[发明专利]用于未硬化机身部件的复合组件

说明书

本发明涉及用于未硬化机身部件的复合组件。提供了用于制造用于飞行器机身段的预制件的系统和方法。该方法包括：使一系列弓形芯轴段(112)在工艺方向上推进通过组装线；经由桁条铺放工位将桁条预制件铺放到弓形芯轴段(112)上；将所述一系列弓形芯轴段(112)合并成组合芯轴；以及将纤维增强材料铺设到组合芯轴和桁条预制件上。

技术领域

本公开涉及制造领域，具体地，涉及飞行器机体的制造。

背景技术

诸如跨度超过几米(即，几十英尺)的大型复合零件在工厂车间内占据大量空间。用于这些零件的预制件被铺设在固定工作间中的铺设芯轴上。工作间包括自动纤维铺放(AFP)机器，其包括大机器人臂的大型末端执行器。末端执行器继续横越工作间并且逐丝束添加纤维增强材料。因此，单独的AFP机器单独地根据优化的铺设图案横越整个铺设芯轴。

WO2006/001860在摘要中陈述公开了用于飞行器机身的复合段以及用于制造这些段的方法和系统。根据本公开的一个实施方式配置的复合段包括蒙皮以及至少第一和第二加劲肋。蒙皮可包括围绕轴线形成延伸360度的连续表面的多个单向纤维。第一加劲肋可包括结合到蒙皮的内表面的第一凸缘部分以及向内并远离蒙皮的内表面突出的第一凸起部分。第二加劲肋可包括结合到蒙皮的内表面的第二凸缘部分以及向内并远离蒙皮的内表面突出的第二凸起部分。根据一个实施方式的制造机身段的方法包括将多个未固化加劲肋定位在芯轴组件上。该方法还可包括围绕芯轴组件上的多个未固化加劲肋施加多个纤维束。

EP2857186在摘要中陈述公开了一种制造包括蒙皮部分和背衬结构的纤维复合部件的方法。最初，准备并定位单件泡沫体或多零件泡沫体的零件，其包括朝着泡沫体的第一侧开放的至少一个凹陷。在泡沫体或其零件的定位之前、期间或之后，用于背衬结构的刚化元件或者用于形成刚化元件的预制件或第一半成品至少部分地布置在凹陷中。提供蒙皮部分或用于形成蒙皮部分的第二半成品，并在区域中与其第一侧的泡沫体并与刚化元件或预制件或第一半成品接触，使得蒙皮部分或第二半成品至少部分地抵靠泡沫体铺放并且刚化元件或预制件或第一半成品相对于蒙皮部分或第二半成品定位。进一步处理蒙皮部分或第二半成品以及与之接触的刚化元件或预制件或第一半成品，使得获得蒙皮部分和刚化元件互连的纤维复合部件。该公开另外涉及一种用于飞行器或航天器的纤维复合部件和结构部件。

WO2008/133748在摘要中陈述一种制造一件式复合机身段的方法，其使平面外纤维扭曲最小化。这通过制造环向方向上的热膨胀系数充分大于铺设的复合铺层组件的芯轴来实现。由于环向方向上的热膨胀系数的这种差异，随着芯轴在固化期间径向膨胀，铺设的复合铺层组件被周向拉伸，从而消除或减少平面外纤维扭曲。同时，芯轴和正在制造的零件应该在纵长方向上具有基本上相同的热膨胀系数。随着芯轴的外表面的周长增加，内铺层的周向增强纤维被拉伸，而外铺层的周向增强纤维的周长减小，因此不形成波浪或褶皱。

因此，目前用于制造大型复合零件的技术需要大量时间以便于对铺设芯轴进行转位，然后铺设预制件。因此，期望的是有一种考虑了上面讨论的至少一些问题以及其它可能的问题的方法和设备。

发明内容

本文所描述的实施方式提供了用于制造预制件的组装线系统和技术，预制件将被硬化成飞行器机体的机身段。这些系统包括布置在铺设芯轴行进的工艺方向上的工位。铺设芯轴沿着工艺方向继续以随其行进接收附加纤维增强部件，直至在铺设芯轴处制造出用于机身段的完成预制件。通过在组装线的工位上再分铺设和压实操作，总制造速度快速增加而无需专用机器。此外，这种布置确保了层压体的运输包括可进行铺设、压实和其它操作的增值时间。

一个实施方式是一种用于制造用于飞行器机身段的预制件的方法。该方法包括：使一系列弓形芯轴段在工艺方向上推进通过组装线；经由桁条铺放工位将桁条预制件铺放到弓形芯轴段上；将所述一系列弓形芯轴段合并成组合芯轴；以及将纤维增强材料铺设到组合芯轴和桁条预制件上。