至少一个注射孔(142)，用于在所述外表面(124)和所述对应部分之间注射粘合材料(140)，用于附连所述第一蒙皮部分(112)和所述第二蒙皮部分(114)；其中至少一个所述对应部分包括凹陷区域(136)，其适于配对地接收所述多个接头(120)中的至少一个接头的所述外表面(124)；其中所述多个接头(120)中的至少一个接头包括从其所述外表面(124)基本上垂直地延伸的凸出(160)；并且，其中所述凸出(160)与布置在与所述外表面(124)面向对准的所述第二蒙皮部分(114)的所述内表面(132)上的所述凹陷区域(136)相互配合。2.权利要求1所述的机身组件(100)，进一步包括粘合材料(140)，其配置为在所述第一蒙皮部分(112)和所述第二蒙皮部分(114)之间形成粘合，并且布置在所述接头(120)中的至少一个接头的所述外表面(124)和所述第二蒙皮部分(114)的所述内表面(132)的所述对应部分之间。3.权利要求1所述的机身组件(100)，其中每一个所述接头(120)进一步包括穿过其中形成的并且接近所述注射孔(142)布置的至少一个检查孔(144)，用于检查粘合材料(140)的注射。4.权利要求1所述的机身组件(100)，其中所述第二蒙皮部分(114)的所述内表面(132)配置为与所述多个接头(120)至少部分地相互配合。5.权利要求1所述的机身组件(100)，其中所述凸出(160)形成布置在所述至少一个接头(120)的远端上的凸出部(162)。6.权利要求1所述的机身组件(100)，其中所述第二蒙皮部分(114)包括安装至其所述内表面(132)的框架，所述框架具有与所述凸出(160)相互配合的部分；其中所述框架的所述部分是布置在接近于所述第二蒙皮部分(114)的所述配对边缘的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·卡丁，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：