复合材料连接器以及其制造方法与流程

本公开涉及例如用于将流体传递导管连接到其他结构的复合材料(例如，纤维增强聚合物)连接器，并且涉及制造用于流体传递导管的复合材料(例如，纤维增强聚合物)连接器的方法。

背景技术：

流体传递导管(例如，燃料管道)通常使用一个或多个连接器连接到其他结构(例如，在飞机机翼内侧)。为了允许固定结构的移动而不在流体传递导管本身上引起大的应力(例如，在飞行期间机翼弯曲)，这种连接器被设计成容许流体传递导管与结构之间的少量相对移动，同时仍然有效地支撑导管并且对连接进行密封。这通常使用弹性体o形圈来实现，流体传递导管“漂浮”在所述弹性体o形圈上以对连接进行密封，同时允许少量的相对运动。

在许多应用中，这种连接器需要承受大的圆周载荷(例如，由于流体传递导管中的高内压)以及其他应力。为了在使零件计数最小化的同时提供必要的强度，连接器通常由单块金属(通常为铝)铣削而成。然而，该过程导致大量材料被浪费(非常高的所谓的采购质量与飞行质量(buy-to-fly)比率)。

此外，流体传递导管越来越多地由复合材料(例如，纤维增强聚合物)构成，以便减轻重量并降低材料成本。然而，当与金属连接器一起使用时，复合材料流体传递导管可能由于不均匀的热膨胀而经历各种问题，诸如电化腐蚀和降低的温度操作窗口。

因此，最近开发了一种替代的制造技术，其中通过注塑成型用随机定向的短切纤维(例如，玻璃纤维或碳纤维)增强的树脂基质来生产连接器。因为注塑成型是一种增材工艺，所以在制造期间可以减少浪费的材料。另外，短切纤维增强树脂零件通常比其金属等同物轻。然而，短切纤维增强材料不能完全充分利用增强纤维的潜在强度。

技术实现要素：

根据本公开的一个方面，提供了一种用于流体传递导管的连接器，所述连接器由纤维增强聚合物制成并且包括：

毂部分，所述毂部分包括基本上平行于中心轴线延伸的管子；以及

法兰部分，所述法兰部分与中心轴线成角度从毂部分延伸；

其中所述毂部分包括连续圆周定向纤维增强材料；并且

其中所述连接器包括从所述毂部分连续地延伸到所述法兰部分中的纵向定向纤维增强材料。

因为连续纤维增强聚合物的高强度重量比，所以与随机定向的纤维增强材料或全金属零件相比，使用相同量的材料，连续纤维增强材料的使用可以生产显著更强的零件。相应地，可以使用较少的材料生产同样坚固的零件，从而减轻重量。

根据本公开的连接器可以使用增材工艺来生产。这意味着在制造期间几乎没有浪费材料，特别是与用于构造常见金属部件的机械加工技术相比。因此，即使相关的材料成本较高，制造根据本公开的连接器的成本也可以低于等效金属部件的成本(由于材料浪费较少)。

当使用连续纤维增强材料来制作给定的部件时，可以将连续纤维的取向调整为得到的部件将经历载荷的方向。许多纤维可以定向在主要的加载方向上，因此较低比例的纤维可以定向在部件经受很小载荷的方向上。这样最大限度地减少了在生产具有给定载荷容量的零件时浪费的材料量。

在这种情况下，毂部分中的连续圆周纤维提供增加的环向(圆周)强度，从而提高连接器对高径向载荷的抵抗力(例如，由于定位在毂部分内的流体传递导管内的高压流体)。相比之下，纵向定向纤维增强材料增加了连接器对轴向和弯曲应力的抵抗力。

当使用随机定向的纤维增强材料时，无法进行这种调整，并且因此增加了提供所需的载荷阻力所需的材料量。另外，即使当定向在加载方向上时，短切纤维也固有地表现出比等量的连续纤维低得多的拉伸强度。us2016/0273696描述了使用短切纤维的注塑成型复合材料的实例。

因此，如上面所提及的，本公开的连接器可以使用比常见连接器更少的材料来生产，从而减轻部件重量。在诸如航空航天工业等许多应用中，任何重量减轻都是非常有利的，因为可以在零件的使用寿命期间节省大量燃料(并因此节省成本)。

