[发明专利]航空器升力表面的抗扭箱的高度集成内部结构

说明书

本发明公开一种用于制造航空器升力表面的单体抗扭箱内部结构（40）的方法，所述方法包括以下步骤：a）提供一组复合材料的层压预成型件，用于形成所述抗扭箱内部结构（40），每个层压预成型件被配置用于构成抗扭箱内部结构（40）的一个部件的部分；b）在固化工具中布置所述层压预成型件，并且使组件经受高压釜一段时间以共同固化或共固化所述层压预成型件；c）在垂直方向上脱模的固化工具。本发明还提供一种航空器的升力表面，其中每个抗扭箱（13）的内部结构（40）由所述方法制造，并且上蒙皮和下蒙皮（31、33）使用机械连接装置连接到抗扭箱内部结构（40）。

技术领域

本发明涉及一种航空器升力表面的抗扭箱，并且更具体地，涉及一种具有高度集成内部结构的航空器升力表面的抗扭箱。

背景技术

航空器升力表面（参见图1a）通常由前缘11、抗扭箱13、具有控制面（襟翼、升降舵、方向舵等）的后缘15、根接头17和尖端18构造。

抗扭箱13是负责支撑所涉及的所有负载（空气动力学、燃料、动态等）的主要结构，并且包括一些结构元件。在示于图1b中的已知配置中，所述结构元件是由纵向桁条、前翼梁19、后翼梁20和横向肋37强化的上蒙皮和下蒙皮31、33，所述横向肋37连接到前和后翼梁19、20以及上蒙皮和下蒙皮31、33，以便保持抗扭箱形状和加强负载引导区域，负载引导区域将结构布置链接至结构的其余部分和用于处理控制面的致动器。

前缘和后缘11、15是负责保持航空器升力表面的整体空气动力学的形状的结构。

一方面，现有技术的前缘11（参见图1c）包括连接到抗扭箱13的前翼梁19的若干个肋21，被称为前缘肋，以及，另一方面，包括空气动力学轮廓25，其连接到前缘肋21和前翼梁19的凸缘。

类似地，后缘15包括连接到后翼梁20的后缘肋，和连接到后缘肋和后翼梁20的凸缘的空气动力学轮廓。

如今，并且特别是在航空业中，在大范围的结构元件中广泛使用具有有机基体和连续纤维的复合材料，尤其是CFRP（碳纤维强化塑料）。具体而言，可以使用碳纤维强化塑料制造构成上述抗扭箱13的所有元件。

通常情况下，分开地制造形成抗扭箱（上蒙皮和下蒙皮31、33、前和后翼梁19、20和肋37）的所有结构元件，随后借助复杂的工具通过铆钉接合，以实现由空气动力学给出的必要的公差装配和结构要求。

制造所述元件的熟知的方法采用预浸料技术。在第一步骤中，准备用于每个元件的复合预浸料板层的平坦层叠（lay-up）。然后，通过传统热成形过程获得具有所需要形状的元件的层压预成型件，在某些情况下，由于高曲率，由冲压成形过程取代热成形过程。得到所需要形状以后，在阳模或阴模工具中固化层压预成型件，这取决于所需的公差和整体制造成本。在包括分开地固化的子组件的某些元件的情形中，诸如肋37和它的垂直加强筋，需要第二固化一段时间用于共同结合所述子组件。最后，在所有固化一段时间以后，元件轮廓被修整，从而得到最终的几何形状，并且然后，通过超声波系统检查元件，以确保其质量。

使用所述方法制造抗扭箱的内部结构的成本是高的，因为对于每个元件（翼梁19、20及肋37）所述步骤应独立地进行。

此外，由于长的长度和需要将诸如翼梁19、20及肋37的全部内部元件安装并配合在一起的任务的高复杂性，与抗扭箱的装配有关的成本也很高。首先，前和后翼梁19、20被定位在装配夹具中，确保与前缘和后缘11、15连接界面。然后，使用定位在两个翼梁19、20上的垂直加强筋定位所有肋37作为参照，并且通过螺栓连接它们。由于许多肋需求，这个肋组装费时。在组装抗扭箱的内部结构以后，上蒙皮和下蒙皮31、33都定位在内部结构之上，使用铆钉将它们接合到翼梁19、20和肋37，最后阶段，封闭整体抗扭箱。