結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種結構。更具體地，但是非排他性地，本發明涉及一種例如機翼、水平穩定器或豎向穩定器的飛行器結構。
【背景技術】
[0002]傳統飛行器機翼具有翼盒，該翼盒由上空氣動力蓋和下空氣動力蓋、前翼梁和后翼梁以及沿著翼盒的翼展方向長度間隔開的一系列橫向翼肋形成。每個翼肋均螺栓連接至上蓋和下蓋并使燃料壓力載荷在上蓋與下蓋之間起反作用。
[0003]這種翼盒的組裝由于需要制造加工、鉆孔、用墊片調整并且然后將許多部件螺栓連接在一起而可能是非常耗時且復雜的。傳統翼盒還非常重并且并不總是最有效地利用諸如復合物之類的現代航空材料。
[0004]期望的是設計一種具有減少的零部件數、簡化的制造加工過程以及改進的機械性能的飛行器翼盒或類似物。
【發明內容】
[0005]本發明的第一方面提供了一種具有翼板、縱梁和翼肋的結構，其中，所述縱梁包括接合至所述翼板的縱梁凸緣和離開所述縱梁凸緣延伸的縱梁腹板；并且所述翼肋包括翼肋腹板和翼肋腳部，所述翼肋腹板具有在邊緣處相接的第一面和第二面，所述翼肋腳部具有接合至所述縱梁腹板的第一翼肋腳部凸緣、接合至所述翼板或者接合至所述縱梁凸緣的第二翼肋腳部凸緣、以及與所述翼肋腹板的邊緣相鄰地接合至所述翼肋腹板的第一面的翼肋腳部腹板；其中，所述第一翼肋腳部凸緣通過第一拐角連接至所述翼肋腳部腹板，從而包括有從所述第一翼肋腳部凸緣經由所述第一拐角連續地伸延至所述翼肋腳部腹板中的至少一個層，所述第二翼肋腳部凸緣通過第二拐角連接至所述翼肋腳部腹板，從而包括有從所述第二翼肋腳部凸緣經由所述第二拐角連續地伸延至所述翼肋腳部腹板中的至少一個層，所述翼肋腳部凸緣中的一個翼肋腳部凸緣離開所述翼肋腹板的第一面延伸，并且所述翼肋腳部凸緣中的另一翼肋腳部凸緣橫穿所述翼肋腹板的邊緣并且離開所述翼肋腹板的第二面延伸。
[0006]翼肋腳部的連續構造使該翼肋腳部能夠形成為單個部件。這使該結構中的部件的數目能夠被減少并提供了結構的總重量被減少的可能性。
[0007]所述兩個翼肋腳部凸緣在翼肋腹板的相反側延伸，這相比所述兩個翼肋腳部凸緣均離開翼肋腹板的第一面延伸的情況給出了更平衡的結構。
[0008]通常，第一翼肋腳部凸緣、第二翼肋腳部凸緣和翼肋腳部腹板一體地形成。例如，它們可以形成為單個件，然后彎折或折疊該單個件以形成第一拐角和第二拐角。替代性地，第一翼肋腳部凸緣、第二翼肋腳部凸緣和翼肋腳部腹板可以通過借助于自動鋪帶機來將它們鋪放在模具工具上而一體地形成，使得在帶條鋪放到模具工具上時形成第一拐角和第二拐角。替代性地，第一翼肋腳部凸緣、第二翼肋腳部凸緣和翼肋腳部腹板可以通過注射模制或鑄造來一體地形成。
[0009]不管形成翼肋腳部的方法如何，在拐角周圍伸延的層均在翼肋腳部的通過拐角連接的相鄰部分之間提供高效的載荷傳遞。
[0010]翼肋腳部的構造還使多個凸緣角度能夠得以適應性調節或補償，這減少了與針對公差及配合要求來控制接合部相關聯的時間和成本。
[0011]優選地，翼肋腳部包括在第一拐角和第二拐角處伸延的至少一個層。
[0012]第一翼肋腳部凸緣與縱梁腹板之間的連接提供了穩固的載荷路徑。通常，第一翼肋腳部凸緣通過能夠將剪切狀態下的載荷從縱梁腹板傳送至第一翼肋腳部凸緣的接合部而接合至縱梁腹板。