除了本公开提供的重量减轻之外，在连接器的毂部分内使用连续圆周定向纤维增强材料还具有其他益处。连续的圆周纤维增强材料使毂部分变硬并且增加其环向强度(即对内部和外部压力的抵抗力)。当高压流体传递通过流体传递导管时，这种刚度和强度减轻了连接器在受到内部压力时的环向膨胀，从而确保始终维持良好的连接和密封。

可以基于成品连接器的强度和规格而选择连接器中使用的纤维增强材料的类型。例如，需要非常高强度的连接器可以利用碳纤维，而需要高强度但低导电性的连接器可以使用玻璃纤维。

连续或连续延伸的纤维增强材料在本文中用于指代至少一些个别有效长丝具有相当长的长度的纤维增强材料，即它们不是短的“短切纤维”或不连续的纤维。在至少一些实例中，当纤维或长丝具有与其增强的部分相同尺度的长度时，纤维增强材料可以被认为是“连续的”。这意味着当纤维增强材料在零件的给定尺寸(诸如，长度、半径或周长)上不间断地延伸时，纤维增强材料就基本上是“连续的”。

毂部分中的连续圆周定向纤维增强材料优选地包括至少一些个别有效长丝，所述一些个别有效长丝围绕毂部分的大部分圆周延伸，例如围绕毂部分延伸90°、180°、270°或更多。更优选地，毂部分中的连续圆周定向纤维增强材料优选地包括至少一些个别有效长丝，所述一些个别有效长丝完全围绕毂部分的圆周延伸，例如围绕中心轴线至少360°，以及甚至更优选地围绕毂部分形成若干完整的圈。

纤维增强聚合物的强度主要在于增强纤维的拉伸强度，因此，与相同量的短切纤维相比，缠绕毂部分的连续纤维的不间断长度提供了环向强度的显著改善，并且因此提供了耐压性的显著改善，即使所有短切纤维都将在加载方向上对齐。

类似地，纵向定向的纤维增强材料优选地包括纤维增强材料，其中个别有效长丝沿着毂部分延伸很长一段并进入法兰部分。个别有效长丝中的一些可以在毂部分与法兰部分之间来回延伸几次。如上面所解释的，这在毂部分与法兰部分之间的连接区域上赋予强度。

如上面所提及的，弹性体o形圈可以用于密封连接器与流体传递导管之间的连接。在这种情况下，o形圈可以定位在流体传递导管的外表面与毂部分的内表面之间(或者相反地，在导管的内表面与毂部分的外表面之间)，以对密封进行连接。任选地，弹性体o形圈位于一对保持脊部之间，所述一对保持脊部允许流体传递导管与毂部分之间的轴向移动。牢固且坚硬的毂部分使o形圈在毂部分的内表面与流体传递导管的外表面之间牢牢地径向压紧，从而确保密封的完整性。

除了强度优点之外，在毂部分中利用连续圆周定向纤维增强材料还使得毂部分的环向热膨胀系数(环向cte)能够与其可能连接的流体传递导管的环向热膨胀系数密切匹配。

与本公开的连接器特别适合的流体传递导管由包括高比例的圆周定向纤维的纤维增强聚合物制造而成。这使环向强度最大化，并且因此使管道的内部压力容差最大化，这在诸如燃料管道等高压系统中特别重要，同时使重量最小化。因为在这种导管中高比例的圆周纤维，所以当流体传递导管经受温度变化时(例如由于环境条件的变化)，环向膨胀由纤维增强材料的膨胀支配。与聚合物基质相比，在这种材料中用作增强材料的纤维通常具有非常低的cte。例如，玻璃纤维的cte为1.6-2.9×10^-6k^-1，而碳纤维的cte非常接近零(并且甚至可能是负的，例如大约﹣0.5×10^-6k^-1)，虽然典型的聚合物树脂的cte为~50×10^-6k^-1(相比之下，铝的cte为~23×10^-6k^-1)。因此，具有连续圆周纤维的纤维增强聚合物导管的环向热膨胀通常较低。

相比之下，注塑成型的随机定向短切纤维增强复合材料具有环向cte，所述环向cte由树脂基质的cte支配，即远高于上述frp导管的cte。金属连接器也遭受相对高的热膨胀。

因此，常见连接器只能在小温度工作范围内与纤维增强聚合物导管一起使用。当遭遇该范围外的温度时，毂部分和导管的不同膨胀可能会危及密封和/或整个连接的完整性。或者，适应这种温度变化和不同cte的要求对诸如o形圈等其他元件造成设计约束。当连接器具有与导管不同的刚度时，会出现类似的问题。

