复合帽形加强件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种帽形加强件，其包括具有局部优化的坡度的腹板部分。该帽形加强件可以包括具有优化以处理剪切力的相对小坡度的腹板部分。该帽形加强件可进一步包括具有优化以处理脱落力或剪切力的相对大坡度的腹板部分。该帽形加强件包括沿其长度具有可变宽度的帽盖。该帽形加强件可以进一步包括转变腹板部分，以从具有相对大的坡度的腹板部分转变到具有相对更小坡度的腹板部分。本发明公开的概念用于单件帽形加强件的生成，其可以被局部地优化以改善不同载荷应用的结构能力和效率。
【专利说明】复合帽形加强件
【背景技术】
[0001]复合飞机结构为商用飞机工业提供很多优点。复合机身能够比由诸如铝的材料构建的机身更轻和/或更坚固。复合飞机蒙皮能够被设计为轻质的且柔性的。和其他飞机设计一样，复合飞机结构在飞机运行期间遭受各种力。加强机构通常被用在关于复合飞机结构吸收和分散那些运行力的至关重要的位置，以便维持飞机的结构完整性。
[0002]—种类型的加强机构是加强件。加强件是一个材料条，其将施加在蒙皮上的力转移到飞机机身部分的框架和到飞机机翼部分中的肋、翼梁以及到隔板结构上的梁。加强件能够为很多飞机应用的复合结构提供扭转刚度、弯曲刚度和抗弯阻力。加强件能够允许用于减少蒙皮的厚度，同时为飞机的安全运行提供一定程度的强度和必要的刚性。
[0003]常规加强件的设计是逐个制造商且逐个飞机改变的。在复合飞机中，加强件的设计能够采取帽形加强件的形式，其可以是开放的或闭合的。另一些加强件的设计可以包括但不限于，“I”形加强件或“J”形加强件。为了维持飞机结构的完整性，通常考虑到以上所述的力来设计加强件。常规加强件的设计和制造限制通常对某些加载条件导致次佳性能而对于另一些条件导致可能的超安全标准设计。例如，传统帽形加强件通常具有恒定的帽腹板角(hat web angle)。接近竖直的帽形加强件腹板对于界面载荷转移较佳，但是可能需要由纵梁端部配件支撑，这能够帮助减轻由剪力滞后力引起的扭转问题。具有较不陡的帽腹板角的帽形加强件将更有效地处理剪力滞后，但是会需要在脱落界面(push-off interface)处用角填板或角配件来加强。
[0004]关于这些和其他考虑，提出本文所做出的公开。
【发明内容】
[0005]应当明白，提供本
【发明内容】
是以简单的形式引入精选的构思，这种构思在以下的【具体实施方式】中被进一步的描述。本
【发明内容】
并不旨在限制所主张主题的范围。
[0006]根据本文公开的一个方面，提供了一种帽形加强件。该帽形加强件可以包括具有帽盖长度的帽盖(hat cap)、沿帽盖长度的一个或更多个帽凸缘以及帽腹板。该帽腹板可以包括沿帽盖长度的第一坡度和沿帽盖长度的第二坡度。第二坡度可以大于第一坡度。
[0007]根据另一方面，提供了一种复合结构。该复合结构可以包括复合蒙皮和附贴到复合蒙皮的一个或更多个帽形加强件。所述一个或更多个帽形加强件可以包括具有帽盖长度的帽盖、沿帽盖长度的一个或更多个帽凸缘以及帽腹板。该帽腹板可以包括沿帽盖长度的第一坡度和沿帽盖长度的第二坡度。第二坡度可以大于第一坡度。
[0008]根据又一方面，提供了一种形成帽形加强件的方法。该方法可以包括提供具有沿帽盖长度的第一坡度和沿帽盖长度的第二坡度的心轴。第二帽腹板坡度可以大于第一帽腹板坡度。该方法可以进一步包括提供一种复合材料，将复合材料放置到心轴中，固化复合材料，以及移除复合材料，从而提供具有局部优化的帽腹板坡度的帽形加强件。
[0009]本文所公开的特征、功能和优点能够本公开的各种实施例中独立的或者可以结合其他实施例被实现，其中进一步的细节可以通过参考以下的描述和附图被看见。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是常规复合机身结构的一部分的透视图。