[0013]翼肋腳部可以具有第三翼肋腳部凸緣(所述第三翼肋腳部凸緣可以是三角形的)，該第三翼肋腳部凸緣接合至翼板或接合至縱梁凸緣并通過第三拐角連接至第一翼肋腳部凸緣，該第三拐角包括從第三翼肋腳部凸緣經由第三拐角連續地伸延至第一翼肋腳部凸緣的至少一個層。附加地或替代性地，翼肋腳部還可以包括第四翼肋腳部凸緣(所述第四翼肋腳部凸緣可以是三角形的)，所述第四翼肋腳部凸緣接合至縱梁凸緣并通過第四拐角連接至第二翼肋腳部凸緣，該第四拐角包括從第四翼肋腳部凸緣經由第四拐角連續地伸延至第二翼肋腳部凸緣的至少一個層。
[0014]第二翼肋腳部凸緣可以離開翼肋腹板的第一面延伸，第一翼肋腳部凸緣橫穿翼肋腹板的邊緣并離開翼肋腹板的第二面延伸，或者，第一翼肋腳部凸緣可以離開翼肋腹板的第一面延伸，第二翼肋腳部凸緣橫穿翼肋腹板的邊緣并離開翼肋腹板的第二面延伸。
[0015]縱梁凸緣可以穿過翼肋腹板的邊緣中的凹口。在這種情況下，第二翼肋腳部凸緣可以離開翼肋腹板的第一面延伸，使得第一翼肋腳部凸緣(與第一翼肋腳部凸緣所接合的縱梁凸緣一起)經凹口橫穿翼肋的邊緣。
[0016]第一翼肋腳部凸緣和/或第三翼肋腳部凸緣均既可以接合至翼板又可以接合至縱梁凸緣。替代性地，第一翼肋腳部凸緣和/或第三翼肋腳部凸緣均可以僅接合至縱梁凸緣(可選地經由縱梁凸緣的突出的外伸區域)。
[0017]該結構可以僅具有單個翼板。替代性地，該結構還可以包括與第一翼板對置的第二翼板。翼肋腹板通常被布置成在第一翼板與第二翼板之間傳送載荷(例如燃料壓力載荷)。通常，翼肋腹板或者直接地或者經由額外的翼肋腳部接合至第二翼板。
[0018]該結構可以具有僅一個縱梁，但是該結構更典型地具有接合至翼板的多個縱梁，其中每個縱梁均通過相應的翼肋腳部接合至翼肋腹板。
[0019]該結構可以具有僅一個翼肋，或者該結構可以具有不止一個翼肋，其中每個翼肋均通過相應的翼肋腳部接合至縱梁。
[0020]該翼板通常為具有寬度和長度的長形形狀。
[0021]該縱梁通常為具有寬度和長度的長形形狀。
[0022]翼板和縱梁的長度通常大致平行。
[0023]翼肋通常在翼板的寬度上延伸。
[0024]縱梁可以具有包括T形、Z形或頂帽形的各種各樣的橫截面形狀。
[0025]縱梁腹板可以為離開縱梁向延伸至長形邊緣的葉片。
[0026]翼肋可以與翼板形成液密密封。替代性地，翼肋可以允許液體流過該翼肋，例如可以在翼肋腹板與翼板之間設置間隙，該間隙被布置成允許液體流過該間隙。
[0027]通常，邊緣具有凹口或切口，縱梁腹板可以穿過該凹口或切口。在密封翼肋的情況下，那么縱梁腹板可以與翼肋腹板形成液密密封。替代性地，在翼肋腹板與縱梁腹板之間設置間隙，該間隙被布置成允許液體流過該間隙。
[0028]翼肋腳部可以由非復合材料(例如金屬)形成或者由包括嵌入在基體中的加強元件的復合材料形成。加強元件例如可以包括聚合物基體中的碳纖維和/或玻璃纖維和/或凱夫拉爾(Kevlar)和/或金屬加強件。翼板和/或縱梁和/或翼肋腹板還可以包括與翼肋腳部相同或不同構造的復合材料。
[0029]翼肋腳部可以包括圍繞第一拐角和第二拐角連續地伸延的單層非層合材料(例如鑄造金屬的單個件)。替代性地，翼肋腳部可以包括具有多個層的層合材料。在層合材料的情況下，那么每個折疊拐角通常均包括在拐角周圍連續地伸延的多個層。
[0030]翼肋腳部可以通過在固化以形成固結部件之前將一堆干的加強板層布置在一起并隨后將基體材料添加至該堆疊體、或者替代性地通過在固化以形成固結部件之前對一堆包括加強材料的預浸漬板層進行布置而形成。附加地或替代性地，復合材料可以包括任意分布的加強件。例如，翼肋腳部可以形成為