專利名稱：利用中間部件的用于兩個復合材料箱的連接布置及用于制造該中間部件的方法
技術領域：
本發明涉及利用中間部件的用于兩個復合材料箱的連接布置以及所述中間部件的制造方法，更具體地涉及利用雙T形中間部件的用于飛行器的水平穩定器的側箱的連接布置。
背景技術：
當前尤其在航空工業中，具有有機基體和連續纖維(主要基于環氧樹脂和碳纖維)的復合材料被大量地用于各種各樣的結構元件中。
眾所周知地，航空結構需要將各種結構元件集成起來。例如，機身需要集成外殼與不同的結構元件(諸如橫梁、框架和縱梁)。與使用金屬材料的情形不同，在使用機械連接是實際應用中用于將構件的不同結構元件集成起來的唯一選擇時，還可以使用化學物連接集成復合材料。在特定的航空結構中，兩個構件必須以確保兩個構件之間具有有效負載傳遞的方式被連接。這通常需要使用中間部件。這尤其在連接飛行器的水平穩定器的側箱時發生，因為水平尾部穩定器必須如一結構單元那樣運轉(behave)。此外，連接既經受空氣動力負載、又經受由用于配平水平穩定器的機構所產生的負載。因為它是存在問題的連接，因此，對于剪切連接和牽引連接以及使用由金屬材料、復合材料或混合材料制成的中間部件，已經有多種建議。在這些建議中的一個建議中，如在US2009159742中描述的，使用由復合材料制成的雙T形中間部件。對于側箱的特定構造，在該文獻中描述的雙T形中間部件的使用可能存在問題。本發明旨在解決這些問題。
發明內容
本發明的一個目的在于提供一種使用雙T形中間部件的在兩個抗扭箱(諸如飛行器的水平尾部穩定器的側箱)之間的連接布置，該連接布置便于組裝部件以實施所述連接。本發明的另一目的在于提供一種用于制造所述中間部件的方法，以賦予所述中間部件優化的構造，使其用作所述側箱的中間連接部件。在第一方面中，通過一種制造雙T形部件的方法來實現這些和其他目的，其中所述雙T形部件具有中心部分以及上凸緣和下凸緣，所述雙T形部件用作兩個箱形結構構件的中間連接部件，其中兩個箱形結構構件包括上外殼和下外殼，所述連接形成在所述構件的上外殼和下外殼與所述部件的上凸緣和下凸緣之間，所述部件和所述箱兩者由復合材料制成，所述方法包括以下步驟a)提供兩個C形預成形件，所述C形預成形件被構造成使得它們的中心部分彼此平行，它們的上凸緣和下凸緣大致平行于所述外殼的末端區域；
b)提供兩個平坦的預成形件，以加強凸緣；c)使用RTM方法來形成和固化由所述預成形件制成的部件。在優選實施例中，所述平坦的預成形件被布置在雙T形中間部件的凸緣的中心區域中，而不覆蓋其的整個寬度，其中兩個或多個區段朝向它的縱向軸線是臺階狀的。這導致了用于制造雙T形中間部件的有效方法，其便于在箱之間逐步傳遞負載。在其他優選實施例中，所述平坦的預成形件包括在它們的末端中的一個末端處的局部加強區域。這樣產生用于制造雙T形中間部件的有效方法，其中所述雙T形中間部件被適當配置用于接收局部負載，諸如由水平尾部穩定器的配平機構所產生的負載。
在其他優選實施例中，中間連接部件被應用于具有或不具有二面角的箱，或者應用于多肋箱或多加強桿箱。這樣產生用于制造雙T形中間部件的有效方法，其中所述雙T形中間部件被適當配置用于飛行器的水平尾部穩定器的基本類型的側箱。在第二方面中，通過提供用于兩個箱形結構構件的連接布置來實現上述目的，其中所述兩個箱形結構構件包括上外殼和下外殼，所述連接布置使用雙T形中間連接部件并且使用鉚釘連接所述構件的外殼與所述部件的上凸緣和下凸緣，所述部件和所述構件兩者由復合材料制成，其中所述部件通過使用上述方法制造。在優選實施例中，所述連接布置在部件的上凸緣和下凸緣的具有不同厚度的每個區域中使用至少兩排鉚釘。這樣產生在箱之間非常有效地傳遞負載的連接布置。本發明的其他特征和優點在以下對實施例的詳細描述中被說明，其中所述實施例關于附圖解釋了本發明的目的。
圖I示出用于飛行器的水平尾部穩定器的兩個側箱的連接布置，其中所述連接布置利用現有技術中己知的T形中間部件。圖2示出根據本發明的T形中間部件，以及圖3示出用于制造根據本發明的所述中間部件的方法的預成形件。圖4示出用于飛行器的水平尾部穩定器的、具有二面角(dihedral)的兩個側箱的連接布置的橫截面視圖，其中所述連接布置利用根據本發明的T形中間部件。圖5示出用于飛行器的水平尾部穩定器的、不具有二面角的兩個側箱的連接布置的橫截面視圖，其中所述連接布置利用根據本發明的T形中間部件。