[0011]图2是使用常规帽形加强件的常规复合机身结构的横截面图。
[0012]图3是根据本文提出的实施例、使用局部优化的帽形加强件的复合机身结构的横截面图。
[0013]图4是根据本文提出的实施例的帽形加强件的透视图。
[0014]图5是根据本文提出的实施例的可替代的帽形加强件的透视图。
[0015]图6是根据本文提出的实施例的可替代的帽形加强件的透视图。
[0016]图7是根据本文提出的实施例的可用来形成帽形加强件的心轴的透视图。
[0017]图8是根据本文提出的实施例的具有可变凸缘长度的心轴的透视图。
[0018]图9是根据本文提出的实施例的具有可变帽长度的复合机身结构的透视图。
[0019]图10是根据本文提出的实施例的用于形成局部优化的复合帽形加强件的示例性方法。
[0020]图11是根据本文提出的实施例的用于使用局部优化的复合帽形加强件的示例性方法。
【具体实施方式】
[0021]以下的具体描述是针对帽形加强件，其包含沿帽形加强件的帽盖长度的可变帽腹板坡度。包含可变帽腹板坡度能够以在脱落界面处存在接近竖直的倾斜帽腹板而提供帽形加强件。可变帽腹板坡度还能够在终止处或斜切(run-out)处、在加强件的末端处或不必须竖直腹板的区域中提供更加逐步地倾斜的帽腹板。在一些构造中，接近竖直的帽腹板坡度能够减少在施加到帽的凸缘的界面载荷和由帽腹板提供的将该平面外载荷携带到周围结构的载荷路径之间的偏移。偏移的减少能够减少在界面处的引入圆角弯曲。结果，可以减少在脱落界面处的层间拉伸载荷。
[0022]斜切处的更加逐步地倾斜的腹板能够在加强件终止之前为平面内剪切提供从加强件的盖返回到蒙皮的载荷路径。为平面内剪切提供载荷路径能够减少累积的剪力滞后的量，该剪力滞后可能导致在加强件的耗用处的圆角弯曲和层间拉伸破坏。心轴的几何形状可以变化以制造根据本文所描述的各个方面的加强件。
[0023]形成帽形加强件的复合层片可以与传统帽形加强件相同的方式被铺放，并且垂挂到心轴工具中、被袋装且固化。然后加强件将被紧固、粘合或共粘合到隔板或蒙皮。在一些结构中，不需要额外的零件，从而可以通过减少或消除附接额外的斜切配件或脱落界面配件/角填板的需要来减少零件计数、组装时间以及分析工作。
[0024]在以下详细的描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中以说明具体的实施例或示例的方式被示出。现在参考附图，其中相同附图标记贯穿多个附图表示相同元件，包含可变帽角的帽形加强件的各方面和其他方面将被提出。
[0025]现在参考图1，现有技术的常规复合机身结构100的一部分被说明。机身结构100可以包括蒙皮102。蒙皮102是典型的由多层层片形成的复合基质。层皮可以包括多层材料，当固化时，其形成蒙皮102。附接到蒙皮102下侧的帽形加强件104为蒙皮102提供结构支撑。由复合基质构建的蒙皮102和也可以由复合基质构建的帽形加强件104的组合能够提供机身结构100，其可以是结构上坚固但相对轻质的。
[0026]图2是其中一个帽形加强件104的横截面图，其被示出为帽形加强件104A。帽形加强件104A是由各种部件形成的，其一起为蒙皮102提供结构支撑。所述部件包括帽盖206、帽腹板208A、208B、帽凸缘210A、210B。在一些结构中，帽盖206连接到飞机(未示出)的框架。帽盖206可以为加强件104A提供弯曲刚度。帽腹板208A、208B可以使帽盖206从蒙皮102偏移，从而增加帽腹板208A、208B的弯曲刚度贡献。此外，帽腹板208A、208B也可以提供平面外剪切阻力，以允许帽形加强件104A将载荷转移到周围结构。在一些结构中，帽盖206也可以吸收平面内剪切。帽腹板208A、208B能够提供载荷路径以便在蒙皮102和帽盖206与帽盖206与蒙皮102之间转移平面内剪切。