然而，如上面所提及的，因为本公开中的毂部分包括连续圆周定向纤维增强材料，其环向cte(以及其刚度)可以更密切地匹配给定流体传递导管的cte。匹配cte允许使得使用期间(连接器相对于导管)的相对膨胀在较宽的温度范围内最小化，从而提高零件的适用性和可靠性。因此，在一些实例中，对毂部分内的纤维增强材料的组成和取向进行选择，以使得毂部分的环向cte与在使用中连接到毂部分的流体传递导管的环向cte相匹配，所述流体传递导管由纤维增强聚合物(frp)形成。另外或可选地，对毂部分内的纤维增强材料的组成和取向进行选择，以使得毂部分的刚度基本上匹配流体传递导管的刚度。

毂部分被优选地布置成配合到流体传递导管上或配合到流体传递导管中，例如，与所述流体传递导管同心，其中导管配合在毂部分的外直径上方或配合在毂部分的内直径内侧。法兰部分被优选地布置成附接到另一结构，并且可以包括其一个或多个附接点。

还公开了一种连接系统，所述连接系统包括如本文所公开的复合材料连接器和连接到毂部分的纤维增强聚合物流体传递导管。在一个或多个实例中，对毂部分内的纤维增强材料的组成和取向进行选择，以使得毂部分的cte基本上匹配流体传递导管的cte。另外或可选地，对毂部分内的纤维增强材料的组成和取向进行选择，以使得毂部分的刚度基本上匹配流体传递导管的刚度。

在一个或多个实例中，这种匹配可以通过将毂部分内的增强纤维的组成和角度与frp导管内的增强纤维的组成和角度相匹配来实现。因此，毂部分中的连续圆周纤维可以具有与导管中的圆周纤维基本相同的纤维角。在一些实例中，这些纤维角可以相差不超过15°，不超过10°或不超过5°。

纵向定向的纤维增强材料延伸的精确角度可能会受制造期间使用的制造技术限制，但通常优选的是使纵向纤维从中心轴线延伸的角度最小化，以使得其在中心轴线方向上的强度最大化。虽然纵向纤维通常以小于30°从中心轴线延伸(例如，可以以与轴线成30°的缠绕角度螺旋缠绕)，但是在优选实例中，纵向纤维以不大于20°(例如，不大于15°，不大于10°或甚至以5°或更小角度)从中心轴线延伸。取决于所使用的制造技术，纤维以0°从中心轴线延伸(即，轴向或基本轴向纤维)是可能的。

连续圆周定向纤维(即，环向纤维)通常与中心轴线成不大于60°的角。在优选实例中，连续圆周纤维以大于80°(例如，至少85°或甚至90°或接近90°)从中心轴线延伸。较高的角度使由连续圆周纤维提供的环向强度最大化。

在各种实例中，毂部分包括以与中心轴线成大于80°(优选地大于85°)的角度延伸的多层连续圆周定向纤维增强材料。在各种实例中，毂部分内的连续圆周定向纤维增强材料可以包括多层高角度环向纤维增强材料和多层低角度螺旋纤维增强层，以帮助承受使用中的轴向力。

在一些实例中，毂部分包括多层纵向或螺旋纤维增强材料和连续圆周纤维增强材料的混合，例如交替的多层纵向/螺旋和连续圆周纤维增强材料。这为毂部分提供了均匀的强度并减轻了使用期间的分层。混合具有不同取向的多层纤维还可以防止制造期间产生的会严重削弱连接器的大的残余应力。

因此，应当了解，毂部分可以包括以多种角度定向的附加纤维增强材料。在一些实例中，毂部分还包括纵向或轴向纤维增强材料(即，基本上平行于中心轴线定向(例如接近0°)的纤维增强材料)，这可以增加毂部分对弯曲载荷的抵抗力。另外或可选地，毂部分可以包括螺旋纤维增强材料，所述螺旋纤维增强材料被定向成与中心轴线成大约45°(即，在轴向方向与圆周方向之间的中间)。这可以有助于cte匹配和/或可以帮助检测对毂部分的几乎不可见的冲击损坏(bvid)。

