部重合。
[0043]在如在图5和图6中示出的弯曲部在堆叠件中形成期间和之后，过量基质材料以液体形式被从凸起部移除。堆叠件被加热至70°C至90°C之间，使得在弯曲操作期间环氧树脂处于粘性液体状态并且复合材料堆叠件是柔软且易弯的。这使得来自间隔件和复合材料层的树脂聚结，并且此外，一定量的过量基质材料从凸起部流动且被垫料30a吸收。通过真空袋41所施加的压力以及通过使位于模具的拐角上方的填料弯曲所产生的力来辅助树脂至垫料30a的该流动。
[0044]进入垫料30a中的流动的大部分在弯曲操作期间发生，但是少量垫料也可以在弯曲操作之后流入垫料中。
[0045]图5和图6示出了垫料30a变形成使得垫料30a在弯曲过程之前和之后在凸起部的两侧上与凸起部紧密接触。替代性地，由于垫料30a可以是刚性的并且预成形为图6中示出的形状，因此垫料30a仅在弯曲过程之后在凸起部的两侧上与凸起部紧密接触。
[0046]从凸起部移除的过量基质材料沿堆叠件的厚度方向流动通过纤维12的片材并且进入垫料30a。如以上所提到的，由于来自间隔件和复合材料层的树脂在堆叠件内聚结，因此被垫料30a吸收的过量基质材料可以源于复合材料层I至9中的一个或多个复合材料层中的纤维增强基质材料和/或源于间隔件中的一个或多个间隔件中的间隔件基质材料。
[0047]图5和图6中示出的工具40被设计成在堆叠件中形成15°的弯曲部。当弯曲部已经形成时，袋41和垫料30a被移除并且弯曲的堆叠件被转移至第二模具50(在图7中示出的)，以便通过使用与图5和图6中示出的过程类似的过程使堆叠件弯曲另外的15°以在堆叠件中形成30°。
[0048]接着，在四个另外的模具51至54上重复该过程直到堆叠件已经在最终模具54上方弯曲了90°为止。
[0049]应当指出的是，针对图7中示出的每个形成阶段使用不同的垫料。因此，例如第一阶段使用设计成适合15°弯曲部的垫料30a，并且最后阶段使用设计成适合90°弯曲部的垫料30b(在图8中示出)。
[0050]垫料30a、30b可以由加工成所需形状的任何适当的吸收性材料(并且可选地，可变形材料)形成，例如高密度蜂窝状铝芯或者芳香聚酰胺芯。
[0051]接下来，包括过量基质材料的垫料30b被移除，并且弯曲的堆叠件被压实并且然后在模具54上固化。可选地，附加的压实阶段也可以在图1和图7中示出的前述工具10、40、50至54中的任何工具上进行。
[0052]应当指出的是，垫料30a、30b在厚度方面可以与图5和图8中示出的厚度不同，垫料的厚度通过在每个形成阶段必须被吸收的树脂的体积来确定。
[0053]图5至图7中示出的各个成形阶段期间从凸起部移除过量树脂使得堆叠件的厚度在凸起部处减小直到凸起部完全被移除为止。因此，当堆叠件呈其最终的固化形状时，堆叠件的厚度在90°弯曲部的周围不会变化并且弯曲部是大致没有褶皱的，如在图9中示出的。
[0054]如上所述，在图1的铺设阶段，在凸起部处外复合材料层9的最小曲率半径比内复合材料层I的最小曲率半径小。在成形操作结束时，在堆叠件中的90°弯曲部处情况恰恰相反:也就是说，如在图9中示出的，内复合材料层I在弯曲部处的最小曲率半径R1比外复合材料层9在弯曲部处的最小曲率半径R。小。举例来说，对于20mm的堆叠件厚度来说，内半径Ri可以为20mm并且外半径R。可以为40mm(差值Rcj-Ri等于堆叠件厚度)。
[0055]外复合材料层在堆叠件弯曲之前的更大路径长度抑制了内复合材料层在弯曲操作期间的扭曲。此外，如果需要的话，树脂间隔件在复合材料层之间提供富含树脂的区域，该富含树脂的区域可以有助于复合材料层之间的任何小的剪切。
[0056]图10(a)至图10(e)示出了本发明的方法可以如何应用在飞行器机翼盒的形成中。在第一步骤中，利用ATL头将U形堆叠件铺设到如在图10(a)示出的凸形铺叠工具70上。U形堆叠件具有水平腹板60和一对竖向凸缘61。图10(d)是凸缘61中的一个凸缘的放大视图(另一凸缘是其镜像)。工具70的侧面具有凹部65，并且堆叠件铺设有间隔件使得在凹部中形成有凸起部113。堆叠件中的第一复合材料层形成凸起部113的顶端，其中，间隔件根据需要被放置在层与层之间，由此间隔件在被铺设时变得越来越平坦。
[0057]接着，U形堆叠件从凸形铺叠工具70被转移至在图10(b)中示出的凹形模具80。如在图10(e)中示出的，每个凸起部113紧邻模具80的凸出拐角82而定位。垫料130也被添加至凸起部113并且真空袋81被放置在组件之上。接着，真空袋81与组件之间的空间被排空以拉下凸缘61的边缘并且形成如在图10(c)中示出的一对翼梁帽93。过量树脂被从凸起部113移除并且进入垫料130中。
[0058]图10(c)中示出的最终结构形成了飞行器机翼盒的主要部分。腹板60形成了机翼蒙皮的下部，并且弯曲凸缘为纵向翼梁腹板92提供了相应的翼梁帽93。通过将上机翼蒙皮(未示出)附接至翼梁帽93而完成了飞行器机翼盒。
[0059]在替代性实施方式中，如果翼梁帽93足够短，那么可以省去垫料130。在这种情况下，过量树脂材料从凸起部113水平地流动并且流出翼梁帽93的边缘，而不是沿厚度方向流动通过纤维片材并进入垫料130中。
[0060]尽管以上已经参照一个或多个优选的实施方式描述了本发明，但是将理解的是，在不背离本发明的如在所附权利要求中限定的范围的情况下可以做出各种变化或改型。
【主权项】