[0027]在其他结构中，帽盖206能够连接到诸如第二层蒙皮(未示出)的其他复合结构。在一些实施方式中，框架可以呈鼠洞(mouse holed)并且跨过紧固到凸缘里的帽，或者梁可以被安装到蒙皮的另一侧并且然后通过穿过附接凸缘的紧固而被附接到帽。在一些实施方式中，虽然帽盖206可以被附接，不过通常避免这样，因为很难检测到附接到帽的盖的任何东西。
[0028]帽腹板208A、208B形成帽盖206和帽凸缘210A、210B之间的支撑结构。帽凸缘210A、210B将帽形加强件104A的一侧连接到飞机的一个零件(诸如蒙皮102)。帽凸缘210A、210B可以与蒙皮102整体地形成或者可以通过使用粘结剂212或者其他粘合或附贴技术被附贴至蒙皮102。
[0029]在凸缘210A和210B的内表面之间相对于帽盖206的长度R的间距Q提供加强件腹板角a。加强件腹板角α能够影响力如何从蒙皮102转移到帽盖206，并且到飞机内的其他结构，以用于载荷耗散。帽盖206起力转移机构的作用，以从帽腹板208转移走力，其又从腹板凸缘210转移走力。帽形加强件104Α能够遭受多个矢量的各种力。
[0030]例如，帽形加强件104Α可以遭受脱落力C，其是在具有如图1中所指示的方向的载荷力。在一种结构中，脱落力C的期望转移路径是从蒙皮102通过帽形加强件104Α且通过其他各种结构，终止于飞机的框架处。帽形加强件104Α也可以遭受剪切力S，其是一种大体正交于脱落力C延伸的力。这种剪切力S可以是帽盖206中的由于蒙皮102和帽凸缘210Α、210Β中的剪切的反作用力。因为这种反作用力，存在于帽盖206上的剪切力S具有与存在于蒙皮102中的剪切力S(由通过蒙皮102上的力矢量的两个斜杠所表示)相反的矢量。这种剪切可以在帽盖206中建立，也称为剪力滞后，并且然后在帽形加强件104A的末端处反应出来。在帽形加强件104A的末端处，帽盖206会经历扭矩，因此需要将总的剪切力S从帽盖206移回到蒙皮102内，从而导致圆角弯曲问题，以下将更详细的描述。在一种结构中，剪切力S的期望转移路径可以是从蒙皮102到帽凸缘210A内，通过帽腹板208、帽盖206，返回到帽凸缘210B并且返回到蒙皮102上。
[0031]与剪切力S相比，脱落力C的幅值可以改变，这取决于帽形加强件104A在飞机中的位置，或沿着具体帽形加强件的长度的位置，以及飞机的具体操作，例如当改变方向、增加海拔或降低海拔、施加机舱压力，以及其他因素。当转移各种力时，腹板角α对帽形加强件104Α执行情况有影响。例如，导致相对大的帽腹板坡度/斜坡的小腹板角α可以提供脱落力C的更好转移，且同时不会良好地转移剪切力S。然而，以相同的方式，在具有相对小的腹板角α的情况下，帽形加强件104Α在帽形加强件104Α的圆角214处承受剪切力S的能力可能不太理想。这可能导致在圆角214处由圆角弯曲所导致的层间拉伸破坏，从而导致帽形加强件104Α的结构塌陷。
[0032]尽管常规的帽形加强件可以使用额外部件来补偿作用于帽形加强件上的力，不过本文所描述的主题的各种构造使用帽形加强件中的不同帽腹板坡度。如在本文所使用的，帽腹板坡度/斜坡是一直线的梯度，该直线开始于帽腹板和帽凸缘的交叉处并且结束于帽腹板和帽盖的交叉处。帽腹板坡度可以在本文中以帽腹板角来描述，但是也可以以相对于其他帽腹板坡度的方式来描述。在帽形加强件的具体位置处的帽腹板坡度能够基于在具体位置处的帽形加强件的性能需求被配置。应当理解，在本文所描述的帽形加强件的坡度、角度和大体形状仅是示范性的。此外，本公开不限于坡度角度的任何具体确定，因为坡度在本质上是相对意义的。术语“更大”和“更小”的使用是相对术语。
