[发明专利]纤维增强复合材料翼型件结构

说明书

本发明公开了适于形成翼型件的复合材料部件、形成翼型件的方法、翼型件、飞行器机翼和成形夹具。该方法涉及：形成片层的平坦的叠层片材(1)，该片材待被绕叠层的中央前缘区域(6)折叠成翼型件形状，将定形状为翼梁的一个或更多个片层的叠层(9、10)施加到平坦的叠层(1)上，对附接有翼梁的叠层(1)进行部分固化，在成形夹具(19)中绕前缘区域(6)对所得到的部分固化的复合材料部件(30)进行折叠使得片材的相对边缘(4、5)会合以作为翼型件(35)的后缘(36)，夹紧关闭的夹具(19)且在成形夹具(19)中对复合材料部件(30)和粘合剂进行固化以形成最终的翼型件(35)。

技术领域

本发明涉及纤维增强复合材料翼型件结构以及用于制造这种结构的方法和夹具。具体地，本发明涉及适于形成翼型件的复合材料部件、翼型件、飞行器机翼、形成翼型件的方法和用于形成翼型件的成形夹具。

背景技术

众所周知，将复合材料翼型件蒙皮和箱型部段铺设在精确定形的模具中并且在精确定形的模具中再次将这些部段形成为完整的翼型件部段或部分的翼型件部段。

这种已知的生产方法是耗时且昂贵的，需要制造昂贵的工具来形成具有所需的精度和再现性的翼型件部段。

本发明的目的是更有效或成本更低廉地生产纤维增强复合材料的翼型件结构。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于形成翼型件的复合材料部件，该部件包括：大致平坦的纤维增强塑料复合材料的片材，该片材具有翼型件的翼展方向上的长度和翼型件的翼弦方向上的宽度，该片材上限定有空气动力学表面和相对的反向表面，该片材在宽度方向上被分成中央前缘区域和一对表面区域，所述一对表面区域各自与片材的侧缘邻接；以及翼梁，该翼梁由另外的纤维增强塑料复合材料的片材形成，该翼梁粘附至第一所述表面区域的反向表面，其中，片材定形状成被折叠成使得侧缘彼此大体上共同延伸为翼型件的后缘，其中，中央区域适于在折叠时被形成为翼型件的弯曲的前缘，并且其中，因此，翼梁定形状成在折叠时与第二所述表面区域的反向表面接触且由此在使用中对翼型件的两个表面区域进行支承。

前缘区域的横截面可以比至少一个表面区域的横截面薄以便于部件的弯曲，并且前缘区域可以具有小于一个表面区域或两个表面区域的横截面厚度70％的横截面厚度，优选地小于55％且更优选地小于15％。

前缘区域可以在前缘区域中包括比一个表面区域或两个表面区域更大比例的沿翼展方向定向的增强纤维。该特征可以再次便于部件的弯曲。在一个示例部件中，沿翼展方向定向的纤维与相对于翼展方向成角度的纤维以大致相同的方式交替。

该部件的至少一部分可以由“预浸”材料形成，其中，被供给的纤维增强材料片层已经浸渍有基体材料。“预浸”是一个众所周知的术语，该术语用于描述一层或更多层纤维增强材料比如碳纤维垫、经塑料基体材料比如环氧树脂预浸渍的单向纤维或多轴纤维。根据本发明便于使用的是无纺织布片层缝合在一起的单向缝合片层或预浸无皱褶织物(NCF)。

翼梁可以包括第一肢部、第二肢部和第三肢部，该第一肢部附接至第一表面区域的反向表面，第二肢部在部件折叠成翼型形状时定形状成在第一表面区域与第二表面区域之间延伸，第三肢部定形状成与第二表面区域的反向表面共同延伸且附接至第二表面区域的反向表面上。

第二翼梁可以被施加到叠层的表面区域的反向表面上，由此，所述第一翼梁和第二翼梁被定位成分别形成翼型件的前翼梁和后翼梁。

根据本发明的第二方面，提供了一种由根据第一方面的复合材料部件形成的翼型件。

翼型件可以被用于任何期望的情况，并且可以呈现例如飞行器机翼、用于飞行器机翼的副翼或其他控制表面、水平尾翼或竖向尾翼、直升机旋翼、螺旋桨、风机叶片或翼帆的形式。翼型件的规模将取决于所需要的应用并且可以例如通过所使用的翼梁的数量和每个翼梁的形式被修改。可以设想，例如，非常小的翼型件可能仅需要一个翼梁，然而较大的翼型件比如机翼可能需要三个翼梁或更多个翼梁。