[发明专利]一种用于制造飞机结构部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造具有第一部件和连接到第一部件的第二部件的纤维复合材料的飞机结构部件的方法，特别是注入(infusion)方法。

背景技术

飞机结构部件可以是例如机身壳或机翼罩壳，其中第一部件可以是蒙皮元件，第二部件可以是连接到蒙皮元件以支撑蒙皮元件的支撑元件，例如纵梁。通常该方法可包括以下步骤。

提供由干纤维预制件制成的半成品第一部件。半成品第一部件具有第一连接表面。此外，提供由干纤维预制件或硬化纤维基体复合材料制成的半成品第二部件。半成品第二部件具有用于连接到半成品第一部件的第一连接表面的第二连接表面。半成品第一和第二部件的干纤维预制件优选涉及没有用基体材料预浸渍(preimpregnated)的纤维。半成品第二部件的硬化纤维基体复合材料优选涉及至少部分硬化或半硬化的纤维基体复合材料，即其可以是但不必须是如在成品飞机结构部件中那样的已经硬化的。

随后，通过将半成品第一部件抵靠半成品第二部件放置，使得第一连接表面靠在第二连接表面上，制备半成品飞机结构部件。即，半成品飞机结构部件包括在它们的连接表面处彼此抵靠的半成品第一部件和半成品第二部件。

作为下一步骤，通过半成品飞机结构部件，特别是通过半成品第一部件和半成品第二部件，并且在半成品第一部件和半成品第二部件之间注入基体材料，特别是注入树脂，使得干纤维预制件和在半成品第一部件和半成品第二部件之间的界面被浸泡或填充基体材料。基体材料的注入优选通过施加到密封环境的真空来实现，所述半成品飞机结构部件暴露于所述密封环境。密封环境在由封闭工具(优选地在两个或更多个工具部件之间)封闭的空腔中或在真空袋(优选地与在其一侧开口的工具结合使用)中形成。用于供应基体材料的入口包括在所述工具中或所述真空袋中，使得所述真空通过所述空腔或真空袋中的环境并且因此通过半成品飞机结构部件而抽吸通过所述入口供应的基体材料。

然而，代替或除了利用所述由真空通过密封环境抽吸基体材料之外，所述基体材料也可以在压力下注射(injection)到所述环境中。因此，在本发明含义内的“基体材料的注入”的表述还包括基体材料的注射。此外，在本发明含义内的“基体材料的注入”的表述包括基体材料的其它注入方式，例如薄膜注入，其中基体材料的薄膜放置在干纤维预制件之上或旁边，其随后被熔化，使得液态或粘性的基体材料流过预成型件。

随后，半成品飞机结构部件被固化，优选通过施加一定温度，例如，在烘箱中，或通过施加一定的温度和一定的压力，例如在高压釜中或在加热的工具中。以这种方式，获得了具有硬化并彼此牢固连接的第一部件和第二部件的成品飞机结构部件。也有可能在注入基体材料之前将半成品飞机结构部件预热到特定温度并且经过一定时间。

这种通常称为树脂传递模塑(RTM)或树脂注入(RI)方法的方法是本领域已知的，并且通常用于制造纤维复合材料的飞机结构部件。在半成品第一部件和半成品第二部件之间的连接是通过基体材料建立的，所述基体材料通过半成品第一部件和半成品第二部件和在它们之间注入且随后硬化。

然而，对于一些特定的飞机结构部件，需要在第一部件和第二部件之间的特别强的连接，使得期望甚至加强第一部件和第二部件之间的连接。这是例如当支撑元件连接到蒙皮元件时的情况，其中需要在尽可能低的结构重量下的特别强的连接。这种飞机结构部件可以是例如机身壳或机翼罩壳。加强在支撑元件和蒙皮元件之间的连接的最简单的方式是增加支撑元件的凸缘部分，从而增加在支撑元件和蒙皮元件之间的连接表面。然而，为了优化飞机结构部件以获得最小重量，支撑元件的凸缘部分应该尽可能短。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于制造具有第一部件和连接到第一部件的第二部件的纤维复合材料的飞机结构部件的方法，其中改进了在第一部件和第二部件之间的连接，而同时飞机结构部件的重量没有显著增加。

该目的是这样实现的，在注入基体材料通过半成品飞机结构部件之前，在半成品第一部件的第一连接表面和半成品第二部件的第二连接表面之间施加用于在固化的飞机结构部件的第一部件和第二部件之间辅助粘附的中间层。中间层可以具有不同的形式和组成，并且可以分布在整个第一和第二连接表面上，或者可以仅在特定位置提供。在任何情况下，中间层影响第一和/或第二部件的基体材料和/或纤维结构，使得在第一和第二连接表面之间的粘附被改善。以这种方式，第一和第二连接表面可以形成得更小，而不削弱在第一部件和第二部件之间的连接，使得可以节省飞机结构部件的相当大的重量。