毂部分优选地包括具有基本上圆形横截面的管子(即，毂部分包括圆柱体)。圆形横截面使毂部分的环向强度最大化并且可以更易于制造。然而，在一些实例中，管可以具有矩形、其他多边形或椭圆形横截面，以及其他可能的形状。优选地，毂区段的横截面与其适合于连接的流体传递导管的横截面相匹配。在如上面所公开的连接系统中，毂部分可以具有与流体传递导管基本上相同的横截面。

如上面所提及的，从毂部分连续延伸到法兰部分中的纵向定向的纤维增强材料在毂部分连接到法兰部分的点处赋予连接器强度。这增加了连接器抵抗弯曲载荷(例如，由于飞行期间的机翼弯曲)的能力并且降低了高应力潜在区域中出现损坏或故障的可能性。特别地，当纵向纤维延伸穿过毂和法兰的交叉点，即围绕转角从毂部分延伸到法兰部分中时，连接器受益于增加的轴向载荷强度。

在优选实例中，法兰部分中存在很少或没有周向定向纤维增强材料。申请人已经认识到，较之毂部分，法兰部分不太可能经历环向应力，并且因此在法兰部分中这种圆周定向纤维加强材料是不必要的并且增加了重量同时提供的结构益处很小。另外，在法兰部分中主要使用或仅使用纵向纤维增强材料可以有助于制造，如下面更详细地解释。

法兰部分可以包括至少一个通孔，所述至少一个通孔可以与合适的紧固装置(例如螺母和螺栓)一起使用，以将连接器紧固到结构上。所述通孔可以通过钻穿完整的连接器来形成，但是这导致连续纤维增强材料的有效纤维被切断，这会降低法兰部分的强度并因此降低连接器的功效。因此，在一些实例中，通孔由未破损的纤维增强材料限定。可以通过分离连续纤维增强材料的有效纤维来形成通孔。因此，纤维围绕孔的周长转向，并且可以在孔的另一侧重新对准。

法兰部分延伸时与中心轴线所成的角度优选地大于45°，并且优选地基本上垂直于毂部分，即大约90°，以支持牢固地附接到垂直于中心轴线的表面。在一些实例中，整个法兰部分可能不会与中心轴线成相同的角度延伸，而是可以被成型以适应特定结构的形状。

在一些实例中，法兰部分包括多个单独的法兰区段，例如两个、三个或四个。法兰区段围绕中心轴线间隔开，并且每个法兰区段与中心轴线成角度从毂部分延伸。法兰区段以其延伸的相应角度可以是相同的，虽然在一些实例中它们是不同的，例如以允许连接器连接到不规则和/或不寻常的结构。优选地，虽然法兰区段围绕中心轴线等角度地间隔开，但是在一些实例中，法兰区段可能被不规则地间隔开，这也可以有助于附接到不规则结构。虽然将法兰部分设置为多个法兰区段可以有助于制造，如下面强调的那样，但是也可以降低在纤维增强材料中形成皱折或弯曲的普遍性和/或可能性。

在优选实例中，法兰部分包括围绕中心轴线等角度间隔开的四个法兰区段，其中每个法兰区段与中心轴线成90°延伸。这使得连接器能够牢固地附接到垂直于中心轴线的表面，所述表面例如燃料管道延伸穿过的翼梁或肋。

制作连接器的纤维增强聚合物优选地包括热塑性聚合物，诸如聚苯硫醚(pps)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酮酮(pekk)、聚醚酮(pek)或作为聚芳醚酮(paek)族的一部分的另一聚合物。如下面更详细地解释的，使用热塑性聚合物可以使连接器的制造变得容易。

连接器的聚合物可以任选地包括一种或多种非纤维材料添加剂。例如，非增强聚合物可以包括意图改变聚合物的一个或多个非结构性质的少量一种或多种非纤维材料添加剂，所述一个或多个非结构性质诸如粘度、导热性或导电性、辐射敏感性、颜色、耐火性或耐化学性等。

例如，在飞机燃料系统中，重要的是控制复合材料连接器的导电性。理想地，燃料系统(即包括管道和连接器)足够绝缘以避免成为用于照明传导的优选路径，同时足够导电以避免由于燃料流动造成的静电积聚。在制造期间向聚合物中添加特定量的导电添加剂(例如，炭黑，碳纳米管或石墨烯)允许实现期望水平的导电性。这种添加剂理想地存在于整个部件中(即在法兰部分和毂部分中)，尽管这不是必需的。

