[发明专利]翼型形状体及制造方法、飞行器以及小翼

说明书

本发明涉及一种翼型形状体，该翼型形状体包括多个纵向翼梁(11、21)、上翼型盖(22)和下翼型盖(12)。翼梁和盖由复合层压材料制成。翼梁中的一个翼梁与盖中的一个盖一体形成以形成翼梁‑盖，使得翼梁的复合层压材料穿过在翼梁与盖之间形成的折叠区域(14、24)连续延伸到盖中。折叠区域具有大致沿纵向方向延伸的折叠轴线(15、25)，并且投影在两个正交平面上的折叠轴线在这两个平面中都具有曲率。本发明还涉及包括此翼型形状体的飞行器、小翼以及制造此翼型形状体的方法。

技术领域

本发明涉及翼型形状体；特别地但不排他地，涉及飞行器机翼或小翼(winglet，翼梢小翼)。

背景技术

翼型形状体是具有翼型截面(2-D)的三维体，也被称为3-D翼型。翼型体通常包括抗扭箱，该抗扭箱包括在机架的两侧上的上盖和下盖(或蒙皮)，机架包括沿翼展方向的翼梁和沿翼弦方向的翼肋。对每个机翼设置有至少一个翼梁，而更常见的是两个或更多个翼梁。在飞行器机翼中，抗扭箱也称为机翼箱。盖还可以用大致沿翼展方向延伸的桁条进行加强。

在飞行器机翼设计中，传统上已广泛使用轻质金属材料，比如铝。翼梁常规上大致呈直的，这主要是为了易于制造。近年来，在飞行器机翼中趋向越来越多地使用复合材料，特别是使用纤维增强聚合物基复合材料，比如碳纤维增强塑料(CFRP)，以代替更常规的金属材料，比如铝。复合材料开拓了曾经受到传统的金属飞行器设计的约束的许多制造可能性。

飞行器机翼的前缘区域和后缘区域通常用于容纳各种飞行器系统和部件，包括前缘增升装置和后缘增升装置、布线等。用直翼梁会出现一个或更多个空间非常受限的夹点(pinch point)。在一些飞行器机翼设计上，可以在待创建的翼梁上设置弯折部以克服空间受限问题。然而，弯折的翼梁仍然包括位于弯折部的两侧的两个大致直的部分。直的翼梁部段之间的接合部通常需要接合板，接合板使翼梁的重量、复杂性和成本增加。现有的金属翼梁设计和复合物翼梁设计就是如此。

现有的复合材料飞行器机翼设计包括随后被组装在一起的单独的盖和翼梁制品。

减少部件数量和缩短装配时间对高生产率而言是非常有利的。

发明内容

本发明的第一方面提供一种翼型形状体，该翼型形状体包括多个纵向翼梁、上翼型盖和下翼型盖，翼梁和盖包括复合层压材料，其中，翼梁中的至少一个翼梁与盖中的一个盖一体形成以形成翼梁-盖，使得翼梁的复合层压材料穿过在翼梁与盖之间形成的折叠区域连续延伸到盖中，并且其中，折叠区域具有大致沿纵向方向延伸的折叠轴线，并且投影在两个正交平面上的折叠轴线在这两个平面中都具有曲率。

本发明的另一方面提供一种制造根据本发明的第一方面的翼型形状体的方法，该方法包括铺设多个复合物层压片以形成第一翼梁-盖，铺设多个复合物层压片以形成第二翼梁-盖，以及使第一翼梁-盖和第二翼梁-盖在一起以形成翼型形状体的抗扭箱。

在本文中，翼型形状体为三维翼型。在本文中，复合层压材料是包括多个层片且每个层片具有基质材料和增强材料的组合的材料。一体形成翼梁和盖以形成翼梁-盖意味着翼梁和盖并非制造成随后被接合在一起的单独部件，而是被制造成这样的一个部件，其中翼梁的复合层压材料连续延伸到盖中而没有中断。然而，应当指出的是，由于复合层压材料将包括多个层片，因此不是所有的层片都需要从翼梁延伸到盖中或者从盖延伸到翼梁中。至少一些层片从翼梁穿过折叠区域延伸至盖中就足够了。

折叠轴线是曲线。折叠轴线在被投影到两个正交平面上时具有曲率。折叠轴线在平面上的正交投影在该平面中生成曲线。折叠轴线在两个正交平面上的正交投影在这两个平面中生成曲线。