制造用于飞行器结构的由复合材料制成的部件的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于制造意在结合至飞行器的结构中的由复合材料制成的部件的方法。
【背景技术】
[0002]图1和图2分别图示了飞行器机身10的部段和飞行器中央翼盒12的一部分。
[0003]如图1所示，机身10包括多个长形整体形状的结构部件。这些部件包括例如机身的纵向加劲件14、地板横向构件16、地板轨道18以及地板支承支柱20，该纵向加劲件14还被称为“纵梁”，该地板支承支柱20还被称为将地板横向构件16连接至机身的周向框架22的“立柱”。这些各种部件采用大梁的整体形状，该大梁的整体形状的横截面为大致C形、I形、L形、Z形或欧米茄形形状的。
[0004]如图2所示，中央翼盒12包括结构联杆24，所述结构联杆24各自包括管状中央部分26和分别形成附接轭部的端部28。
[0005]这些各种部件最初地由金属或碳制成。
[0006]然而，随着复合材料的使用变得越来越普遍，为了减小飞行器的结构的质量，理想的是以低成本并且以允许高生产率的方式利用复合材料生产如上文描述的部件。“复合材料”指的是基于嵌入在用作粘合剂的基质一一比如固化的树脂一一中的加强纤维的材料。加强纤维可以是金属的或有机性质的。在长形形状的结构部件的特别情况下，比如在上文描述的部件的情况下，优选地使用碳纤维，因为碳纤维具有非常好的机械性能。树脂通常是热固性树脂，例如属于环氧树脂族的热固性树脂。
[0007]因此，图3图示了例如源自预浸材料或通过用树脂浸渍得到的复合材料制成的已知类型的加劲件30。这些技术允许产生具有能够沿着部件变化的横截面的部件，如图3a、图3b和图3c所图示的，图3a、图3b和图3c分别示出了在图3的平面A-A、平面B-B和平面C-C上的横截面中的加劲件30。在产生具有恒定的横截面的部件的情况下，这些部件还能够利用拉挤成型来生产。
[0008]然而，这些部件的特定区域需要被加强。这些区域一般是涉及将部件固定至飞行器结构的其他元件的区域，比如靠近部件的端部的区域，并且有时是位于这些部件的中间的一个或更多个区域。
[0009]出于这个原因，金属加强元件23被附接至这些部件的待被加强的那些区域。这些加强元件23 —般通过铆钉连接或螺栓连接而固定到位，从而使得制造这些部件的方法复杂且昂贵。
[0010]类似地，图4图示了已知类型的以复合材料制成为单件的结构联杆24。考虑到这种连杆的端部28的通常复杂的形状，这种连杆的制造同样地需要复杂且昂贵的方法。
【发明内容】
[0011]本发明的主要目的是提供针对这些问题的简单经济且有效的解决方案。
[0012]为此，本发明提出用于制造用于飞行器结构的由复合材料制成的长形整体形状的部件的方法，所述方法包括以下步骤:
[0013]-由包含嵌入至可聚合树脂中的加强纤维的第一复合材料产生拉挤成型的预成形件，使得所获得的预成形件的树脂处于部分聚合的状态；
[0014]-利用包含嵌入至可聚合树脂中的加强纤维的第二复合材料产生至少一个加强元件，使得所获得的加强元件的树脂处于部分聚合的状态；随后
[0015]-将所述至少一个加强元件应用至预成形件的待被加强的区域；随后
[0016]-完成属于由预成形件和所述至少一个加强元件形成的组件的树脂的聚合；以及
[0017]-因此，获得用于飞行器结构的由复合材料制成的具有通过所述至少一个加强元件加强的至少一个部分的部件。
[0018]因此，本发明提出利用由复合材料制成的预成形件产生结构部件，该预成形件通过拉挤成型生产并且由复合材料制成的加强元件加强，这些加强元件通过共固化连接至预成形件。应理解的是，预成形件的树脂的聚合和所述至少一个加强元件的树脂的聚合是共同完成的。
[0019]根据标准术语，术语“预成形件”指示整体上具有明确的形状的结构，尽管该结构的准确形状会随后被潜在的机械加工操作而改变。因此，在所有情况下，预成形件整体上具有在过程结束时所获得的部件的形状。特别地，在使用拉挤成型产生该预成形件的步骤之后，预成形件的整体曲率不会改变。