为了控制燃料系统的导电性，可能没有必要控制管道和连接器二者的导电性。在至少一些情况下，仅控制管道的导电性(例如，通过在管道制造期间添加一定浓度的炭黑)可能就足够了。然后，连接器仅需要包括最小水平的导电性，以实现期望的总体导电性。或者，可以控制连接器的导电性并以最小的导电性与管道一起使用。可以基于成品复合材料连接器的一个或多个期望的性质而选择纤维增强材料的类型。例如，需要非常高强度的复合材料连接器可以利用碳纤维，而那些需要高强度但低导电性的复合材料连接器可以利用玻璃纤维。

法兰部分可以包括在法兰部分的接近毂部分的末端处的过渡部分。换句话说，法兰部分可以经由该过渡部分从毂部分延伸。优选地，过渡部分与中心轴线成角度延伸，所述角度小于法兰部分的其余部分延伸的角度。这种过渡部分可以减小从毂部分连续延伸到法兰部分中的纵向纤维增强材料上的应力，因为它减小了纤维经历的角度的严重性变化。另外，当连接器用于将流体传递导管连接到具有垂直于流体传递导管的表面的部件时，所述过渡部分可以提供用于o形圈安置的位置，从而提高流体传递导管与部件之间的密封的功效。

本公开扩及一种制造用于流体传递导管的连接器的方法，所述方法包括：

制造从纤维增强聚合物平行于中心轴线延伸的管子，所述管子包括毂部分和位于毂部分附近的法兰形成部分，其中毂部分包括连续圆周定向纤维增强材料；并且毂部分和法兰形成部分包括纵向定向纤维增强材料，所述纵向定向纤维增强材料从毂部分连续地延伸到法兰形成部分中；以及

使法兰形成部分远离中心轴线弯曲，以使得其与中心轴线成角度从毂部分延伸。

因此，法兰形成部分最初形成为毂部分的延伸部，并且随后仅与毂部分成角度弯曲以形成连接器的法兰部分。

已知有许多制造复合材料管的方法，例如长丝缠绕、手工铺设技术、编织和rtm或短切纤维rtm。然而，申请人已经认识到，本公开的方法特别适合于自动纤维铺放(afp)技术，例如激光辅助afp。激光辅助afp由加热纤维组成，所述加热纤维在应用于心轴时利用激光用热塑性聚合物(“预浸料”)预浸渍。这样可以精确铺放纤维。

如上面所提及的，在一些实例中，连接器包括热塑性聚合物。在这种实例中，使法兰形成部分弯曲包括在使法兰形成部分远离中心轴线弯曲之前和/或期间，加热毂部分与法兰形成部分之间的边界区域。这可以使用热成型装置执行，其中将边界区域加热到刚好超过热塑性聚合物的熔融温度，并且然后弯曲成期望的形状。

加热边界区域增加了热塑性聚合物的柔韧性，从而使得法兰形成部分能够容易地弯曲到期望的位置，而不要求过大的力或者危害边界区域的结构完整性。然而，一旦热塑性聚合物已经冷却，它就提供刚性基质，将法兰形成部分精确地固持在适当位置。从毂部分延伸跨过边界区域进入法兰形成部分的纵向纤维在该过程中也弯曲，但是没有被切断，以使得所述纵向纤维保持连接器的轴向强度。

管子的法兰形成部分可以与中心轴线成小角度延伸。这可以通过例如将纤维应用于具有对应倾斜截面的心轴而产生。用这种斜面制造法兰形成部分减少了法兰形成部分必须弯曲以达到其最终位置的量，同时不会显著增加制造管子的难度或复杂性。另外，倾斜的法兰形成部分可以便于在最终法兰部分中产生过渡部分。

在这种实例中，可以通过以下方式形成过渡部分：弯曲法兰形成部分的仅一个区段，使倾斜的法兰形成部分的剩余区段变成过渡部分。

所述方法可以包括在使法兰形成部分远离中心轴线弯曲之前，在法兰形成部分中形成一个或多个纵向狭缝以形成多个单独的法兰区段。形成纵向狭缝优选地包括分离纤维增强材料的有效纤维。避免切割任何纤维是有益的，因为其可能会降低法兰形成部分的强度和弹性。形成狭缝增加了法兰形成部分可以弯曲到位的容易性，并且降低了在弯曲过程期间任何纤维起皱或弯曲的可能性(这可能会致使最终连接器中存在弱点)。

