[发明专利]用于增加飞机结构部件的强度和韧性的方法和装置

说明书

本发明公开了增加飞机结构部件的强度和韧性的方法和装置。示例装置包括飞机的复合结构、联接至飞机的复合结构的纵梁，其中所述纵梁和所述复合结构形成纵梁圆角间隙。间隙填充物被设置在纵梁圆角间隙中，所述间隙填充物包括随机分布在间隙填充物的整个体积中的短切纤维。

技术领域

本公开大体涉及飞机的结构部件，并且更具体地涉及增加飞机结构部件的强度和韧性的方法和装置。

背景技术

飞机的机身和机翼可以包括支撑结构，如纵梁，以帮助机身和机翼在各种应力和应变条件下保持其形状。在一些示例中，每个纵梁可包括邻近机身或机翼的蒙皮的间隙。可以填充这些间隙以为纵梁组件提供强度和/或刚性。

发明内容

示例装置包括飞机的复合结构、被联接至飞机的复合结构上的纵梁，其中纵梁和复合结构形成纵梁圆角间隙。一种间隙填充物被放置到纵梁圆角间隙中，所述间隙填充物包括随机地分布在间隙填充物的整个体积中的短切纤维。

示例方法包括生成短切纤维薄片，将短切纤维薄片形成为间隙填充物以及固化由短切纤维薄片形成的间隙填充物。

另一种示例方法包括将固化的间隙填充物插入纵梁的间隙中，用蒙皮覆盖间隙填充物以形成纵梁组件以及固化纵梁组件。

附图说明

图1示出了包括机身的飞机，利用该机身可以实现本文所述的示例复合结构。

图2描绘了包括如本文所述的示例间隙填充物的示例纵梁。

图3-5描绘了本文所述的示例间隙填充物的示例制造过程。

图6描绘了表示制造图1-5的示例间隙填充物的示例方法的示例流程图。

附图未按比例绘制。相反，为了阐明多个层和区域，可以在附图中放大各层的厚度。只要有可能，在整个附图及随附的书面描述中将使用相同的附图标记来表示相同或相似的零件。如在本专利中所使用的，陈述任一零件(例如，层、薄膜、区域或板)以任何方式定位于(例如，定位于、位于、设置于或形成于等)另一部件上要么表示上述零件与另一零件接触，要么表示上述零件在另一零件上面，其中一个或多个中间零件位于其间。陈述任一零件与另一零件接触意指在两零件之间没有中间零件。

具体实施方式

飞机的机身和/或机翼可以包括支撑结构，例如纵梁，以帮助机身和/或机翼在各种应力和应变条件下保持形状和/或增加机身和/或机翼的强度。在一些示例中，纵梁被成形为使得在机身或机翼的蒙皮附近形成间隙。可以使用层压结构或单一填面填充这些间隙。然而，层压间隙填充物可能会由于层压间隙填充物及纵梁和/或蒙皮的不同热性能和机械性能而开裂。例如，纵梁可具有与层压间隙填充物不同的热膨胀率，并且间隙填充物可能会由于不同热膨胀率导致的施加在间隙填充物上的应力和/或应变而开裂。层压间隙填充物或单一填面中的开裂会削弱纵梁界面并降低加强件拉脱承载能力，这需要额外的加固和加强件层片。

在本文描述的图示示例中，纵梁包括由多向短切碳纤维填充物填充的间隙。更具体地，间隙填充物具有在间隙填充物的任何给定平面中沿多个方向取向的碳纤维。使碳纤维沿多个方向取向减轻了由于间隙填充物、纵梁和/或蒙皮的不同热膨胀率导致的施加在间隙填充物上的热应力。本文描述的示例间隙填充物减轻了热应力，特别是沿出平面方向(例如，垂直于蒙皮的平面的方向)。

在本文所述的图示示例中，复合结构(例如，飞机的机身)被联接至一个或多个纵梁用于支撑。示例纵梁也可由复合材料制成，或者在一些示例中，由铝制成。示例纵梁可以具有大约15度的边缘倒角，这可以减小负载并且改善结合零件(例如，固化后的纵梁和间隙填充物)的剥离力矩。当纵梁被联接至复合结构时，纵梁和复合结构形成纵梁圆角间隙。间隙填充物被设置在纵梁圆角间隙中以提供额外的结构加固。本文描述的示例间隙填充物包括沿多个方向取向的短切纤维。在一些示例中，间隙填充物还包括其中设置并分布有短切纤维的热固性树脂。