[发明专利]复合材料的封闭结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种由复合材料制成的、作为单个一体件的封闭结构，例如飞机机身的一部分，该封闭结构的加强梁具有Ω形横截面。

背景技术

专利申请WO 2008/092971公开了一种复合材料的封闭结构，该封闭结构用于成型在阳夹具(male jig)上的飞机机身，能够在确定的方向上从飞机机身分离。该结构通过一个一体化的外皮和集成在面板中的多个Ω形内部纵向加强肋形成，并且以高压容器加固。阳夹具包括用于定位未硬化的纵向梁的壳体，外皮粘结在纵向梁上，阳夹具由铝制成，铝是一种收缩系数大于复合材料的材料，因此，当该结构从高压容器出来冷却时，该结构和夹具之间出现间隙，这允许根据预定的脱模方向(接近飞机的X轴线)对该结构进行脱模。

必须进行纵向梁的设计，使得各种不同需求，特别是可脱模性、结构抵抗力和可制造性需求都是兼容的。

在大的机身部件的情况中，即使它们的外形与回转体的管状或圆锥形表面大致相似，但是由于各种不同原因，也存在局部区域不相似的情况。一方面，因为机身承受的应力从一个区域到另一个区域变化巨大，因此外皮的厚度不是恒定不变的，另外，这意味着纵向梁的腿在不同高度处支撑外皮上。这些情况使得在满足前述条件的同时难以设计纵向梁的Ω形截面。

本发明旨在于解决该缺陷。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用复合材料制的管状封闭结构，并且其内设置有具有Ω形横截面的加强梁，例如作为单个一体件制造的飞机机身的一部分，其中所述加强梁成型成实现在可脱模性结构抵抗力和可制造性需求之间的平衡。

本发明的另一个目的提供一种用复合材料制的管状封闭结构，并且其内设置有具有Ω形横截面的加强梁，例如作为单个一体件制造的飞机机身的一部分，其中加强梁的设计便于它们的模制，从而便于它们的详细分析。

为了实现这些和其它目的，提供一种具有前述特征的封闭结构，其作为单个一体件制造在阳夹具上，该阳夹具的材料的收缩系数大于所述复合材料的收缩系数，其的外表面与脱模方向形成的角度大于或等于0°，并且其中每个所述纵向梁被成型成具有跟随关于脱模方向的可脱模方向的轨迹，并且被成型成具有一个横截面，该横截面在整个轨迹上保持其高度(Ho)、其头的长度(Lho)和其腿之间的长度(Lfo)恒定不变。

在优选实施例，所述横截面在整个轨迹上满足关于垂直于外皮的外表面的基准表面的以下条件：所述腿的顶点位于外皮的内表面与平行于所述基准表面的表面相交的相交处，前述平行于所述基准表面的表面在与所述基准表面相距预定距离(Lfo/2)处；所述头由平行于所述基准表面并在与所述基准表面相距预定距离(Lho/2)处的表面确定，所述头平行于腿的顶点之间的假设表面，并且位于与假设表面相距预定距离(Ho)处。因此能够实现如此成型的能够容易模制的加强梁。

在另一个优选实施例中，封闭结构形成飞机机身的部分。因此，允许制造飞机机身的一体化的部分，并且在部件的成本、完成期限和低重量方面具有优点。

根据结合附图的、它的对象的示意实施例的详细说明，本发明的其它特征和优点将变得显然。

附图说明

图1显示具有一体一体化的外皮的、通过复合材料制的Ω形纵向梁加强的飞机机身的部件，该飞机机身的部件与用于成型它的夹具分离。

图2显示飞机机身的部分的外皮的厚度变化的区域的详细横截面。

图3显示根据本发明的飞机机身的部件的外皮的纵向加强梁的几何形状。

图4显示根据本发明的飞机机身的部件的外皮的纵向加强梁的横截面。

具体实施方式

下面公开的本发明涉及用复合材料制的作为单个一体件的飞机机身的部件11。图1显示该部件11在根据脱模方向(demolding direction)35从夹具13脱模的过程中。

部件11是大致截头圆锥形或管状的，由外皮21和外皮内的多个Ω形纵向梁23形成。夹具13包括槽15，该槽15的形状与纵向梁23相似。

利用复合材料(例如碳纤维复合材料CFC(Carbon Fibre Composite))制造部件11的过程主要包括：第一步，Ω形纵向加强肋23以“未硬化的(uncured)”的状态布置在槽15中；第二步，复合材料层压在夹具上以成型外皮21；第三步，部件11在高压容器中加固；和第四步，部件11被脱模，从而与夹具13分离。