专利名称：复合的飞行器框架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用复合材料制成的飞行器框架以及制造此框架的方法。
背景技术：
飞机中的机体包括设计所述飞机形状和结构表现的主结构体。目前，符合材料广泛用于飞机设计中，因而也用于形成飞机框架。看一下飞机机身，典型的结构包括外壳和框架，其中每ー者都具有不同功能和性能。例如在两个区之间设置界面框架。通常对应カ和结构表现要求很高，因而必须承受非常高的负载。为此，界面框架通常已由金属材料制成，从而获得高机械阻カ和适当容差。用
金属材料制造这些界面框架成本高且耗时，也需要实现分别制造的不同金属分段接合的大量件。此外，当使用金属材料时，腐蚀充当基本作用。此外，金属材料是各向同性材料，所以金属界面框架的设计，使得整个界面框架上都使用具有相同阻力的相同种类材料。因此，比使用各向异性材料的情况需要更多材料，诸如复合材料在此情况下，材料分布成仅当在需要时提供更高的阻力。最后，既然尤其在外壳中使用越来越多的复合材料，含有复合和金属材料的混合结构示出了许多综合问题热膨胀差、电化腐蚀、容差概念不一致、分析程序等。为了最好地利用复合材料，目标应是全复合结构。文献US 2009277994公开了ー种混合机体，包括用金属材料制成的结构组件以及用复合材料制成的非结构组件。基体也包括由纵向复合纵梁加强的金属框架、金属接合构件以及金属帯。此结构的主要优势在于，重量比进在使用复合材料的情况更高。此外，这些元件的制造方法和接合成本高且耗时。文献EP 1030807描述了ー种用于飞机背压框架的复合结构解决方案。压カ框架是非常特殊的结构部件，因为它们是受压和未受压机身区之间的界面，且因而它们必须承受非常特殊的压カ负载。然而，不可向其他结构框架应用此解决方案，其中不需要所有这些复合闭合表面且意味着太多不当重量。文献WO 2009/129007公开了ー种制造用于具有多个支腿(腹板)的飞机的复合材料框架的方法。此制造方法覆盖了更多的实现传统框架结构概念的方式，但是不表示任何新结构概念。文献GB 2268461公开了用于飞机的混合框架，包括复合外部和内部盖，以及用金属材料制成的加强元件。此文献提供了ー种以集成方式附着的中央机身和飞行表面的制造解决方案。这两个组件的接合主要是GB 2268461发明的目标。因此需要提供一种用于飞机机身框架的结构解决方案，其完全由符合材料制成而无需铆接不同件以提供框架的整个结构，因为提供了更有效的制造所述界面框架的方法
本发明定位于此需求
发明内容
本发明的ー个目标在于提供一种由复合材料制成的飞行器框架，优选为界面飞行器框架，以使得这个框架包括两个分段，每个分段都由复合材料制造成为单一整体件，这两个分段进ー步接合以形成完整框架结构。根据本发明的框架分段中的每ー者都包括以下元件至少ー个腹板、加固结构以及配件。本发明的框架具备以下优点
-所获得的结构更轻；
-构中的疲劳问题得以最小化；
-消除了腐蚀问题；
-制造容差更闻;
-回弹效应最小化；
-制造成本和时间高度减小。本发明也涉及ー种制造由复合材料制成的飞行器框架的方法。在树脂传递模塑成型制程(RTM)中，干燥纤维设置在闭合、受压模具中，接着注入液体树脂。利用这种已知方 法，由复合物制成的复合部件成为可能。从參照附图对下文中示范本发明目标的实施例的详细描述，将更易了解本发明的其他特征和优点。
图I示出了形成根据本发明以复合材料制成的界面飞行器框架的元件的示意图。图2示出了形成根据本发明以复合材料制成的界面飞行器框架的元件的腹板优选横截面图。
具体实施例方式因而，本发明涉及ー种飞行器框架，优选为由复合材料制成的飞行器框架1，其优选为界面框架，以使得此框架I包括两个分段10和20，每个分段10和20由复合材料以单个整体件形成。根据本发明的框架I的每个分段10、20包括以下元件至少ー个腹板2、加固结构和配件4。框架I的分段10、20的腹板2的优选横截面具有“ J”形，如图2所示。加固结构优选包括若干加固条3、通常为两个对角线条32、33和水平条31 (參见图I的实施例)。根据本发明，框架I的典型分段10由具有五个部分2、31、32、33和4的单个共同固化部件形成的单个整体件获得，所述典型分段10包括腹板2、两个对角线条32、33、水平条31和配件
