[发明专利]具有减小的交叉层角度的复合层压板

说明书

本发明的名称是具有减小的交叉层角度的复合层压板。复合层压板包括用于相对于主要载荷方向的纵向强度的第一多个层的增强纤维，和相对于主要载荷方向以角度±β取向的第二多个增强纤维，其中β在15度和35度之间。

背景技术

设计商用飞机的复合机翼在正常运行条件下（此处的弯曲载荷是主要的）用于弯曲强度和刚度。由复合材料——例如碳纤维增强塑料（CFRP）制成的机翼蒙皮可以包括多层相对于主要载荷方向以0度取向的用于弯曲强度的增强纤维。

机翼蒙皮还可以包括多层以90度（相对于主要载荷方向）取向的用于弯曲刚度的增强纤维。这些90度纤维还可以增加横向强度和承载强度。

机翼蒙皮也可以设计用于损伤容限(damage tolerance)。可以增加多层以+45度和-45度（相对于主要载荷方向）取向的增强纤维以抑制当蒙皮蒙受大的穿透损坏和纤维被破坏时可能会出现的纵向蒙皮分裂。这些±45度纤维还可以增加剪切强度、抗扭强度和弯曲刚度。

每层增强纤维都增加了机翼蒙皮重量。因为重量增加，使得燃料成本和其它飞机运行成本也增加。

存在降低机翼蒙皮的重量而不损害弯曲强度、弯曲刚度和损伤容限的挑战。

发明内容

根据本文的实施方式，复合层压板包括用于在主要载荷方向中的纵向强度的第一多个层的增强纤维，和以相对于主要载荷方向的角度±β取向的第二多个增强纤维，其中β在15度和35度之间。

根据本文的另一个实施方式，具有主要载荷方向的结构包括层压复合板，该层压复合板包括相对于x轴以角度+α和-α取向的多个层的α纤维，和相对于x轴以角度+β和-β取向的多个层的β纤维。角度β在15度和35度之间，并且角度α为0度或在2度和12度之间。

根据本文的另一个实施方式，复合箱形梁包括加固的亚结构、覆盖亚结构的一侧的第一层压板、和覆盖亚结构的相对侧的第二层压板。每个板都包括相对于亚结构的纵轴以15度和35度之间的角度取向的第一多个增强纤维。

根据本文的另一个实施方式，形成具有x轴的板的方法包括形成层叠置件，该层叠置件包括相对于x轴以角度±α取向的第一多个增强纤维，和相对于x轴以角度β取向的第二多个增强纤维，其中β在15度和35度之间，并且α为0度或在2度和12度之间。

这些特征和功能可以以各种实施方式单独实现，或者可以与其它的实施方式组合实现。实施方式的进一步的细节将参考以下描述与附图可见。

附图说明

图1A是增强纤维层和层坐标系统的图示。

图1B是包括相对于板的x轴以不同的角度取向的增强纤维层的复合层压板的图示。

图2是不同的纤维角度对复合层压板的整体强度的影响的图示。

图3是在一组复合试样上进行的大切口拉伸实验的一般结果的图示，该实验由申请人进行。

图4是在一组复合试样上进行的填充孔拉伸实验的一般结果的图示，该实验由申请人进行。

图5是形成复合层压板的方法的图示。

图6是增强纤维的层叠置件的图示。

图7是包括复合层压板的箱形梁的图示。

图8是包括复合层压板的不同的梁的图示。

具体实施方式

参考图1A，其示出了增强纤维12的层10和层坐标系统。该层坐标系统包括1轴、2轴、和3轴。纤维12是单向的，并且沿着1轴延伸。2轴与1轴位于平面内，但垂直于1轴。3轴位于1轴和2轴的平面外，但垂直于1轴和2轴。层10具有沿着1轴的非常强的方向，并且其具有穿过纤维（沿着2轴和3轴）的非常弱的方向。