[发明专利]由复合材料制备的飞行器负载框架

说明书

技术领域

本发明涉及由复合材料制备的飞行器负载框架。

背景技术

除了将强度和硬度赋予飞行器机身之外，负载框架是结构元件，负责承受和转移来自飞行器的其它结构元件(例如机翼或稳定装置)的负载。

这些负载框架通常是金属的且具有不同的剖面，最常见的是C、I以及J形剖面，其通过机加工过程获得肋的构架，稳定框架的中心。

强度-重量比在当今的航空工业中是非常重要的方面，由于此原因由复合材料(主要是碳纤维)制备或优化的框架被使用，来代替金属框架。

目前，碳纤维形式的框架是已知的，但不是负载框架，因为非常难以与机加工的金属框架竞争，这是因为，由于所述框架承受很高的要求，它们需要通过肋的方式具有支肋的构架，来稳定所述框架，极大地复杂化了由碳纤维制造其的过程。

本发明的目的是由复合材料制备的飞行器负载框架。

发明内容

本发明提出由复合材料制备的飞行器负载框架，具有几何构型，提供了负载分布，在重量方面优化了金属负载框架的现有设计。

因此，本发明描述了飞行器框架，该框架包括三个元件：形成框架的腿、连接板和内凸缘的两个侧元件以及连接之前提及的两个侧元件的基底元件。

单向纤维增强件在框架的腿和内凸缘以及连接侧元件的基底中是主要的，而框架的连接板由多方向的纤维形成，考虑到0°是框架的圆周方向，主要的纤维成+/-45°，以便防止它们弯曲和优化它们。

可从关于附图的本发明的目的的说明性权利要求的随后的详细描述中理解本发明的其它特征和优点。

附图说明

图1显示在本领域中已知的金属框架的L形支肋的C形横截面。

图2显示在本领域中已知的金属框架的I形横截面。

图3显示在本领域中已知的金属框架的J形横截面。

图4a、4b、4c和4d显示根据本领域中已知的过程制造具有由复合材料制备的支肋的框架的过程的步骤的方案。

图5a、5b、5c和5d显示根据本发明第一实施例的由复合材料制备的负载框架和其制造过程的步骤的方案。

图6a、6b、6c和6d显示根据本发明第二实施例的由复合材料制备的负载框架和其制造过程的步骤的方案。

图7显示根据本发明的负载框架的整体视图。

具体实施方式

根据本发明的第一实施例，具有∏形剖面的框架1被提出，包括三个元件：两个侧元件2和3以及连接之前提及的框架的侧元件2、3的内凸缘的基底元件7。每个侧元件2、3进一步包括下述部件：腿4、连接板5和内凸缘6，腿4用于连接框架1和飞行器机身的外壳，连接板5是薄部件，在一些情况中，依赖于框架将实现的功能，连接板5与腿4形成90°的角，且能够形成任何其它的角度，内凸缘6连接所述连接板5和基底元件7。

框架1的腿4、内凸缘6和连接板5由布置成0°、+/-45°和90°的复合材料的多个层形成。

复合材料可以是具有热固性或热塑性树脂的碳纤维或纤维玻璃。

单向的纤维增强件20、21在腿4和内凸缘6中成0°是主要的，由相同材料或兼容的材料制备，纵向地沿整个框架1连续延伸。增强件20、21的材料具有高弹性模量，使得它给腿4和内凸缘6提供了高强度和高加强能力。

框架1的连接板6也可具有沿任意方向由相同材料或兼容材料制备的增强件22。框架1的连接板5的增强件22沿整个框架可以是连续的或它们依赖于框架经受的要求，可以是局部的。这意味着与它只由成+/-45°的织物制备相比，连接板5因此能够承受更大的负载。

框架1的基底元件7由单向带的多个层形成，以不同方向堆叠，在纵向方向(0°)上具有高百分比的这样的带。由于在所述方向上的高百分比的纤维，所述纤维沿整个框架1连续延伸，基底元件7因此在纵向方向上具有高弹性模量。

一种用于制造基底元件7的可能的过程是自动带层(ATL)。这种基底元件7可被铆接、胶合或缝合至框架1的内凸缘5，因此封闭框架1的剖面。侧元件2、3和基底元件7的厚度和剖面是可以变化的。

除了由于具有朝外面向的内凸缘而提供封闭的剖面的优点之外，本发明提出的框架1的∏形剖面还有利于随后的系统的安装和飞行器布线系统的连接。

在许多情况下，本发明的框架1通过连接至框架1的连接板5的接头8具有局部负载输入。框架1与外壳一起形成抗扭盒，因此所述组件具有高抗扭刚度，由这些接头8转移的剪切负载因此有利地分布在由连接板5形成的两个面之间。