[发明专利]复合材料帽形加筋件、复合材料帽形加筋压力腹板及其制造方法

说明书

技术领域

本公开大体涉及复合材料材增强支撑结构，并且更具体地，涉及复合材料帽型加筋件构造以及形成例如用于飞行器的复合材料帽型加筋压力腹板中所使用的方法。

背景技术

复合材料结构被用在各种广泛的应用中。在飞行器构造中，使用越来越多数目的复合材料以形成机身、机翼、尾部和其它部件。例如，飞行器机身结构，例如隔板和压力舱面（pressure deck）可以由包括复合材料压力腹板或蒙皮壁板的复合材料加筋壁板结构形成，增强加筋件可以连接或结合至复合材料压力腹板或蒙皮壁板上，从而改善复合材料压力腹板或蒙皮壁板的强度、刚度、抗弯曲力和稳定性。可以配置连接或结合至复合材料压力腹板或蒙皮壁板的增强加筋件以承受各种负载。

与此类复合材料压力腹板或蒙皮壁板一起使用的已知增强加筋件可以包括工字梁加筋件（具有工字型横截面的梁）。然而，用此类已知工字梁加筋件增强的已知工字梁加筋复合材料板可以在工字梁加筋件半径填料（radius filler），即“条状物”（noodle）的部分中，或者在与条状物区域的增强加筋件连接法兰的共同的半径处经受高拉脱负载（pull-off load）。如本文所使用地，“拉脱负载”指在复合材料组件部分连接或结合至例如复合材料压力腹板或蒙皮壁板的结构的地方，被施加至例如施加至增强加筋件的复合材料组件部分的剪切负载和/或力矩，这样剪切负载和/或力矩可以引起增强加筋件从已连接的结构中分层或分离。如本文中所使用地，“半径填料条状物”指具有用来填充例如增强加筋件的复合材料组件部分的弯曲件半径所留下的缝隙并且具有三角形横截面的复合材料或粘合/环氧材料。

为了降低由于高拉脱负载而从复合材料压力腹板或蒙皮壁板中分层或分离工字梁加筋件的可能性，在工字梁加筋件连接或结合至复合材料压力腹板或蒙皮壁板的位置或接合处，需要大量的附加半径填料元件、紧固件和/或角度固定件（angle fitting）。此类半径填料元件、紧固件和/或角度固定件可以给这些位置或接合处提供附加的结构增强，并且分配剪切负载和/或力矩，从而降低在工字梁加筋件的半径填料或条状物部分中发生分层的危险。

然而，使用如此大量的附加半径填料元件、紧固件和/或角度固定件可以导致生产时间、增加部件数量和费用、增加安装和维修部件的劳力和制造成本的增加，并且总体上增加了结构的复杂性。此外，使用需要机械紧固到增强加筋件或复合材料压力腹板或蒙皮壁板上的紧固件或角度固定件，需要在复合材料或结构中形成适当尺寸的孔。这进一步需要使用专门的工具，从而在复合材料或结构中形成此类孔。此类专门的工具可以进一步导致劳力和制造成本的增加。

因此，在本领域内需要与已知构造、结构和方法相比提供优点的改进的复合材料加筋件和改进的复合材料加筋结构，以及制造相同物的方法。

发明内容

对于改进的复合材料加筋件和改进的复合材料加筋结构以及制造相同物的方法的这种需要被满足。如下面具体实施方式所讨论地，改进的复合材料帽型加筋件和改进的复合材料帽型加筋结构以及制造相同物的方法的实施例可以提供与已知构造、结构和方法相比的更显著的优点。

在本公开的实施例中，提供了复合材料帽型加筋件。复合材料帽型加筋件包括具有第一侧和第二侧的复合材料帽型部分。复合材料帽型加筋件还包括联接至复合材料帽型部分的多个复合材料加筋层片。多个复合材料加筋层包括联接到复合材料帽型部分第一侧上的主体层片、联接到主体层片上的缠绕层片（wrap ply）以及联接到主体层片和缠绕层片上的基层片。复合材料帽型加筋件还包括联接到复合材料帽型部分并且布置在多个复合材料加筋层片之间的成对半径填料条状物。复合材料帽型加筋件还包括联接至复合材料帽型部分第二侧上的外部层片。

在本公开的另一个实施例中，提供了复合材料帽型加筋压力腹板。复合材料帽型加筋压力腹板包括未固化的复合材料压力腹板。复合材料帽型加筋压力腹板进一步包括结合到未固化复合材料压力腹板上的复合材料帽型加筋件。复合材料帽型加筋件是预先固化的，并且进一步包括具有第一侧和第二侧的复合材料帽型部分。复合材料帽型加筋件进一步包括联接到复合材料帽型部分上的多个复合材料加筋层片。多个复合材料加筋层片包括联接到复合材料帽型部分第一侧上的主体层片、联接到主体层片上的缠绕层片以及联接到主体层片和缠绕层片上的基层片。复合材料帽型加筋件进一步包括联接到复合材料帽型部分并且布置在多个复合材料加筋层片之间的成对半径填料条状物。复合材料帽型加筋件进一步包括联接到复合材料帽型部分第二侧上的外部层片。