[发明专利]用于铺设复合筒形结构的系统和方法

说明书

用于铺设复合筒形结构的系统和方法。使用将复合材料施加到心轴上的层压机将复合桶铺设在可旋转心轴上。层压机被布置在心轴的相反侧上，并且当心轴在第一旋转位置中保持静止时将复合材料施加到心轴的第一区。当层压机将复合材料施加到心轴的第二区以完成铺设时，心轴被旋转到第二旋转位置，在该第二旋转位置处心轴保持静止。在铺设过程期间，第一区和第二区中的层被拼接在一起。

技术领域

本公开大体上涉及用于生产复合结构的工艺和设备，并且更具体地涉及用于铺设复合筒形结构(例如飞机机身的区段)的系统和方法。

背景技术

筒形飞机机身可以通过使用多个层压机将复合材料铺设在圆柱形心轴上来分区段制造。层压机包含在心轴上移动的数控纤维铺放头，铺设筒区段的不同部分。为了提高生产速度，在铺放头移动的同时心轴被旋转，需要铺放头移动与心轴旋转的协调。

层压机操作与心轴旋转的协调需要复杂的驱动、感测和控制装备，以便使铺放头的移动与心轴的旋转精确同步。这种精度要求增加了装备的成本和复杂性。而且，以这种方式旋转心轴所需的一些装备又大又笨重，这使得移动心轴通过狭窄空间(例如进入高压釜)更加困难。此外，上述技术并不完全有效，因为当使用两个层压机来铺设筒区段时，其中一个层压机通常经历接近100％的利用率，而第二层压机取决于第一层压机的进度并因此空转一部分时间。

因此，期望提供一种用于铺设复合筒的系统和方法，通过使用简化的、成本较低的装备克服上述缺点，同时提高铺设效率和生产量。

发明内容

本公开大体上涉及复合结构的制造，并且更具体地涉及用于铺设筒形结构(例如飞机机身的区段)的方法和设备。

根据一个方面，提供一种将复合筒铺设在心轴上的方法。该方法包括将心轴旋转到至少第一旋转位置和至少第二旋转位置中的每一个，并且在心轴旋转的第一位置和第二位置中的每一个处保持心轴静止以防旋转。该方法还包括当心轴在心轴的第一位置处保持静止时将复合材料层铺设在心轴的第一区上，并且当心轴在心轴的第二位置处保持静止时将复合材料层铺设在心轴的第二区上。该方法还包括在第二区中的层与第一区中的层之间形成拼接。

根据另一方面，提供一种将复合筒铺设在心轴上的方法。该方法包含分别将第一层压机和第二层压机布置在心轴的相反侧上，并且将心轴旋转到心轴的第一旋转位置，该第一旋转位置呈现心轴上分别在第一层压机和第二层压机的可及范围内的第一分区和第二分区。该方法包括在第一旋转位置中保持心轴静止以防旋转，并且当心轴在其第一旋转位置中保持静止时分别使用第一层压机和第二层压机在第一分区和第二分区中的至少一个中将复合材料层铺设在心轴上。该方法还包括将心轴旋转到心轴的第二旋转位置，该第二旋转位置呈现心轴上分别在第一层压机和第二层压机中的每一个的可及范围内的第三分区和第四分区。该方法还包括在第一旋转位置中保持心轴静止以防旋转，并且当心轴在其第二旋转位置中保持静止时分别使用第一层压机和第二层压机将复合材料层铺设在心轴上的第三分区和第四分区中的至少一个上。

根据另一方面，提供一种用于铺设复合筒的系统。该系统包含被配置为围绕中心轴线旋转的大致圆柱形的心轴。该系统包括分别布置在罩壳的相反侧上的第一层压机和第二层压机，其中第一层压机和第二层压机中的每一个具有可及范围并且包括被配置为在其可及范围内将复合材料施加到心轴上的层压头。该系统还包括驱动器，该驱动器被配置为将心轴围绕中心轴线旋转到至少第一和旋转位置第二旋转位置，并且在第一旋转位置和第二旋转位置处保持心轴静止。该系统还包括控制器，该控制器被配置为控制驱动器的操作以及第一层压机和第二层压机的操作，使得层压头在心轴上移动并当心轴在第一旋转位置和第二旋转位置中的每一个处保持静止时将复合材料施加到心轴上。