在所述方法包括在法兰形成部分中形成一个或多个纵向狭缝的实例中，使法兰形成部分弯曲包括使单独的法兰区段中的每个弯曲。每个法兰区段可以单独弯曲，或者它们可以在单个步骤中一起弯曲。法兰区段中的每个可以弯曲到与中心轴线成相同的角度，或者它们可以弯曲到不同的角度，例如允许连接器附接到不规则和/或不寻常的结构。

在一些实例中，所述方法包括在法兰部分中形成至少一个通孔。可以通过将锥形杆插入穿过法兰形成部分来形成所述通孔，其中连续纤维增强材料的有效纤维被分离而没有任何被切断。在具有热塑性聚合物的实例中，形成通孔可以首先包括将热塑性聚合物加热到刚好超过其熔点，虽然热塑性聚合物可能已经在前一制造步骤中被加热。

制造管子可以包括制造包括若干连接的管子的单个结构(例如将激光辅助afp使用到圆柱形心轴上)，并且将所述结构分离(例如通过切割)成单独的管子。可以在分离之前冷却所述结构。在优选的实例中，使管子在弯曲之前与所述结构分离。以这种方式同时制造若干管子可以减少材料浪费并且减少制造若干连接器所需的时间。

本公开总体上涉及一种复合材料连接器，所述复合材料连接器包括毂部分和法兰部分。应当了解，给定连接器对于每个毂部分可以包括不止一个法兰部分，或者对于每个法兰部分可以包括不止一个毂部分。任何单端型、双端型或多端口连接器可以包括在本公开内。

在适当的情况下，本文描述的任何实例的特征可以应用于本文描述的任何其他实例。在参考不同的实例或实例集合的情况下，应该理解这些实例不一定是不同而是可以重叠。

具体实施方式

图1是连接器与流体传递导管之间的连接的横截面视图；

图2示出根据本公开的实例的用于流体传递导管的连接器；

图3示出用于流体传递导管的连接器，所述连接器中安装有流体传递导管；

图4到图9示出根据本公开的实例的制造连接器的方法中的各种步骤；并且

图10到图11示出流体传递导管的另一实例。

图1示出在连接器2与圆柱形流体传递导管4之间平行于中心轴线c延伸的接口。连接器2包括：圆柱形毂部分6，所述圆柱形毂部分6也平行于中心轴线c延伸；以及法兰部分8，所述法兰部分8在垂直于中心轴线c的方向上从毂部分6的末端延伸。法兰部分8还包括通孔10，通过所述通孔10可以使连接器2紧固到另一结构，例如机翼。

毂部分6包围流体传递导管4的连接部分12。弹性体o形圈14位于毂部分6与连接部分12之间，保持在毂部分6的内壁与流体传递导管4的外壁之间。o形圈14由两个保持脊部16限制，所述两个保持脊部16从流体传递导管4的连接部分10径向向外延伸。

o形圈14在连接器2与导管4之间提供密封，以使得流体可以沿着导管4流动并且流到连接器2中而不会溢出。另外，o形圈14在连接部分12与毂部分6之间的配置允许流体传递导管4在中心轴线c的方向上相对于连接器2移动一小段距离而不会损害密封。这使得紧固到连接器2的结构能够移动或挠曲很少的量而不会在导管4上施加大的应力(如果连接器2牢牢地附接到导管4就是这种情况)。相反，导管4“漂浮”在o形圈14上，以使得它可以纵向滑动一小段距离而不会破坏密封。例如，与连接器2附接的结构可以是飞机翼梁，所述飞机翼梁被设计成在飞行期间当机翼由于空气动力载荷和/或温度波动而挠曲时而少量移动。流体传递导管4可以包括位于机翼内的燃料管道，因此所述燃料管道必须能够应对飞行期间的机翼挠曲。

图2是根据本公开的实例的连接器102的透视图。连接器102包括：圆柱形毂部分106，所述圆柱形毂部分106平行于中心轴线c延伸；以及法兰部分108，所述法兰部分108从毂部分106的末端垂直地延伸。法兰部分108包括四个法兰区段108a到108d，其中仅三个区段108a到108c可见，所述四个法兰区段108a到108d围绕毂部分106的末端以90°间隔等角度地间隔开。