1.一种形成层状复合材料结构的方法，所述方法包括: 将复合材料层的堆叠件组装在铺叠工具上，每个复合材料层包括纤维增强基质材料，所述复合材料层包括内复合材料层和外复合材料层； 在所述堆叠件的组装期间，将一个或多个间隔件放置在所述堆叠件的选定部分中，每个间隔件包括间隔件基质材料，其中，每个间隔件被夹在相应的相邻成对的所述复合材料层之间，所述堆叠件的所述选定部分形成凸起部，并且所述外复合材料层在所述凸起部处具有比所述内复合材料层大的路径长度； 在所述堆叠件的组装之后，在所述堆叠件中形成弯曲部，其中，所述外复合材料层朝向所述弯曲部的外侧并且所述内复合材料层朝向所述弯曲部的内侧，所述堆叠件中的所述弯曲部与所述凸起部重合；以及 在所述弯曲部在所述堆叠件中形成期间或之后，使过量基质材料流出所述凸起部。2.根据权利要求1所述的方法，其中，一旦所述过量基质材料已经流出所述凸起部，则在所述堆叠件中的所述弯曲部处所述外复合材料层具有比所述内复合材料层大的曲率半径。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述过量基质材料流出所述凸起部进入了在所述堆叠件中的所述弯曲部的外侧上与所述凸起部接触的垫料中，并且在所述过量基质材料已流入所述垫料中之后，移除包含所述过量基质材料的所述垫料。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述堆叠件的厚度在所述凸起部处增大并且在所述凸起部的两侧上减小。5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，每对相邻的复合材料层中的所述复合材料层在夹在其之间的所述间隔件的两侧上彼此接触。6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，流出所述凸起部的所述过量基质材料使所述堆叠件的厚度在所述凸起部处减小。7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述过量基质材料源于所述复合材料层中的一个或多个复合材料层中的纤维增强基质材料和/或源于所述间隔件中的一个或多个间隔件中的间隔件基质材料。8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，每个间隔件包括不具有增强纤维的纯间隔件基质材料。9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述间隔件基质材料具有与所述纤维增强基质材料大致相同的化学组分。10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述间隔件基质材料和所述纤维增强基质材料是具有大致相同的固化温度的热固性材料。11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，一个间隔件包括在所述外复合材料层附近的外间隔件和在所述内复合材料层附近的内间隔件，并且所述外间隔件具有比所述内间隔件大的体积。12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述堆叠件包括三个或更多个复合材料层和两个或更多个间隔件，并且所述两个或更多个间隔件中的每个间隔件被夹在所述三个或更多个复合材料层中的相应的相邻成对的复合材料层之间。13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述堆叠件包括四个或更多个复合材料层和三个或更多个间隔件，并且所述三个或更多个间隔件中的每个间隔件被夹在所述四个或更多个复合材料层中的相应的相邻成对的复合材料层之间。14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，通过使所述堆叠件在模具的凸出拐角周围弯曲来将所述弯曲部形成在所述堆叠件中。15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述过量基质材料在所述弯曲部在所述堆叠件中形成期间流出所述凸起部。16.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述一个或多个间隔件包括一系列间隔件。
【专利摘要】本发明提供了一种形成层状复合材料结构的方法。复合材料层的堆叠件被组装在铺叠工具上，每个复合材料层包括纤维增强基质材料。复合材料层包括内复合材料层和外复合材料层。在堆叠件的组装期间，一系列间隔件被放置在堆叠件的选定部分中，每个间隔件包括间隔件基质材料。每个间隔件被夹在相应的一对相邻的复合材料层之间。堆叠件的选定部分形成凸起部，并且外复合材料层在凸起部处具有比内复合材料层大的路径长度。在堆叠件的组装之后，在堆叠件中形成弯曲部，其中，外复合材料层朝向弯曲部的外侧并且内复合材料层朝向弯曲部的内侧，堆叠件中的弯曲部与凸起部重合。在弯曲部在堆叠件中形成期间或之后，过量基质材料以液体形式流出凸起部。
【IPC分类】B32B27/38, B32B27/04, B32B9/04, B32B37/02, B32B38/08, B32B3/30, B32B9/00
【公开号】CN105711183
【申请号】CN201510954373
【发明人】维马尔·雅伊瓦尔
【申请人】空中客车营运有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2015年12月17日
【公告号】EP3034283A1, US20160176121