[发明专利]复合杆、制造方法及工具

说明书

技术领域

本发明描述了复合杆、复合杆的制造方法以及在该过程中所涉及的工具。本发明属于纤维增强塑性结构的领域，所述纤维增强塑性结构用于保持两个元件分开既定的距离、承载在所述两个元件之间的载荷的目的。

背景技术

杆是如下结构，即，通常被工程师使用以保持两个元件分开既定的（固定的或可变的）距离、承载在所述两个元件之间的载荷。金属杆和支柱是多数设计中的主要元件，其支撑结构性元件或系统元件并且确保在结构内的均一载荷分布。通常，连接结构配备有球轴承以避免力矩载荷的传递。

作为示例，仅在空客A380上就使用了多于300种的不同杆。在这些杆中，将主起落架舱门（MLGD）配件连接到机身结构的杆是相当重要的。包括门的连接路径作为这些门的关键结构，要服从于另外的安全需求。另外，在每个降落和起飞操作中，所述杆的支撑载荷是门的每次打开/关闭的循环载荷，因此，疲劳载荷是关键的。此外，MLGD和机腹整流罩被确定为雷击的高风险区域。雷击的高风险区域包括形成飞行器外壳或外部表面的所有导电部件或组件。为此，门必须与主结构电接地。因为门通过配件和杆与机身连接，所以杆必须能够传输所需的电流。目前这通过借助于金属夹附接到杆的铜搭接片来完成。

主要的技术问题在于，对于所述目的来说，当前的杆是非常重的。此外，一旦合成的两个金属体被独立地制造，则对于当前通过将所述合成的两个金属本体拧到一起而产生的制造方法存在要解决的问题。

发明内容

借助于根据权利要求1的保持两个元件分开预定距离的复合杆、根据权利要求13的用于获得中空杆结构的单次制造方法以及根据权利要求15的要在单次制造方法中使用的工具，本发明目的得以实现。在从属权利要求中限定本发明的具体实施例。

本发明的用途的范围不限于飞行器并且一般化为需要将两个元件分开预定距离、承载在所述两个元件之间的载荷的任何其它的用途，诸如铁轨、工业厂房等，本发明在第一方面陈述了一种复合杆，其中所述杆包括：

两个中空的本体，外本体和内本体，所述两个本体中的每一个均能够承受载荷，从而提供双路径承载；

一个套着另一个的这两个中空的本体向整体结构提供故障安全设计，以便满足在所述本体中的一个由于腐蚀、疲劳或意外损害而导致无法承受载荷的情况下具备双路径承载的需求；

两个杆端，在由所述两个本体组成的所述结构的每个端部处均具有一个杆端；

杆设计有充足的装备能力，以吸收在通过杆附接的两个元件中的界面点的位置公差。取决于由所述杆制成的物件的用途，这些杆必须能够借助于两个可调整的端部在长度上容易地调节若干毫米；

在结构的大致中心的内本体的内径比在边缘中的内本体的内径大；

所提出的杆的概念是如下的中空结构：与在边缘中相比，在中心中具有更大内径（以提供足够的惯性）。

其特征在于：

两个本体由复合结构制成，

为了实现更轻的杆的目的，本发明通过合成结构来替代现存的金属结构。在不同实施例中纤维增强塑性复合材料通常有两种或更多种相异的材料制成：嵌入在聚合物基体中的高强度低密度的纤维（诸如玻璃、碳以及芳纶纤维）。所述基体具有如下任务：在单个纤维之间提供应力传递、维持结构的尺寸稳定性并且保护纤维免受环境影响，同时所述纤维是承重组分。长纤维复合材料是在不同方向上具有不同特性的高度各向异性的复合材料。复合材料由若干层制成，所述每个层均包括纤维和基体组分。这些层包括彼此平行地延伸的长纤维，并且因此所述层本身再一次是高度各向异性的。这些单独层在嵌入在基体中并且例如在炉中固化的同时结合在一起。因为所述层的取向、材料和类型能够彼此不同，所以能够在优选实施例中针对最佳的强度/硬度来使纤维（层）的取向适合。纤维复合材料的刚性和强度性能很大程度上由纤维材料和层取向例如从非定向层压板（所有纤维顺着相同的方向）到准各项通向层压板（在每个方向上延伸相同量的纤维）的选择来决定。需要详细的分析以确保这些材料的完全的性能益处被并入在杆的任何结构设计中。在单个方向上的加载越占优势，用于杆的复合材料的适用性就越好；

并且在所述两个本体之间，所述杆包括导体材料，优选地至少一层铜箔。

为了满足必须和金属制结构一样有效地将电能传导过纤维结构的需求，在不同实施例中，所述杆借助于导体材料诸如铜箔层而设有良好的电流返回路径。

在第二方面中，本发明陈述了用于获得中空杆结构的单次制造方法，所述方法包括下列步骤：

在心轴上进行内本体的绕丝；