毂部分106包括用环向缠绕(圆周)纤维110和轴向(纵向)纤维112增强的热塑性树脂基质。法兰区段108a到108d中的每个不含有环向缠绕纤维，但是包括轴向缠绕的纤维112，所述轴向缠绕的纤维112从毂部分106连续延伸到法兰部分108中(虽然为了清楚起见仅在法兰部分中的一个中示出)。

环向缠绕纤维110为毂部分106提供高环向强度，以使得毂部分可以抵抗大的内部压力。它还使毂部分106非常坚硬，以使得大的内部压力致使可忽略的环向膨胀。

从毂部分106连续延伸到法兰部分108中的轴向缠绕纤维112加强毂部分106与法兰部分108之间的连接，从而增加连接器102对弯曲载荷的抵抗力。法兰部分108不含有任何环向纤维，这减轻了重量并且可以辅助制造(参见下面的图6和图7的描述)。

法兰区段108a到108d中的每个包括通孔114，通过所述通孔114可以使连接器102紧固到另一结构。

图3示出使用中的连接器102的透视图，其将复合材料燃料管道104的一端连接到飞机的翼梁118。复合材料燃料管道104延伸到毂部分106中并且漂浮在o形圈(未图示)内侧，所述o形圈还用于对连接进行密封。连接器102经由四个螺栓120(在该图中仅三个可见)牢牢地紧固到翼梁118。虽然未在该图中示出，但是第二类似的连接器可以将燃料管道104的另一端连接到飞机的第二翼梁。

在飞行期间，由于空气动力和/或基于温度的膨胀/收缩，翼梁118(并且因此连接器102)相对于燃料管道104移动。然而，因为复合材料燃料管道104在o形圈上漂浮，所以它能够相对于连接器102移动而不损害连接。

复合材料燃料管道104由纤维增强聚合物构造而成，并且包括高比例的环向缠绕纤维增强材料122。这为燃料管道104提供高的环向强度。另外，燃料管道104中的高比例环向缠绕纤维增强材料122意味着其环向热膨胀系数(环向cte)以及其环向刚度由纤维增强材料122而非聚合物基质的环向热膨胀系数和环向刚度支配。

如上面所提及的，毂部分106还包括高比例的环向纤维增强材料110。为此，毂部分106的环向cte和环向刚度也由纤维增强材料110的环向cte和环向刚度支配。因此，管道104和毂部分106的环向cte和环向刚度基本相等，并且管道104的任何热膨胀或收缩与毂部分106相匹配。这确保连接器102与管道104之间的连接在宽温度范围(通常为﹣55℃到80℃)内保持完好无损(即，o形圈上的压力保持恒定)。

虽然毂部分106和复合材料管道104的轴向cte可能不匹配，但是如上所强调的，可以接受少量的轴向差异移动(例如，由管道104的比毂部分106更大的轴向热膨胀致使)，而不会对o形圈密封的完整性带来任何影响。

图4示出根据本公开的实例的制造连接器202的方法中的第一阶段。利用激光辅助自动纤维铺放(afp)技术将热塑性树脂浸渍的纤维铺设在圆柱形心轴201上以形成圆柱形结构204。afp工艺允许精确控制纤维增强材料的取向，以使得圆柱形结构204可以被构造成包括两个不同的部分。这些中的第一个包括环向缠绕(圆周)纤维210和轴向缠绕(纵向)纤维212二者，并且将成为成品连接器202的毂部分206。另一部分仅包括从毂部分206连续地延伸的轴向缠绕纤维212。这就是法兰形成部分208，并且将成为成品连接器202的法兰部分。

虽然图4中仅示出了一个这种圆柱体204，但是afp工艺允许同时制造若干这种圆柱体204。图5示出了在单个心轴201上产生的若干圆柱形结构204的横截面视图。一旦纤维增强材料已经以所需的位置和取向铺设在心轴201上，就允许在每个圆柱体204与心轴201分开之前冷却(例如，通过将整个圆柱形结构与心轴201分离，并且然后切割成单独的单元结构204)，并且进行进一步的制造步骤，如下面所描述。

图5还示出毂部分206可以如何包括环向纤维210和轴向纤维212的交替层，以提高成品连接器的均匀性并且减少残余应力的产生。虽然这里示出的层是交替的，但是环向层和轴向层的分布取决于成品连接器中环向纤维和轴向纤维的期望的比例。例如，在一些实例中，可以为轴向纤维212的每个层铺设两层、三层或四层环向纤维210。