具體實施例方式下面的描述涵蓋用于飛行器的水平尾部穩定器的兩個側箱11、11’的連接布置的本發明實施例，其中所述連接布置利用雙T形中間部件。側箱11、11’和中間部件兩者由碳纖維增強塑料(CFRP)的復合材料制成。在US2009159742中描述的連接布置的情況中，圖I示出所述連接布置基于雙T形部件21的凸緣25、27與側箱11、11’的外殼15、17 ;15’、17’的末端區域的重疊，以便于它們之間的鉚接。并且，這種連接布置使得能夠通過將側箱11、11’定位在它們的適當位置、并且隨后將部件21插入它們之間而將所述結構組裝起來。這種連接布置需要外殼15、17 ;15’、17’的末端區域被平坦化，使得它們能夠被附連至所述部件的平坦的凸緣25、27。根據本發明的優選實施例，如在圖2中示出的利用雙T形中間部件31 (該雙T形中間部件31具有中心部分33和兩個凸緣35、37)的用于飛行器的尾部穩定器的兩個側箱IUir的連接布置基于利用樹脂轉移模制(RTM)方法(即，閉式模制工藝)進行的部件的制造，其中利用如圖3中示出的預成形件進行樹脂注塑具有中心部分43、43’以及凸緣55、57;55’、57’的兩個C形預成形件41、41’；兩個平坦的預成形件45、47 (如對于本領域技術人員來說是熟知的，術語“平坦的”不應該被以嚴格的幾何意義理解)。如圖4和5所示，使用適當的模具、根據所述方法制造的、分別用于具有和不具有二面角的幾個箱11、11’的中間部件31具有幾個凸緣35、37，通過用平坦的預成形件45、47連接C形預成形件的凸緣55、55’ ；57、57’而形成所述幾個凸緣35、37，其中所述平坦的預成形件45、47 —方面被具體構造用于適應箱11、11’的末端的具體構造，另一方面便于在連接中的負載的逐步傳遞。 部件31對于箱11、11’的末端的構造的上述適應性使得本發明能夠被應用于具有二面角或不具有二面角的箱，并且能夠應用于多肋或多加強桿(multi-spar)的箱。并且，具體參考附圖3和4，可以看到，預成形件45、47可以由沿縱向和橫向具有不同厚度的區段構造而成。并且，圖3示出上預成形件45包括基礎區段61，在基礎區段61上具有區段63，所述區段63沿縱向覆蓋整個上凸緣、但是比區段61窄。在所述區段63上，區段65和67又位于區段63的末端的一個末端上。一方面，得益于區段61、63的臺階形式，使得這個構造便于在箱11、11’之間逐步傳遞負載；而另一方面，這個構造通過區段65、67提供局部加強(這可能是需要的)。在圖4中，上預成形件45包括基礎區段61，所述基礎區段61不覆蓋部件31的上凸緣的全部，這意味著第一排鉚釘被應用于外殼15、15’與來自C形預成形件的標記55、55’處的區域的連接，并且被寬度逐漸減小的臺階式區段63、65和67覆蓋。這種臺階式構造便于通過部件31在箱11、11’之間逐步地傳遞負載。圖4示出在不同厚度的每個區域中具有兩排鉚釘的優選實施例。本發明包括以下優點-在連接所述箱11、11’時使用的部件的數量顯著減小。-利用適當的工具使得中間部件31的與側箱的外殼15、15’、17、17 ’相接觸的內部表面55、55’ ；57、57’具有優化的光潔度(finish)，這便于對制造和組裝過程中的公差要求的順應性；一旦側箱11、11’處于其適當的位置而沒有箱11、11’的任何后續的移動，則這種順應性將通過移動中間部件31來實現。雖然已經關于優選實施例完整地描述了本發明，然而，可以清楚地知道，本發明可以包括在其范圍內任何修改，該范圍不受前述的實施例的限制，而是由以下權利要求的內容限定。
權利要求
1.一種用于制造雙T形部件(31)的方法，其中所述雙T形部件具有中心部分(33)以及上凸緣和下凸緣(35、37)，所述雙T形部件用作兩個箱形結構構件(11、11’)的中間連接部件，其中兩個箱形結構構件包括上外殼(15、15’)和下外殼(17、17’)，所述連接形成在所述構件(11、11’)的上外殼和下外殼(15、15’ ；17、17’)與所述部件(31)的上凸緣和下凸緣(35、37)之間，所述部件(31)和所述箱(11、11’)兩者由復合材料制成， 其特征在于，所述方法包括以下步驟 a)提供兩個C形預成形件(41、41’)，所述C形預成形件被構造成使得它們的中心部分(43、43’)彼此平行，它們的上凸緣和下凸緣(55、55’ ；57、57’)大致平行于所述外殼(15、15，;17、15，)的末端區域； b)提供兩個平坦的預成形件(45、47)，以加強凸緣(35、37)； c)使用RTM方法來形成和固化由所述預成形件(41、41’、45、47)制成的部件(31)。