[0033]现在参考图3，图示说明了具有变化腹板角以提供变化帽腹板坡度的说明性帽形加强件304的横截面视图。帽形加强件304沿其长度在一个位置处具有腹板角α，以及沿其长度在另一位置处具有腹板角α’，其在以下图4-6中的其他细节中描述。腹板角α可以提供第一帽腹板坡度，而腹板角α ’提供第二帽腹板坡度。当前所公开的主题的实施方式可以包括两个或更多个帽腹板坡度。如在图3中所说明的，第一帽腹板坡度小于第二帽腹板坡度。如以上所描述的，诸如腹板角α的相对大的腹板角能够经由帽腹板308Α和308Β在帽凸缘310Α和310Β与帽盖306之间比诸如腹板角α ’的相对较小的腹板角更好地转移剪切力S。
[0034]在期望考虑到脱落力C比剪切力S更大的帽形加强件304的部分中，帽形加强件304具有提供第二帽腹板坡度的腹板角α’。在该配置中，脱落力C可以有效的从帽凸缘310Α’和310Β’(在以下图4中更细节所描述)被转移到帽腹板308Α’和308’，所述帽腹板可以将载荷转移到飞机的其他结构部件。当与圆角314Α相比时，由于较小的腹板角α’造成较小的力矩被施加到圆角214Β从而引起增加的圆角弯曲以及层间拉伸，所以圆角314Β能够更好地承受脱落力C。
[0035]在期望考虑到剪切力S比脱落力C更大的帽形加强件304的部分中，帽形加强件304具有提供第二帽腹板坡度的腹板角α，其具有比由腹板角α’提供的帽腹板坡度更小的帽腹板坡度。在该配置中，剪切力S可以经由帽腹板308Α和308Β在蒙皮102和帽盖306之间被有效地转移。当与处于剪切力S情况的圆角314Β相比时，由于较大的腹板角α’造成较小的力矩被施加在圆角314Α并且因此减小圆角弯曲和层间拉伸，所以圆角314Α能够比圆角314Β更好地承受剪切力S。
[0036]帽形加强件304可以通过使用常规附接器件被附接至蒙皮102。例如，帽形加强件304可以通过使用粘结剂212被附贴到蒙皮102。根据用于形成本文所描述的各种部件的材料，可以使用其他附贴技术，包括紧固、粘合、共粘合、共固化、焊接和铆接。本公开不限于用于附贴帽形加强件304到蒙皮102的任何具体技术。其他帽形加强件，包括根据本文所描述的概念所构建的帽形加强件，可以被附贴到蒙皮102以形成在飞机中使用的复合结构的一部分。
[0037]变化的腹板角也可以提供变化的内部宽度。在图3中，第一内部宽度W对应于腹板角a。同样示出的是第二内部宽度W’，其对应于腹板角α’。因为帽形加强件304的各种部件被修改，所以帽形加强件304在各种位置处的内部宽度可以从第一内部宽度W变化到第二内部宽度w’。应当明白，虽然示出的第一内部宽度w和第二内部宽度r是在接近帽凸缘310A和310B的基部的位置处所测量的，然而第一内部宽度W和第二内部宽度W’可以在沿着帽形加强件的各种位置处被测量。此外，应当明白，帽形加强件304的内部宽度以不同于腹板角中的贯通变化的方式来变化。
[0038]图4是帽形加强件404的说明，该帽形加强件具有沿其长度的多个帽腹板坡度。图4中的帽形加强件404具有帽盖406、帽腹板408和帽凸缘410。帽腹板408沿着帽形加强件404的帽盖长度XY具有各种坡度。在以下将更详细描述的各种坡度能够帮助帽形加强件404更有效地转移载荷。例如，在高剪切力S的区域中，帽腹板408的坡度可以是相对较小以便减小在帽形加强件404的圆角半径处感觉到的力矩量。在另一示例中，在高脱落力C的区域中，帽腹板408的坡度可以相对较大的以更好的转移脱落力C。
