[发明专利]用于生产大致壳状的部件的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于采用具有至少一个局部增强区和至少一个加强元件的碳纤维增强合成材料生产大致壳状的部件的工艺。尤其，本发明涉及一种用于生产飞行器及其他的机身外壳、机翼外壳、垂直或水平安定面的工艺。

背景技术

然而，本发明在原理上可以用于生产纤维复合结构中的任何所需形状，所述结构具有至少一个增强元件并需要至少一个用于局部载荷引入区域的局部增强区。

公知地，已经由加强元件加强的壳状部件部分地设置有局部加厚部分(下文称作加强板(doubler))，以便吸收在部件结构的单个部分中的高载荷密度和在整个结构上分配这些载荷。在该上下文中，绘出内部和外部加强板之间的差别。

内部加强板用于例如设置有加强元件的部件的内侧，并因此对于部件的外部轮廓没有影响。在该情况下，加强元件必须超出(run over)加强板，即加强板和加强元件被上下设置。

然而，从技术实现的角度，仅仅能够以相当大的费用超出加强板。尽管通常加强元件可以以适度的偏移生产，但是整合表示在制造过程中频发的复杂性原因。

作为内侧上的内部加强板的可选方案，加强板能够被置于部件的外侧。这具有内侧的复杂的内部结构(增强元件、柱梁、肋条等)，不会产生不利的影响。然而，外侧不再具有所需的轮廓，这对例如在飞行器结构情况下的航空动力学具有负面的影响。

另外，外部加强板的使用涉及多个制造缺陷。如果加强板被集成在制造装置中，则对于加强板的任何改变必须对制造装置进行相应的调整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简化具有至少一个局部增强区和至少一个加强元件的大致壳状的部件的生产的工艺，所述局部增强区朝向内侧(朝向纵梁侧)建立，在所述工艺中，从现有技术中获知的缺陷不会出现。

该目的通过根据权利要求1所述的用于采用具有至少一个局部增强区和至少一个加强元件的碳纤维增强合成材料生产大致壳状的部件的工艺，所述工艺包括以下步骤：

在最多部分固化过的壳体表层上安置至少一个已经过固化的加强板，以形成局部增强区；

应用至少一个经过固化的加强元件；以及

将最多经过部分固化的至少一个连接角钢相对至少一个加强元件至少在至少一个加强板的区域中安置；以及

固化壳体表层和连接角钢托架。

已经进行了精加工的经过固化的加强板，被定位在需要加强板进行增强的位置上的未经固化的壳体表层或表层层压材料(laminate)。在该情况下，加强板可以以制造工艺和不同于表层层压材料的材料进行生产，且然后被应用于壳体表层。跟随其后的是由经过固化的加强元件或纵梁以及在该状态下可延展的和弹性的未经固化的连接角钢托架。最终步骤是固化，以便完成设置有加强元件和增强区的大致壳状部件。

根据本发明的工艺具有多个优势：

●在一个固化周期内制造复杂的大尺寸的壳状部件；

●壳状部件的良好的机械性能；

●对于加强板的几何结构、任何载荷改变(在不影响壳体和纵梁的加工几何结构的情况下影响加强板的尺寸)和坡角等具有较高的灵活性；

●加强板被独立地制造，导致铺设壳体表层的工艺不因小的加厚部分而减慢；

●经过固化的加强板可以在很窄的公差内进行制造和/或加工，将具有较大的材料厚度的区域的厚度公差减小到壳体表层或表层层压材料的厚度公差；

●独立制造的加强板可以采用实质上任何需要的材料和层压材料结构的组合进行预加工，并可以在安装之前独立地进行加工和测试。这允许涉及待减小的总体壳状部件，尤其是在大壁厚的情况下。

优选地提供在至少一个加强板的区域中的至少一个加强元件在应用到壳体表层上之前与至少一个加强板的轮廓相匹配。出于该目的，加强元件例如可以设置有用于容纳加强板的凹槽。轮廓的匹配可以通过加工(例如铣、磨、激光切割及其他)实现。

加强元件在原理上可以为任意合适的形状。然而，在优选的实施例中，加强元件采用增强型异型截面形成，尤其是，T异型截面(profiled section)、双T异型截面、L异型截面、Z异型截面、矩形异型截面及其他，以使得稳定性特别高，而增强元件可以如同由测量仪器制成的材料那样，通过挤压成型等以低成本制造，挤压制成的型材被切割成所需长度。

根据另一个实施例，壳体表层、至少一个加强元件、至少一个加强板和/或至少一个连接角钢托架采用纤维增强合成材料制成，尤其是采用由可固化的环氧树脂预浸的碳纤维增强材料。作为以可固化的环氧树脂浸泡的碳纤维增强板状结构的该所谓的预浸材料，简化了生产并减少了所需时间。