[发明专利]具有集成传送元件的复合航空航天结构

说明书

技术领域

本公开涉及具有集成传送元件的复合航空航天结构。更具体地，本公开涉及具有集成的配线、空气导管或管道的复合发动机壳体或飞机体部件。

背景技术

航空航天应用将复合材料越来越多地用于诸如气体涡轮发动机和飞机体结构的部件上。复合结构提供了限定腔体的结构构件。在复合结构的制造之后，其他部件被布置在腔体中。通常，多个传送元件被固定到复合结构的外部以传送例如电力、液压流体或空气。外部线束和管道需要支架和紧固件来将部件固定到复合结构。其他部件也可被安装在复合结构上并且连接到这些传送元件。

发明内容

一种用于航空航天应用的复合结构包括结构性构件，其具有多个复合层，其提供纵向延伸的腔体。传送元件布置在所述层之间并且与所述层集成。在一个示例中，所述结构性构件提供气体涡轮发动机导管或飞机体部件。

可通过在型模上提供第一复合层来制造复合结构组件，所述型模对应于腔体。将第二型模沿所述第一层定位，在一个示例中，所述第二型模可以是传送元件。将第二复合层放置在所述第二型模和所述第一复合层上以提供具有集成的传送元件的复合结构性构件。

附图说明

通过在结合附图考虑时参照以下详细描述，可进一步理解本公开，在附图中：

图1是根据本公开的示例性复合结构的示意图。

图2是包括了复合发动机导管的气体涡轮发动机的示意图。

图3是根据本公开的示例性发动机导管的透视图。

图4是图3所示的发动机导管沿线4-4截取的剖面图。

图5是图3所示的发动机导管的一部分的局部剖面图，其具有固定到连接器的传送元件，该连接器安装在发动机导管上。

图6是飞机体（airframe）的示意性剖面图。

图7是复合机身（fuselage）的剖面图，其具有电线作为传送元件。

图8是机身的剖面图，其具有空气导管作为传送元件。

图9是机身的剖面图，其具有管道作为传送元件。

图10是制造复合结构性组件的方法的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出了复合结构10。复合结构10包括结构性构件11，其具有固定到彼此的多个复合层12。结构性构件11可以是气体涡轮发动机导管、壳体或飞机体部件，例如机身、地板、墙壁或吊挂箱，其通常大致纵向地延伸以提供纵向延伸腔体13，其他部件安装在腔体13中。在一个示例中，腔体13的形状通常为圆柱形。

复合层12例如包括嵌入有机基体或树脂中的高强度纤维（例如碳纤维）。在制造过程期间，传送元件14（例如电线、空气导管、缆线、光纤器件、管道或液压管线）以任何期望的取向嵌入或形成在复合结构10中，以使传送元件14与结构性构件11集成。系统15连接到传送元件14，使得与结构性构件11集成的传送元件14与系统15连通。

在一个示例中，图2示出了一种类型的气体涡轮发动机16。发动机16包括风扇区段18、压缩机区段20、燃烧器区段22和涡轮区段24。增强器区段26布置在涡轮区段24和喷嘴28之间。增强器区段26包括发动机导管30，其在该示例中是复合结构。然而应当理解的是，发动机导管30还包括芯或风扇箱以及发动机舱。如图2所示，发动机导管30通常包括固定到发动机导管30并由发动机导管30支撑的线束、流体管道和其他部件。

图3-5将发动机导管的一种替代设计更详细地示出为复合结构110，其具有一个或多个内部嵌入的传送元件114。复合结构110形成了腔体113，腔体113在一个应用中提供了增强器的热区周围的冷却导管。在该示例中，传送元件114对应于嵌入在复合结构110的复合层112之间的电线或光纤器件。在一个示例中，电线114是裸露的并且不具有任何单独的绝缘，使得复合层112充当电线114的绝缘。电线114延伸穿过结构性构件112的外表面，如图5最佳示出的。电线114（每个电连接可使用多个电线以提供冗余度）与第一连接器32电连通，第一连接器32是支架36的一部分，支架36固定到复合结构110的外部。在该示例中，具有第二连接器34的系统115固定到支架36并且连接到第一连接器32。

图6示出了飞机体部件37。飞机体部件37可包括多个复合结构，例如具有地板40和墙壁42的机身38。吊挂箱44固定到机身38并且也可由复合材料构造。机身38和吊挂箱44可包括集成导管46、146或管道48、148。