[0039]帽形加强件404的第一帽腹板坡度是带有腹板凸缘310A和310B的腹板区域420。腹板区域420被示出为具有相对较小的帽腹板坡度，类似于由图3的腹板角α提供的帽腹板坡度。如以上所描述的，因为当与腹板角α’相比时，腹板角α提供更小的坡度，所以帽形加强件404具有该腹板角的部分经配置成比具有由腹板角α ’提供的坡度的帽形加强件更有效地处理剪切力S。处理剪切力S的能力可以在以下位置中有用，即与脱落力C相比，所述位置被较高程度的剪切力S作用。例如，帽形加强件部分426可以在剪切力S是比脱落力C更大贡献的力的区域中更有效。
[0040]在一些部位处，存在施加到帽形加强件404的局部平面外载荷，例如在支架附接处的拉伸/脱落载荷。例如，帽形加强件部分428可以是飞机中梁被附接在面板的另一侧面或者支架被附接等所处的部分，其可以造成施加离散界面载荷。在这种构造中，帽形加强件部分428可以具有由帽腹板角α ’提供的坡度，其带有帽凸缘310Α’和310Β’。在这种构造中，帽形加强件404可以更好地配置成比剪切力S更好地处理脱落力C的效果。
[0041]帽形加强件404也可以具有在帽腹板区域420和帽腹板区域422之间的转变/过渡区域，即帽腹板区域424。帽腹板区域424可以具有腹板，该腹板带有沿其长度程度变化的转变坡度，以允许从帽腹板区域420的较小坡度转变为帽腹板区域422的较大坡度。尽管本公开不限于任何特定的益处，不过帽腹板区域420的较小坡度和帽腹板区域422的较大坡度之间的转变可以通过减少尖锐角度来帮助增加帽形加强件404的结构整体性。
[0042]例如，当使用复合材料来制造时，从一个表面到另一个表面的角度形状的锐变会导致应力集中以及层间应力，特别地是产生于两个表面之间的弯曲处。设置帽腹板区域424能够降低转变效果且同时仍然提供恰当实现所必须的结构刚度。应当明白，本公开不限于任何具体相关的帽形加强件部分，如图5中所示的示例的方法，一些帽形加强件可以被制造具有更少或更多的帽形加强件部分。
[0043]图5是具有比图4的帽形加强件更少的腹板坡度且具有帽盖406的恒定宽度的帽形加强件504的透视图。帽形加强件504具有帽腹板区域520Α。类似于图4的帽腹板区域420Α，帽腹板区域520Α具有相对较小的坡度。帽腹板区域520Α经由帽腹板区域524Α (其提供在位置532处的大坡度)从较小坡度转变为较大坡度。因此，在位置532处的帽形加强件的坡度比在帽腹板区域520Α处的坡度更大。帽形加强件504的外形从帽腹板区域524Α连续到帽腹板区域524Β，其可以是从在位置532处的大坡度到帽腹板区域520Β的转变。帽腹板区域520B可以具有类似于帽腹板区域520A的坡度。
[0044]应当注意，诸如帽腹板区域524A和524B的转变部分可以不具有具体形状。例如，尽管图4的帽腹板区域424和图5的帽腹板区域524A和524B被示出具有大致凹状形状，不过其他构造可以提供凸状形状。另外，各种构造可以提供可变的帽盖尺寸，其如在图6中说明的示例。
[0045]在图6中，帽形加强件604具有帽腹板区域620A和帽腹板区域620B，其二者都可以具有类似于图5的帽腹板区域520A和520B的坡度。如在本文所讨论的一些构造中，可以期望有一种具有被优化以处理脱落力C而不是剪切力S的腹板角的帽形加强件。在该构造中，帽形加强件604具有帽腹板区域624A和624B，其使得坡度从帽腹板区域620A和620B转变为在位置632处发现的坡度，该位置可以具有比帽腹板区域620A和620B更大的坡度。