2.根據權利要求I所述的用于制造雙T形部件(31)的方法，其特征在于，所述平坦的預成形件(45、47)被布置在部件(31)的凸緣(35、37)的中心區域中，而不覆蓋它們的整個覽度。
3.根據權利要求2所述的用于制造雙T形部件(31)的方法，其特征在于，所述平坦的預成形件(45、47)包括具有不同厚度的至少兩個區段(61、63 ;71、73)，較厚的區段(63、73)比較薄的區段(61、71)窄。
4.根據權利要求3所述的用于制造雙T形部件(31)的方法，其特征在于，所述平坦的預成形件(45、47)包括在它們的末端中的一個末端處的局部加強區域。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的用于制造雙T形部件(31)的方法，其特征在于，所述箱(11、11’)的外殼(15、17 ;15’、17’)的末端區域彼此不平行。
6.根據權利要求1-4中任一項所述的用于制造雙T形部件(31)的方法，其特征在于，所述箱(11、11’)的外殼(15、17 ;15’、17’)的末端區域彼此平行。
7.根據權利要求6所述的用于制造雙T形部件(31)的方法，其特征在于，所述箱(11、11’)的上外殼(15、15’)和下外殼(17、17’)的末端區域彼此不對齊。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的用于制造雙T形部件(31)的方法，其特征在于，所述箱(11、11’)是多肋箱。
9.根據權利要求1-7中任一項所述的用于制造雙T形部件(31)的方法，其特征在于，所述箱(11、11’)是多加強桿(Spar)箱。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的用于制造雙T形部件(31)的方法，其特征在于，所述箱(11、11’)是飛行器的水平尾部穩定器的側箱。
11.一種用于兩個箱形結構構件(11、11’)的連接布置，其中所述兩個箱形結構構件包括上外殼(^、^。和下外殼丨^^了’^所述連接布置使用雙了形中間連接部件^丨)并且使用鉚釘在所述構件(11、11’)的外殼(15、15’ ；17、17’)與所述部件(31)的上凸緣和下凸緣(33、35)之間實現連接，所述部件(31)和所述構件(11、11’)兩者由復合材料制成， 其特征在于，所述部件(31)由根據權利要求1-10中任一項所述的方法制造。
12.根據權利要求11所述的連接布置，其特征在于，在部件(31)的上凸緣和下凸緣(33,35)的具有不同厚度的每個區域中使用至少兩排鉚釘(81)。
全文摘要
一種利用中間部件(31)的用于兩個復合材料箱(11、11’)的連接布置，以及一種制造所述中間部件(31)的方法。所述連接通過在所述箱(11、11’)的外殼(15，15’；17、17’)與所述T形部件(31)的上和下凸緣(33、35)之間使用鉚釘來實現。所述制造方法包括以下步驟a)提供兩個C形預成形件(41、41’)，所述C形預成形件被構造成使得它們的腹板(43、43’)彼此平行，它們的上和下凸緣(55、55’；57、57’)大致平行于所述外殼(15、15’；7’、15’)的末端區域；b)提供兩個平坦的預成形件(45、47)，以加強凸緣(35、37)；c)使用RTM方法來形成和固化由所述預成形件(41、41’、45、47)制成的部件(31)。
文檔編號B29C70/30GK102781651SQ201180011529
公開日2012年11月14日 申請日期2011年1月14日 優先權日2010年1月14日
發明者奧斯卡·德拉庫茲加西亞, 安東尼奧·德朱利安阿瓜多, 洛雷托·馬第尼斯費爾南德斯 申請人:空中客車西班牙運營有限責任公司