[0020]此外，“使用拉挤成型产生”和“产生拉挤成型的预成形件”指的是预成形件通过将加强纤维拉动通过模具而获得，其中，该模具的横截面或多或少与预成形件的横截面互相补充，除了考虑在使用纤维缠绕技术的情况下这种预成形件的可能的变厚的情况，如将在下文变得更明显的。
[0021]因此，总体上，本发明能够获益于拉挤成型技术的简单和低成本，同时由于共固化技术而确保了在加强元件与部件的剩余部分之间的最优质量的结合。此外，这种结合的质量可以使用常规的非损伤性试验装置来检查，尤其是使用超声波类型的非损伤性试验装置。
[0022]根据本发明的方法特别地能够独立于部件的剩余部分来加强部件的特定区域。
[0023]优选地，部件是机身纵向加劲件或地板横向构件或地板轨道或地板支承支柱或结构联杆。
[0024]此外，预成形件有利地具有至少一个端部，该至少一个端部意在用于固定部件并且用于构成待加强的所述区域，其中，所述至少一个加强元件应用至待加强的区域。
[0025]此外，该方法优选地包括如下随后的步骤:穿透部件的所述加强部分形成至少一个孔口。
[0026]在那种情况下，该方法优选地包括如下随后的步骤:将线缆或管或紧固件穿过孔
□ O
[0027]作为替代方案，孔口可以不使用并且具有减轻部件的质量的唯一功能。
[0028]在本发明的第一优选的实施方式中，所述至少一个加强元件具有平面形状并且被应用至预成形件的平面部分。
[0029]在本发明的第二优选的实施方式中，预成形件具有封闭的横截面，并且所述至少一个加强元件通过推入配合被应用至预成形件的待加强的区域。
[0030]优选地，预成形件具有管状形状，并且所述至少一个加强元件的至少一部分具有能够与预成形件推入配合在一起的管状形状。
[0031]优选地，所述至少一个加强元件包括两个管状形状的加强元件，并且所述加强元件分别推入配合至预成形件的两个相反的端部中或推入配合在所述两个相反的端部上，其中，该两个相反的端部优选地形成固定接合面。
[0032]优选地，使用拉挤成型产生预成形件包括纤维缠绕的步骤。
[0033]总体上，该方法有利地包括如下随后的步骤:对所述部件进行机械加工，特别地在所述至少一个加强元件的区域中进行机械加工。
[0034]优选地，在包括完成预成形件和加强元件这两者的组件的聚合的步骤之前，预成形件的聚合度和加强元件的聚合度介于10%与50%之间，优选地介于20%与30%之间。
[0035]优选地，所述至少一个加强元件还利用拉挤成型产生。
【附图说明】
[0036]通过阅读以非限制性示例给出的下列描述并且参照附图，将更好地理解本发明并且本发明的另外的细节、优点和特征将变得明显，在附图中:
[0037]-图1为已经描述的已知类型的飞行器机身部段的示意性立体图；
[0038]-图2为已经描述的已知类型的飞行器中央翼盒的部分立体示意图；
[0039]-图3为已经描述的已知类型的飞行器的加劲件的示意性侧视图；
[0040]-图3a、图3b和图3c为已经描述的分别在图3的平面A_A、平面B-B和平面CC上的图3的加劲件的横截面中的示意图；
[0041]-图4为已经描述的用于已知类型的飞行器的结构联杆的示意性侧视图；
[0042]-图5为用于实现根据本发明的第一实施方式的制造用于飞行器结构的由复合材料制成的部件的方法的拉挤成型装置的示意图；
[0043]-图6为通过根据本发明的第一实施方式的方法制造的用于飞行器结构的由复合材料制成的部件的部分立体示意图；
[0044]-图7为用于实现根据本发明的第二实施方式的制造用于飞行器结构的由复合材料制成的部件的方法的拉挤成型装置的示意图；
[0045]-图8a为在实现根据本发明的第二实施方式的方法的过程中通过拉挤成型生产的由复合材料制成的预成形件的示意性侧视图；
[0046]-图8b为在图8a的预成形件的图8a的A-A上的轴向截面中的示意图；
[0047]-图9a为意在形成加强元件并且在实现根据本发明的第二实施方式的方法的过程中通过拉挤成型产生的由复合材料制成的第二成型件的示意性侧视图；
[0048]-图9b为图9a的第二成型件在图9a的B-B上的轴向截面中的示意图；
[0049]-图1Oa为在实现根据本发明的第二实施方式的方法的过程中通过对图9a的第二成型件进行机械加工而