[0046]在图6中，帽腹板区域624A和624B经由以不同于可在图4和图5中发现的凹状转变的方式的凸状构造转变为较大坡度。在图6的构造中，凸状转变提供沿其长度具有可变尺寸的帽盖606。例如，帽盖606可以具有接近帽盖端部的部分634，其具有宽度A，而帽盖606可以具有接近位置632的部分636，其具有宽度A+B。尽管不限于任何具体的益处，不过具有的宽度要比位置634处的更大的位置636可以提供附加的益处。例如，位置636可以提供承受具体载荷所必须的附加表面区域。在其他示例中，位置636可以提供从当被优化成处理剪切力S的帽加强件604到当被优化成处理脱落力C的帽形加强件601的更好转变。
[0047]图7是根据本文所讨论的各种实施例可以被用于形成帽形加强件的心轴700的说明。心轴700可以被成形为接收一层或更多层复合材料702。复合材料702可以是由各种类型的材料形成的压层件。本文所描述的概念不限于任何具体的压层材料。
[0048]如在图7中说明的，心轴700具有各种坡度，当用于形成根据本文所描述的各种结构的帽形加强件时，其形成具有各种坡度的帽形加强件。心轴700具有区域704，其可以被用于形成具有较小坡度的帽形加强件部分，例如图4的帽腹板区域420。心轴700还可以具有转变区域706，其将帽形加强件的坡度从区域704的坡度增加到区域708的坡度。复合材料702可以被放置在心轴700中并且利用常规的固化技术来形成。应当明白，心轴700可以由一件或更多件来形成或者可以是一体构造，该技术不限于任何具体构造。
[0049]图8是具有带有各种宽度的凸缘的帽形加强件804的说明。尽管当前公开的主题不限于任何具体的益处或优点，但是在一些实施方式中，可变宽度可以提供某些功能性。例如，在剪切力S或者脱落力C可以相对大的位置中，较宽帽凸缘可以提供额外表面区域，在此帽形加强件804可以被附接到蒙皮102。
[0050]说明一个示范性实施例，帽形加强件804具有帽凸缘810，凸缘810具有沿帽凸缘810长度的可变宽度。在帽凸缘810的位置840处，帽凸缘810具有宽度“H”。在帽凸缘810的位置842处，帽凸缘810具有宽度“H+I”。如图所示，宽度“H+I”比宽度“H”更宽。在位置844处，帽凸缘810具有宽度“H”。应当理解，本公开不限于任何具体的帽凸缘810的宽度变化的顺序。例如，图8中所说明的实施方式示出具有一种宽度轮廓的帽凸缘810，其中接近帽形加强件804的远端的宽度是类似的。这些构造以及其他构造被考虑在本公开的范围内。
[0051]图9是具有可变帽高度的帽形加强件904的横截面图。帽形加强件904包括帽盖906、帽腹板908A和908B以及帽凸缘910A和910B。如以上关于图3所讨论的，帽形加强件904的帽腹板坡度可以改变。在图9中所说明的实施方式中，帽盖的高度已经被修改以适应可变的帽腹板坡度。由帽盖906、帽腹板908A和908B以及帽凸缘91A和91B提供的帽腹板坡度提供了帽高度“L”。帽高度可以增加或降低，而不是维持恒定的帽高度。例如，帽形加强件904具有由帽盖906’、帽腹板908A’和908B’以及帽凸缘910A’和910B，提供的帽高度“L+G”，其是比提供帽高度“L”的帽腹板坡度更大的帽腹板角。帽形加强件的其他部件可以变化。例如，帽形加强件904或者它的构成部件的厚度，例如但不限于，帽腹板908A和908B、帽盖906以及帽凸缘910A和910B的厚度。
[0052]现在转到图10，在此提供了用于形成具有局部优化的帽腹板坡度的示例性例程1000。除非另有指出，应当理解，比在图示中示出的和在本文所描述的更多或者更少的操作可以被执行。另外，除非另有指出，这些操作也可以以不同的顺序被执行而不是本文所描述的那些。
