[发明专利]用于抗扭盒的复合式翼肋及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于构造抗扭盒的翼肋的构型和制造方法，该抗扭盒用于飞行器机翼、垂直尾翼(VTP)或水平尾翼(HTP)。

本发明的目的是提供一种抗扭盒翼肋，该抗扭盒翼肋可以作为整合其所有部件的单个本体而获得，使得该抗扭盒翼肋的重量、组装时间和成本被降至最低。

本发明的另一目的是一种基于复合材料的制造过程，该制造过程允许以一步法、即通过仅一个固化周期来制造抗扭翼肋。

背景技术

通常，多翼肋式抗扭盒由前翼梁、后翼梁和多个翼肋形成，所述多个翼肋沿横向布置并且配装至前翼梁和后翼梁，使得一起形成盒状构型。例如，HTP的其他部件、比如前缘和后缘以及通过纵梁从内部增强的上蒙皮面板和下蒙皮面板配装至抗扭盒。通常，所有的这些部件由复合材料比如碳纤维增强塑料(CFRP)制造。

翼肋的主要功能是提供抗扭刚度，由此纵向地限制蒙皮和纵梁以使屈曲载荷离散，维持空气动力表面的形状，并且支持由致动器配件、支承轴承以及直接紧固至前翼梁和后翼梁的类似装置所引起的局部载荷引入。

通常，抗扭盒翼肋的构型为C形翼肋、L形翼肋、平坦腹板式翼肋、双C形翼肋和桁架式翼肋。

图1示出了由C形截面的一体式翼肋构成的C形翼肋1，该C形翼肋1具有腹板2和分别位于C形翼肋1的上边缘和下边缘中的凸缘3。该C形翼肋1通过其凸缘3连接至蒙皮，并且该C形翼肋1借助于附加部件比如托架(未示出)连接至翼梁。该翼肋1设置有用以接纳上盖的纵梁和下盖的纵梁的多个“鼠”洞5。

图2示出了由L形截面的一体式翼肋构成的L形翼肋，该L形翼肋具有腹板2和仅位于L形翼肋的上边缘和下边缘中的一者中的凸缘3。该L形翼肋通过其凸缘3连接至一个蒙皮，并且该L形翼肋通过使用托架4固定至其他蒙皮。该翼肋也通过托架连接至翼梁。

图3示出了由不具有凸缘的平坦腹板2构成的平坦腹板式翼肋。该翼肋借助于角形件或T形成型件或者经由连续凸缘6(所谓的成型件)固定至蒙皮。该翼肋1通过托架5连接至翼梁。

图4示出了双C形翼肋，该双C形翼肋是通过将腹板与腹板、即两个C形部分1、1’联接在一起而获得的。该类型的翼肋至蒙皮的附接通过整体式凸缘3、3’来实现。该翼肋通过托架(未示出)连接至翼梁。

图5示出了桁架式翼肋，该桁架式翼肋包括上成形件和下成形件7、7’、若干斜支柱8以及前T形成型件和后T形成型件9、9’，其中，借助于机械连接件(通常通过螺栓连接或铆接)来连接成形件。支柱由碳纤维增强塑料制成，成形件是碳纤维增强塑料的或金属的。从图中可以看出需要大量紧固连接件的此类型翼肋的复杂性。

此外，不同的翼肋腹板构型比如多重加强的平坦腹板或孔减轻型腹板可以用于图1至图5的先前所描述的翼肋中的任何翼肋。

图6示出了多重加强的腹板构型，该腹板构型由下述腹板2构成，该腹板2通过位于腹2的平坦表面上的竖向加劲件10而增强。腹板允许可变的厚度尺寸，加劲件被单独制造并且随后结合或铆接至腹板2。

图7示出了孔减轻型翼肋腹板构型，该孔减轻型翼肋腹板构型由具有带啮合式凸缘的减轻孔11的腹板2构成。平坦腹板可以根据需要通过位于位于每两个孔之间的竖向加劲件10(图7B)而增强。该构型还允许每两个加劲件之间的不同的腹板厚度。

可以注意到，现有技术的翼肋的经典构型包括不同的部件，这些不同的部件必须单独制造且随后组装在一起，因此当前的制造方法是耗时且昂贵的。

发明内容

在所附的独立权利要求中限定了本发明，并且本发明通过提供下述抗扭盒翼肋设计克服了现有技术的上述缺点，该抗扭盒翼肋设计允许制造作为整合其所有元件的单个本体的过程，使得晶格结构和凸缘可以以一步法由单个碳纤维增强塑料预制件制造。

因此，本发明的一方面涉及一种复合式翼肋，该复合式翼肋通过使层堆构成的单个预制件成型为单个本体而获得。该翼肋包括具有大致矩形构型的外框架，该外框架具有外框架轮廓和内框架轮廓，该外框架轮廓具有凸缘使得该翼肋优选地具有C形截面形状、I形截面形状或平坦的截面形状。

优选地，该翼肋包括多个斜桁架，所述多个斜桁架在由内框架轮廓限定的区域内形成Z字形式样，该翼肋还包括位于桁架的相对两侧处的凸缘以及位于所述内框架轮廓处的凸缘。

本发明的翼肋可以以一步法(仅一个固化周期)制造为单个件，从而将翼肋的所有元件——比如桁架、翼肋脚部和翼梁接合凸缘以及桁架稳定凸缘——整合为同一单个件的一部分。