4。获得分段10和20之一，每个分段都是整体的，它们通过在每个分段10、20上分別存在一个的配件4接合在一起。这样，框架I的制造方法高度简化，且铆接高度減少，因为需要的铆接仅仅是配件4的铆接，其结合分段10、20以形成框架I。制造此框架的方法包括以下步骤
a)纤维板层的铺叠和切割；
b)预形成薄片；
c)设置在模具中；d)真空应用；
e)在压カ下注塑树脂；
f)通过热应用固化树脂；
g)脱模。
不同板层由飞行器框架I的设计界定。这些板层可通过电装置或其他常用的自动化处理(诸如喷水器、振荡刀、US刀片)以给定模式手动切割。在铺叠板层后，对工具加工(预形成或注塑)执行预形成(例如在真空和热量下)。堆叠板层设置在工具上，且进行真空装袋以在加热之前和过程中压紧板层。此操作允许在插入到注塑模具前巩固预形成几何形状。 构成飞行器框架I的不同预形成可通过不同已知处理(诸如縫合)固持在一起，而搬运和移动至接下来的工具。如果注塑工具已准备好(用脱模剂制备、清洗等)，则在那里进行操作且工具组装和关闭。注塑设备连接，可依据使用的材料，制备(如需要时脱气)、在注塑温度下加热且利用给定參数注塑。同样，每种复合材料的特定固化周期參数视在部件中使用的材料而定，且视待制造的元件类型和配置而定。在固化后，该部件直到冷却后才从固化工具上分离。接着，工具可分离(若可以)，且该部件脱摸。虽然优选处理是一起制造共同固化的分段10或20的每个元件(在仅ー个固化循环中作为集成框架)，形成分段10或20的每个元件也可単独固化(此方法在获得的大尺寸部件中是优选的)。这应依据最终尺寸、性能、后勤和影响制造的其他因子而确定。虽然已结合了优选实施例充分描述了本发明，但是很明显，在本发明的范畴内可引入修改，本发明范畴不由这些实施例限定，而是由下文权利要求限定。
权利要求
1.复合的飞行器框架(1)，其特征在于，包括两个分段(10、20)，这些分段(10、20)中的每一者都是用复合材料制成的单一整体元件且包括至少一个腹板(2)、加固结构和配件(4)，所述两个分段(10、20)使用铆钉通过所述配件(4)接合，而形成飞行器框架(I)。
2.根据权利要求I所述的飞行器框架(1)，其特征在于，所述加固结构包括至少两个对角线条(32、33)和至少一个水平条(31)。
3.根据权利要求I或2所述的飞行器框架(1)，其特征在于，所述飞行器框架(I)的所述分段(IO、20 )的腹板(2 )具有“ J ”形横截面。
4.制造如权利要求1-3中任一权利要求所述的飞行器框架(I)的方法，包括以下步骤 i.铺叠和切割纤维板层； ii.预形成薄片； iii.设置在模具中； iv.真空应用； V.在压力下注塑树脂； Vi.通过热应用固化树脂； vii.脱模。
5.根据权利要求4所述的制造飞行器框架(I)的方法，其特征在于，在步骤i之前，通过电装置或诸如喷水器、振荡刀或US刀片的其他常用自动化处理以给定模式手动切割所述纤维板层。
6.根据权利要求4至5中任一权利要求所述的制造飞行器框架(I)的方法，其特征在于，形成所述分段(10、20)的元件在一个固化循环中一起共同固化，从而形成飞行器框架(I)。
7.根据权利要求4至5中任一权利要求所述的制造飞行器框架(I)的方法，其特征在于，形成所述分段(10、20)的元件单独固化。
全文摘要
本发明涉及复合的飞行器框架，用于解决用金属材料制造这些界面框架成本高且耗时，也需要实现分别制造的不同金属分段接合的大量件的问题。飞行器框架(1)包括两个分段(10、20)，这些分段(10、20)中的每一者都是由复合材料制成的单一整体元件且包括至少一个腹板(2)、加固结构和配件(4)，这两个分段(10、20)使用铆钉通过配件(4)接合，而形成飞行器框架(1)。本发明也涉及制造此飞行器框架(1)的方法。本发明的框架具有结构更轻、疲劳问题得以最小化等优点，本发明的方法制造成本和时间高度均减小等优点。
文档编号B64C1/06GK102837817SQ20121017349
公开日2012年12月26日 申请日期2012年5月28日 优先权日2011年5月31日
发明者玛丽亚·皮拉尔·洛佩斯·穆尼奥斯, 叶连娜·阿雷佛罗·罗德里格斯, 哈维尔·头韦尔塔斯, 梅拉尼娅·桑切斯·佩雷斯 申请人:空中客车西班牙运营有限责任公司