[0053]例程1000在操作1002处开始，其中提供心轴700。为了提供局部优化的帽腹板角，心轴700具有帽腹板的可变角。在一种构造中，心轴700在如下区域中具有小坡度，在该区域中帽形加强件404期望被配置成以比处理脱落力C更有效的方式来处理剪切力S。在另一构造中，心轴700在如下区域中具有大腹板坡度，在该区域中帽形加强件404期望被配置成以比处理剪切力S更有效的方式来处理脱落力C。
[0054]例程1000从操作1002继续到操作1004，在此复合材料702被放置在心轴700中。如以上所描述的，取决于具体的应用，复合材料702可以是由各种材料形成的基质。复合材料702可以以一种操作或以连续的层被放置在心轴700中，其当前技术不限于任何具体的构造。复合材料702可以以各种方式被放置和固定在心轴700中。例如，复合材料702可以使用装配在心轴700中的气囊(未示出)被压紧到心轴7010中。然后，在固化过程期间，心轴700、复合材料702和气囊的整个组件可以被袋装，被施加真空以在组件中产生压力，从而迫使复合材料702符合心轴700的形状。当前公开的主题不限于固定复合材料702到心轴700内的任意具体手段。
[0055]例程1000从操作1004继续到操作1006，在此固化复合材料702。本文所描述的概念和技术不限于任何具体的固化过程。在一些构造中，由于改变帽腹板角轮廓，可以是有利的或必要的，在固化过程期间沿着心轴700的长度改变心轴700的温度或压力。尽管不限定任何具体的原因，但是考虑可能由于改变坡度而存在于帽形加强件404的某些区域而不是存在于另一些区域中的额外材料，可以改变温度或压力。然而，当前公开的主题不限于任何具体的用于固化的温度或压力轮廓。
[0056]例程1000从操作1006继续到操作1008，在此从心轴700移除固化的帽形加强件。在一些构造中，帽形加强件包括通过对应于帽腹板的在心轴700中的各种角所形成的局部优化的帽腹板坡度。应当明白，本技术不限于任何特定的可移除过程。此外，作为移除过程的部分，目前固化的复合材料702的某些材料可以被移除以便形成根据需要的设计构造的帽形加强件的形状。例程1000之后结束。
[0057]图11是根据各种实施例的使用帽形加强件的说明性例程。例程1100开始并前进到操作1102，其中在局部优化的帽形加强件处接收操作力。如以上所描述的，局部优化的帽形加强件可以实现某些功能。第一功能可以是拾取施加到蒙皮的载荷、收集载荷以及然后将这些载荷转移到能够处理载荷的其他更加坚固的结构上或内。载荷可以是由于各种操作力，包括但不限于压力载荷或者一些其他局部施加的或分布的载荷。施加的载荷位置或与其他结构的交界界面可以是产生显著脱落力量的位置。第二功能可以是稳定蒙皮。本公开的局部优化的帽形加强件可以通过提供平面外刚度而实现这点，由此降低面板屈曲或者失效的可能性。
[0058]局部优化的帽形加强件的各种构造可以具有宽占地面积，其可以是用于稳定相对大面积面板的有效机构。抗扭刚度和剪切刚度也可以帮助稳定面板。在加压期间，帽形加强件可以大体接收压力载荷并且将载荷再分布到周围结构。在起飞/着陆/操纵期间，机身以及结构中的隔板可以承受载荷。机身的不同区域将针对不同载荷情景遇到升高的剪切载荷。
[0059]例程1100从操作1102前进到操作1104，在此局部优化的帽形加强件吸收(或收集)至少一部分操作力。操作力可以由多于一个的局部优化的帽形加强件来吸收。由于局部的优化，根据本文所描述的各种构造的帽形加强件可以在沿帽形加强件的长度的各种位置处吸收操作力。例如，针对一种操作力类型被优化的帽形加强件上的一个位置可以不吸收可预见量的操作力，而针对该操作力被优化的帽形加强件上的一个位置可以吸收操作力的显著部分。
[0060]例程1100从操作1104前进到操作1106，在此吸收的操作力被分布到周围的结构。周围的结构可以包括但不限于，飞机的框架、其他面板等。例程1100此后结束。
