树脂注入的一体式复合桁架结构的制造
【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及树脂注入且非柔性的复合桁架结构，更具体地，涉及制造具有两个面板和桁架元件的芯的一体式复合桁架结构的方法。
【背景技术】
[0002]纤维增强型树脂材料是重量轻且强度高的材料，其越来越多地用于各种应用(包括航空航天技术)中的部件制造。纤维增强型树脂材料是织造或无纺纤维织物和树脂基质的复合物。在一些情况下，纤维增强型树脂材料可被构造为具有内在硬化能力的结构，内在硬化能力用于进一步增加由这些材料形成的任何部件的强度和耐久性。复合夹层构造例如可由纤维增强型树脂的两个复合面板之间的刚性芯组成。作为一个示例，美国专利N0.6，508，910描述了由预先浸渍有树脂的纤维织物(或“预浸渍”织物)的两个面板之间的刚性蜂窝状芯形成的复合夹层构造。虽然有效，但诸如这些的预浸渍架构会需要一系列复杂的制造步骤，包含多个固化循环和压实步骤。另外，会难以将蜂窝状硬化复合夹层结构切割成多个部件，因为蜂窝状单元的任何暴露的切割边缘会降低产品耐久性或者会需要另外的处理。
[0003]桁架结构由连接于“节点”的一个或多个三角形或梯形桁架元件组成。虽然桁架结构因它们在结构应用提供刚性框架的能力而得到广泛赞赏，但在使用有效制造工艺将桁架元件一体化为复合夹层构造中的硬化结构方面，仍然是挑战性的。虽然在美国专利N0.8，651，419中描述了用于制造具有单个面板的柔性复合桁架结构的方法，但其中公开的所得到的桁架结构需要附接于诸如机身的刚性支承表面以得到硬化结构。
[0004]很明显，当前存在需要能得到用于各种应用下的非柔性、硬化复合桁架结构的有效制造方法。
【发明内容】
[0005]根据本公开的一个方面，公开了一种制造具有带有多个桁架元件的芯的复合桁架结构的方法。该方法可包括通过以下步骤制备干燥织物模:将第一干燥织物层放置在具有非波纹表面的工具上，将第一层装有织物的芯棒放置在所述第一干燥织物层上，以形成波纹表面，其中，所述各装有织物的芯棒都包括包裹芯棒的干燥织物管。该方法还可包括用树脂注入所述干燥织物模；固化所述树脂，以得到所述复合桁架结构。
[0006]在另一个改良形式中，制备所述干燥织物模还可包括:通过将第二层装有织物的芯棒中的各装有织物的芯棒都定位在所述波纹表面上形成的相应的一个凹槽中，将第二层装有织物的芯棒放置在第一层装有织物的芯棒上。
[0007]在另一个改良形式中，制备所述干燥织物模还可包括:将第二干燥织物层放置在第二层装有织物的芯棒上。
[0008]在另一个改良形式中，制备所述干燥织物模还可包括:将一个或多个附加层装有织物的芯棒放置在第二层装有织物的芯棒上；并将第二干燥织物层放置在第一层、第二层或附加层装有织物的芯棒中的一个或多个上方。
[0009]在另一个改良形式中，所述方法还可包括通过在所述芯棒上拉动所述干燥织物管或者通过在所述芯棒上编织所述干燥织物管来制备各装有织物的芯棒。
[0010]在另一个改良形式中，所述方法还可包括从所述复合桁架结构去除所述芯棒。
[0011]在另一个改良形式中，从所述复合桁架结构去除所述芯棒可包括用溶剂处理所述芯棒。
[0012]在另一个改良形式中，所述方法还可包括将所述复合桁架结构切成多个单体部件。
[0013]在另一个改良形式中，用树脂注入所述干燥织物模可包括:1)将真空袋放置在所述干燥织物模上；2)抽空所述真空袋；3)将所述树脂吸入所述真空袋，以用树脂注入所述干燥织物模。
[0014]在另一个改良形式中，制备所述干燥织物模还可包括将填料插入所述干燥织物模中的各间隙中。
[0015]在另一个改良形式中，各装有织物的芯棒都可具有顶部和底部，将第一层装有织物的芯棒放置在所述第一干燥织物层上可包括将各装有织物的芯棒的底部都放置成接触所述第一干燥织物层。