现在参考图6，一旦圆柱形结构204已经与心轴201分离，法兰形成部分208内的热塑性树脂便被加热到接近其熔点。这致使树脂变得柔韧，以使得可以容易地操作。在圆柱形结构204的法兰形成部分208中制作四个纵向狭缝213，以便形成四个单独的法兰区段209。因为法兰部分208中仅存在轴向纤维212，所以形成这些狭缝213不涉及切割增强纤维中的任何一个，而是涉及将轴向纤维212分离在柔韧热塑性树脂内。因为没有切割纤维212，所以在形成法兰区段209的同时保留了连续纤维增强材料的结构优点。

然后，使每个新形成的法兰区段209向外弯曲(如由虚线箭头示出)到与中心轴线c成期望的角度。将法兰部分208分离成这些单独的区段209有利于这种弯曲。虽然该实例中未示出，但是还使得不同的法兰区段209能够弯曲到与中心轴线c成不同的角度，以允许连接器202紧固到不规则形状的结构。

在该实例中，使法兰区段209各自弯曲到与中心轴线成90°，如图7中所示。如图8a到图8c中更详细地示出，然后通过将锥形杆216推动穿过加热的树脂以分离纵向纤维212来在法兰区段209中的每个中形成通孔214。

然后允许热塑性树脂冷却，从而将法兰区段209刚性地固定到适当位置以形成成品连接器202。纤维212围绕杆216定向，并且在冷却之后移除杆216以留下通孔214而无任何纤维212被切割。

图9示出根据本公开另一实例的连接器302与平行于中心轴线c延伸的圆柱形流体传递导管304之间的接口。还示出连接器302邻接飞机翼梁303，所述飞机翼梁303包括垂直于中心轴线c延伸的端表面305以及在平行于中心轴线c的方向上从端表面305延伸的边缘307。连接器302包括：圆柱形毂部分306，所述圆柱形毂部分306也平行于中心轴线c延伸；以及法兰部分308，所述法兰部分308在垂直于中心轴线c的方向从毂部分306的端部延伸。法兰部分308还包括通孔310，通过所述通孔310使连接器302经由螺栓311紧固到飞机翼梁303。

与图1中示出的连接器2一样，毂部分306包围流体传递导管304的连接部分312，并且连接器302与流体传递导管304之间的连接用弹性体o形圈314进行密封。

然而，与图1中示出的连接器2相比，连接器302的法兰部分308还包括过渡部分309，所述过渡部分309与中心轴线c成大约45°从毂部分延伸。

连接器302的法兰部分308平行于端表面305，并且通过螺栓311固持抵靠端表面。辅助弹性体o形圈313邻近端表面305和边缘307安置，并且通过连接器302的过渡部分夹困在适当位置。辅助o形圈313用于密封飞机翼梁303与连接器302之间的连接，从而密封飞机翼梁303与流体传递导管304之间的连接。

图10示出根据本公开的实例的制造连接器302的方法的横截面视图。

利用激光辅助自动纤维铺放(afp)技术将热塑性树脂浸渍的纤维铺设在圆柱形心轴401上以形成圆柱形结构404。afp工艺允许精确控制纤维增强材料的取向，以使得圆柱形结构404可以被构造成包括两个不同的部分。这些中的第一个包括环向缠绕(圆周)纤维和轴向缠绕(纵向)纤维二者，并且将成为成品连接器302的毂部分306。另一部分仅包括从毂部分306连续地延伸的轴向缠绕纤维。这就是法兰形成部分408，并且将成为成品连接器302的法兰部分。

上面构造有法兰形成部分408的圆柱形心轴401的区域包括与中心轴线成角度σ的向外斜坡，以使得法兰形成部分408在从毂部分306延伸时与中心轴线成角度σ向外倾斜。

圆柱形结构404与心轴401分离并且被分成若干区段。如图11a到图11c中所示，然后通过在将下部过渡部分309留在适当位置的同时使法兰形成部分308的上部区段远离中心轴线c弯曲而将每个得到的区段形成到成品连接器302中，从而与中心轴线成角度σ延伸。弯曲过程可以包括在远离中心轴线c的方向上向法兰形成部分308施加力之前，将热塑性树脂加热到期望的弯曲区域，如图11b中所示。然后允许如图11c中示出的成品连接器302冷却。

与上面相关于图4到图7所描述的方法一样，可以使用单个心轴形成若干连接器。