[0061]根据本公开的一个方面，提供一种复合结构，其包括复合蒙皮；以及附贴到复合蒙皮的多个帽形加强件(104)，所述多个帽形加强件包括具有帽盖(206)长度的帽盖(206)、沿帽盖(206)长度的多个帽凸缘(210A，210B)以及具有沿帽盖(206)长度的第一坡度和沿帽盖(206)长度的第二坡度的帽腹板(208A，208B)，其中第二坡度大于第一坡度。
[0062]有利地，第一坡度针对剪切力被配置。有利地，第二坡度针对脱落力被配置。有利地，帽腹板(208A，208B)进一步包括转变坡度。有利地，转变坡度提供从第一坡度到第二坡度的转变。有利地，帽腹板(208A，208B)进一步包括第三坡度。有利地，帽形加强件的高度沿着帽形加强件的长度变化。有利地，帽盖(206)的宽度沿着帽盖(206)长度变化。有利地，多个帽形加强件中的至少一部分进一步包括第一内部宽度和第二内部宽度。
[0063]以上所描述的主题仅通过说明性的方式被提供，且不应诠释为限制。可对本文所述的主题进行各种修改和改变而不遵循所示和所述的示例实施例和应用而不偏离所附权利要求书中阐述的本发明的真实精神和范围。
【权利要求】
1.一种帽形加强件，其包括: 帽盖(206)，其具有帽盖(206)长度； 沿着所述帽盖(206)长度的多个帽凸缘(210A，210B);以及 帽腹板(208A，208B)，其具有沿着所述帽盖(206)长度的第一坡度和沿着所述帽盖(206)长度的第二坡度，其中所述第二坡度大于所述第一坡度。
2.根据权利要求1所述的帽形加强件，其中所述第一坡度针对剪切力被配置。
3.根据权利要求1和2中任意一项所述的帽形加强件，其中所述第二坡度针对脱落力被配置。
4.根据权利要求1和2中任意一项所述的帽形加强件，其中所述帽腹板(208A，208B)进一步包括转变坡度。
5.根据权利要求4所述的帽形加强件，其中所述转变坡度提供从所述第一坡度到所述第二坡度的转变。
6.根据权利要求1和2中任意一项所述的帽形加强件，其中所述帽腹板(208A，208B)进一步包括第三坡度。
7.根据权利要求6所述的帽形加强件，其中所述第三坡度与所述第一坡度相同。
8.根据权利要求1和2中任意一项所述的帽形加强件，其中所述帽盖(206)的宽度沿着所述帽盖(206)长度变化。
9.根据权利要求8所述的帽形加强件，其中所述帽盖(206)的对应于所述第二坡度的宽度大于所述帽盖(206)的对应于所述第一坡度的宽度。
10.根据权利要求1和2中任意一项所述的帽形加强件，其进一步包括: 复合蒙皮。
11.一种形成帽形加强件的方法，所述方法包括: 提供具有第一帽腹板(208A，208B)部分和第二帽腹板(208A，208B)部分的心轴(700)，其中所述第一帽腹板(208A，208B)部分由沿着所述帽盖(206)长度的第一帽腹板(208A，208B)坡度限定，所述第二帽腹板(208A，208B)部分由沿着所述帽盖(206)长度的第二帽腹板(208A，208B)坡度限定，其中所述第二帽腹板(208A，208B)坡度大于所述第一帽腹板(208A，208B)坡度； 提供复合材料； 将所述复合材料放置到所述心轴中； 固化所述复合材料；以及 移除所述复合材料以提供具有局部优化的帽腹板(208A，208B)坡度的帽形加强件。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括成形所述帽形加强件(104)。
【文档编号】B64C1/12GK104210643SQ201410204220
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2013年5月30日
【发明者】J·L·菲尔克, C·马萨 申请人:波音公司