[发明专利]硼纤维加强结构组件

说明书

背景技术

通常将传统的客运和货运飞机配置为高或低翼飞机。在这些飞机中，机翼位于机身内的乘客或货物隔间上或下方，并且机翼被通过机翼结构盒而被附接于机身。取决于飞机是否被配置为高翼或低翼飞机，而将机身附接在机翼结构盒的顶部或底部。机翼结构盒通常非常重，因为其需要充分坚固，以承担大部分的机翼负荷并且支撑机身。也可通过机身的切出（cutout）部分而安装机翼，在该情况下，可需要机身加强/加固，以获得机身结构整体性。

设计飞机机身，以承担许多种负荷。首先，机身必须支撑飞行期间机身增压产生的环向应力。机身还必须支撑张力、压缩和剪切力，其由机身的弯曲和扭转产生，后者由用于控制飞机的飞机飞行表面的运动产生。机身也必须支撑着陆期间产生的，以及来自于外部空气压力和速度变化的力，例如飞行时机动期间，湍流期间或风切变条件下经历的那些。飞机的蒙皮部件通常承担大部分这些负荷。机身框架包括各种桁条以及舱壁，其进一步支撑蒙皮部件和飞行运行期间经历的负荷。

常使用铝单体横造机身建造大飞机。构造铝单体横造机身的一种方法包括，竖立一系列形状类似于机身横截面的框架，并且通过纵向桁条组合这些框架段，以产生机身段。然后，以铝片蒙皮覆盖该机身段，通过铆接附接，或者通过粘合剂粘合。然后，通常以紧固件结合机身段，以形成完整机身。在更大的飞机中，通常将铝龙骨附接至机身的内部地面。龙骨通常有助于加强这样的区域，其中，机翼和主起落架要求大机身切出部。

构造一段单体横造/硬壳式机身的另一种方法包括，绕旋转心轴，以加强织物布置机布置多层碳纤维加强织物。通过该方式，形成复合筒段，并且可连接一个或更多筒段/桶段（barrel section），以构造机身。织物布置机技术的例子包括自动纤维布置，自动带状布置，以及细丝缠绕。心轴提供机身段的基本形状，并且在旋转心轴上施加多层碳纤维加强织物，以形成机身段的内部蒙皮。对于一些构造一段单体横造机身的方法，通常以一层蜂窝状芯材覆盖内部蒙皮。然后，织物布置机在蜂窝状芯材上施加多层碳纤维加固织物，以形成外部蒙皮。内部蒙皮、蜂窝状芯材以及外部蒙皮一起形成蒙皮部件。对于构造一段单体横造机身的其他方法，心轴提供内部蒙皮和完整桁条的形状。将蒙皮和桁条放置在心轴上，并且同固化，以形成完整的机身蒙皮。

在此所做的公开呈现的是关于这些考虑和其他考虑。

发明内容

应明白，提供本发明内容，以通过以下详细说明进一步描述的简化形式引入概念集合。本发明内容无意用于限制所要求主旨的保护范围。

本公开的一个实施例针对层压硼复合结构构件。层压硼复合结构构件具有结构构件芯，其基本由结构构件壳围绕。结构构件芯包括在基本纵向方向定向的多层硼纤维加强层。在邻近的硼纤维加强层之间的是碳纤维加强层。一些碳纤维加强层被基本与硼纤维加强层斜向（diagonal）定向。其他碳纤维加强层被基本与硼纤维加强层垂直定向。并且其他碳纤维加强层被基本与硼纤维加强层水平定向。经配置以定义结构构件壳的至少一个外部碳纤维加强层基本围绕限定结构构件芯的硼纤维加强层和碳纤维加强层。

本公开的另一实施例针对改进的飞机机身。其中飞机机身具有中机身段，诸如具有第一末端和相对的第二末端的机身筒（barrel），以及位于两端之间的用于机翼和/或起落架的切出。以纤维加强蒙皮制作中机身段，诸如从第一端延伸至第二端的碳纤维加强塑料。在中机身段中定位龙骨（keel）形式的硼复合结构构件，其在切出（cutout）的长度上延伸，并且然后渐缩至中机身段。在一些实施例中，龙骨比中机身段更长，以便其延伸或渐缩超过第一末端或第二末端。硼复合龙骨通过加强纤维层被附接至纤维加强蒙皮的内侧或外侧。这些加强纤维层被成层布置，一些基本垂直于硼复合龙骨，而一些基本与硼复合龙骨成斜向。

而本公开的另一实施例提供组装飞机机身的方法。一个实施例的操作包括提供中机身段，诸如具有第一端和第二端的机身筒，以及提供硼加强龙骨。将硼加强龙骨固定至中机身段，以便硼加强龙骨的第一部分延伸超过中机身段的第一端。将硼加强龙骨的第一端固定至第二机身段，后者被拼接/叠接（spliced）至中机身段。

能够在本公开的各个实施例中单独实现已公开的特征、功能和优点，或者不偏离本公开的保护范围，可在其他实施例中组合。教导这些和各种其他特征，并且通过阅读以下详细说明和观察附图，将明白这些和各种其他特征。

附图说明

图1示出飞机机身的例示性中机身筒段。

图2示出例示性复合结构构件的横截面图。