[0016]在另一个改良形式中，将第二层装有织物的芯棒放置在第一层装有织物的芯棒上可包括将第二层装有织物的芯棒中的各装有织物的芯棒的顶部都放置成接触形成在波纹表面上的相应的一个凹槽的底部。
[0017]根据本公开的另一个方面，公开了一种复合桁架结构。该复合桁架结构可包括:第一面板；第二面板；在所述第一面板和所述第二面板之间的增强芯。所述增强芯可包括多个桁架元件，各桁架元件都与所述第一面板和所述第二面板接合于节点以形成一体式结构。所述复合桁架结构可以是通过用树脂注入干燥织物模并之后固化所述树脂来形成的。
[0018]在另一个改良形式中，所述固化的树脂可将所述第一面板、所述第二面板和所述多个桁架元件溶合在一起成为一体式结构。
[0019]在另一个改良形式中，所述第一面板和所述第二面板可相互平行地延伸。
[0020]在另一个改良形式中，所述第一面板和所述第二面板可相对于彼此倾斜。
[0021]在另一个改良形式中，各所述桁架元件的横截面都可以是三角形。
[0022]在另一个改良形式中，各所述桁架元件的横截面都可以是梯形。
[0023]在另一个改良形式中，各所述桁架元件的横截面都可以是矩形。
[0024]根据本公开的另一个方面，公开了一种具有第一面板、第二面板和增强芯的复合桁架结构，所述增强芯包括与所述第一面板和所述第二面板接合以形成整体结构的多个桁架元件。所述复合桁架结构是通过包括以下步骤的方法制造的:通过包括以下步骤制备干燥织物模:1)将第一干燥织物层放置在工具上，2)将第一层装有织物的芯棒放置在所述第一干燥织物层上，以形成波纹表面，3)通过将第二层装有织物的芯棒中的各装有织物的芯棒定位在波纹表面中形成的相应的一个凹槽中，而将第二层装有织物的芯棒放置在第一层装有织物的芯棒上，其中，第一层和第二层装有织物的芯棒中的各装有织物的芯棒都包括包裹芯棒的干燥织物管，4)将第二干燥织物层放置在所述装有织物的芯棒上。所述方法还可包括用树脂注入干燥织物模，固化树脂以得到所述复合桁架结构。
[0025]已经讨论的特征、功能和优点可独立地在各种实施方式中实现，或者可组合在其它实施方式中，可参照下面的描述和附图明白这些实施方式的其它细节。
【附图说明】
[0026]图1是根据本公开构造的复合桁架结构的主视图。
[0027]图2是图1的复合桁架结构的立体图。
[0028]图3是根据本公开构造的具有复合桁架结构的气动楔形结构的立体图。
[0029]图4是示意性示出根据本公开的方法的装有织物的芯棒的制备的立体图。
[0030]图5是示意性示出根据本公开的方法的将第一干燥织物层放置在工具上的主视图。
[0031]图6是示意性示出根据本公开的方法的将装有织物的芯棒的第一层布置在第一干燥织物层上的主视图。
[0032]图7是根据本公开构造的由装有织物的芯棒的第一层提供的波纹表面的立体图。
[0033]图8是示意性示出根据本公开的方法的将装有织物的芯棒的第二层布置在装有织物的芯棒的第一层上的主视图。
[0034]图9是根据本公开构造的堆叠在第一干燥织物层上的装有织物的芯棒的多个层的主视图。
[0035]图10是示意性示出根据本公开的方法的将第二干燥织物层布置在装有织物的芯棒上的主视图。
[0036]图11是根据本公开构造的干燥织物模的主视图。
[0037]图12是根据本公开构造的、与图11类似的干燥织物模的主视图，但将第二干燥织物层布置在装有织物的芯棒的多个层上。
[0038]图13是根据本公开构造的、与图12类似的主视图，但将第二干燥织物层布置在装有织物的芯棒的层之间。
[0039]图14是根据本公开的方法的图11的细节14的主视图，示意性示出用填料填充干燥织