[发明专利]复合结构的半径填充件、包括半径填充件的复合结构及其形成系统和方法

说明书

技术领域

本公开一般涉及被用于填充复合结构内的空腔的半径填充件，更具体地涉及包括半径填充件的复合结构和/或形成半径填充件的系统和方法。

背景技术

复合结构时常包括层状结构，其中复合材料板，例如预浸渍材料，可以弯曲、被包裹和/或以其他方式延伸在第一平面（或者表面）和第二平面（或者表面）之间延伸。复合材料板的有限厚度和机械强度在第一表面和第二表面之间的过渡区域内产生了有限的弯曲或者曲率半径，在一些几何结构中，所述有限的曲率半径导致在复合材料的相邻板之间产生空隙或空腔。

一般，该空隙填充或占据有填充材料，例如半径填充件/圆角填充件（radius filler）。半径填充件可经配置将机械支撑提供至邻近的复合材料板和/或减少复合材料板变形的可能性，同时固化复合材料。虽然半径填充件的出现可为复合结构提供各种利益，但是在形成和/或固化复合结构的过程中，与空隙的几何结构、截面形状或者横截面形状相比，半径填充件的几何结构、截面形状、横截面形状的差异将使复合结构变形。因此，可取地是使半径填充件的形状与空隙的形状，或者期望的形状密切匹配。另外，同样可取地是使半径填充件的机械性能与复合材料和/或所合成的复合结构板的机械性能匹配，从而改进复合结构的整体耐用性。

半径填充件构造的传统系统和方法的劳动强度大、分批处理、需要使用与待被生产的半径填充件一样长的夹具，因此使用了大量的地面面积、不会产生几何结构恰好与空隙几何机构相匹配的半径填充件、不会提供对半径填充件的机械强度的控制、和/或固有的浪费以及产生大量的废料。因为复合结构变得越来越大越复杂，这些限制变得越来越明显，增加了与复合结构构造相关的成本。如说明性的，非排他性例子，下一代飞机将使用直径接近10米、长度33米的复合结构，并且包括1000或者更多段的半径填充件，其在此处还被称为条状物（noodle）。因此，需要改良的复合结构的半径填充件，并且需要关于制造半径填充件的改良的系统和方法。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了制作半径填充件预成形件的方法。本方法包括用预成形结构接收多段复合带，其中接收包括拉动多段复合带通过预成形结构第一侧上的多个第一开口；在预成形结构内组合多段复合带，从而形成预成形件；以及从预成形结构中排出预成形件，其中排出包括自预成形结构第二侧上的第二开口延伸预成形件，进一步地其中同时执行接收、组合以及排出。

有利地，本方法还包括至少部分地基于由预成形件所形成的半径填充件的期望截面面积、由预成形件所形成的半径填充件的期望截面形状以及由预成形件所形成的半径填充件的期望机械强度中的至少一项选择性地改变下列中的至少一项：多段复合带中的至少一段的宽度、相对取向和构成材料。有利地，多段复合带包括若干段的复合带，并且方法还包括选择性地改变复合带的段的数量，其中选择性地改变包括以下至少一种：（i）选择性地增加复合带的段的数量，从而实现增加由预成形件所形成的半径填充件的截面面积和改变由预成形件所形成的半径填充件的机械强度中的至少一者，以及（ii）选择性地减少复合带的段的数量，从而实现减小半径填充件的截面面积和改变半径填充件的机械强度中的至少一者。优选地，选择性改变与延伸、接收、组合和排出被同时执行。有利地，组合包括布置多段复合带的至少第一段复合带，以便第一段复合带在不与多段复合带的第二段复合带平行的平面内取向。有利地，组合包括将多段复合带会聚于预成形件模具内，从而形成预成形件。有利地，该方法还包含：沿着延伸通过半径填充件模具的预成形件供应路径延伸预成形件；以及在半径填充件模具内由预成形件形成半径填充件。优选地，所述形成包括在半径填充件模具第一侧处接收预成形件，并且从半径填充件模具第二侧排出半径填充件，其中排出与接收同时进行。优选地，半径填充件为第一半径填充件模具，其中形成包括在第一半径填充件模具内形成半径填充件，从而产生具有第一截面形状的半径填充件的第一区域，进一步地其中本方法包括移动第一半径填充件模具以使其从预成形件供给路径中移出、移动第二半径填充件模具以使其移入预成形件供给路径以及用第二半径填充件模具形成半径填充件，从而产生具有第二截面形状的半径填充件的第二区域，其中第一截面形状与第二截面形状不同。优选地，所述移动包括在不停止延伸的情况下，在产生第一区域与产生第二区域之间转换。优选地，该方法还包括加热预成形件，其中加热包括在形成前加热预成形件、在形成过程中加热预成形件、将辐射热供应至预成形件、以及加热半径填充件模具中的至少一项。