本公开涉及制造领域，尤其涉及用于飞行器的纵梁的制造。
背景技术：
用于飞行器的纵梁(例如，飞行器的机翼)可以由复合材料制成。这些纵梁可以作为预制件被铺设、被加工成纵梁，然后被共固化到机翼蒙皮，以形成完整的机翼或其一部分。当以这种方式制造纵梁时，纵梁被铺设并固化，使得它们终止于机翼蒙皮内。然后在固化完成之后，可以以期望的斜率将纵梁切割成期望的尺寸。从纵梁到蒙皮的过渡通常称为“纵梁过渡段”，并用于在复合机翼结构中传递载荷。
以这种方式制造由复合材料制成的纵梁可能导致超出公差的边缘状态，并且超出公差状态是不期望的，因为它们可能需要返工。同时，由于可能需要复杂的几何形状，可能难以以期望的斜率来铺设和固化预制件。
因此，期望具有一种考虑到上述问题中的至少一些以及其它可能的问题的方法和设备。
技术实现要素：
本文所述的实施方式提供了用于纵梁的刚性端盖，该刚性端盖呈现出用于终止纵梁的期望的斜率和纵梁过渡段质量。这些端盖固定到用于纵梁的预制件，以形成复合部件的整体部分。端盖消除了将预制件成形为特定的斜率的需要，同时还消除了在固化之后切割纵梁的需要。端盖形成在固化期间将所需形状强制形成(enforce)到纵梁上的飞离工具(flyawaytooling)，同时还在机翼已经被制造之后在机翼内承受和传递载荷。一个实施方式是一种形成纵梁的方法。该方法包括：铺设包括纤维增强材料的纵梁预制件，将纵梁预制件放置到蒙皮面板预制件上，将端盖结合到纵梁预制件和蒙皮面板预制件，以及在端盖结合到纵梁预制件和蒙皮面板预制件的同时共固化纵梁预制件和蒙皮面板预制件，产生包括端盖的复合部件。
另一实施方式是一种包含编程指令的非暂时性计算机可读介质，所述编程指令在由处理器执行时可操作用于执行形成纵梁的方法。该方法包括：铺设包括纤维增强材料的纵梁预制件，将纵梁预制件放置到蒙皮面板预制件上，将端盖结合到纵梁预制件和蒙皮面板预制件，以及在端盖结合到纵梁预制件和蒙皮面板预制件的同时共固化纵梁预制件和蒙皮面板预制件，产生包括端盖的复合部件。
另一实施方式是一种制品。该制品包括复合部件。该复合部件包括纤维增强材料制成的蒙皮面板、共固化到蒙皮面板的纤维增强材料的纵梁、以及共同结合到纵梁和蒙皮面板的端盖，并且该端盖包括与来自纵梁的纤维增强材料重叠的斜面。
另一实施方式是一种用于纵梁的端盖。该端盖包括凸缘、从凸缘延伸并使凸缘逐渐变薄的斜面、从凸缘突出的腹板、以及从腹板延伸并使腹板逐渐变薄的斜面。
另一实施方式是一种用于制造复合部件的方法，该方法包括：形成蒙皮面板预制件，将垫板工具端结合到蒙皮面板预制件上，将纵梁预制件锚固在蒙皮面板预制件和垫板工具端处，以及将蒙皮面板预制件和纵梁预制件与垫板工具端共固化。
另一实施方式是一种呈用于飞行器的飞离工具形式的设备。该设备包括端盖，该端盖包括凸缘、从凸缘延伸并使凸缘逐渐变薄的斜面、从凸缘突出的腹板、以及从腹板延伸并使腹板逐渐变薄的斜面。端盖在制造期间支撑用于纵梁的预制件，并且被集成到完成的纵梁中作为飞行器的部件。
根据本公开的一个方面，一种形成纵梁的方法，所述方法包括：
铺设包括纤维增强材料的纵梁预制件(202)；
将所述纵梁预制件放置到蒙皮面板预制件上(204)；
将端盖结合到所述纵梁预制件和所述蒙皮面板预制件(206)；以及
在所述端盖结合到所述纵梁预制件和所述蒙皮面板预制件的同时，共固化所述纵梁预制件和所述蒙皮面板预制件，从而产生包括所述端盖的复合部件(208)。
有利地，所述方法是这样的方法，其中：
所述端盖结合到所述纵梁预制件的外侧端，并且所述方法还包括：
将另一端盖结合到所述纵梁预制件的内侧端。
优选地，所述方法还包括：
使所述端盖的斜面与所述纵梁预制件重叠。
优选地，所述方法还包括：
经由选自由阶梯搭接、线性斜面、嵌接和交错构成的组的斜面将载荷传递到所述端盖。
优选地，所述方法还包括：
将所述复合部件组装到飞行器的机身的一部分中，使得所述端盖成为飞离工具。
优选地，所述方法还包括：
经由增材制造来制造所述端盖。
优选地，所述方法还包括：
在所述共固化之前，将所述端盖、纵梁预制件和蒙皮面板预制件进行真空装袋(vacuumbagging)。
优选地，所述方法是这样的方法，其中：
所述端盖结合到所述纵梁预制件的外侧端并紧固到机翼面板。
优选地，所述方法是这样的方法，其中：
所述端盖结合到所述纵梁预制件的外侧端并紧固到机翼面板，并且所述方法还包括：
将另一端盖结合到所述纵梁预制件的内侧端，并将所述端盖紧固到所述机翼面板。
优选地，根据如上所述的方法组装的飞行器的一部分。
根据本公开的一个方面，一种包含编程指令的非暂时性计算机可读介质，所述编程指令在由处理器执行时可操作用于执行用于形成纵梁的方法，所述方法包括：
铺设包括纤维增强材料的纵梁预制件(202)；
将所述纵梁预制件放置到蒙皮面板预制件上(204)；
将端盖结合到所述纵梁预制件和所述蒙皮面板预制件(206)；以及
在所述端盖结合到所述纵梁预制件和所述蒙皮面板预制件的同时，共固化所述纵梁预制件和所述蒙皮面板预制件，从而产生包括所述端盖的复合部件(208)。
有利地，所述介质是这样的介质，其中：
所述端盖结合到所述纵梁预制件的外侧端，并且所述方法还包括：
将另一端盖结合到所述纵梁预制件的内侧端。
优选地，所述介质是其中所述方法还包括以下步骤的介质：
使所述端盖的斜面与所述纵梁预制件重叠。
优选地，所述介质是这样的介质，其中：
经由选自由阶梯搭接、线性斜面、嵌接和交错构成的组的斜面将载荷传递到所述端盖。
优选地，所述介质是其中所述方法还包括以下步骤的介质：
将所述复合部件组装到飞行器的机身的一部分中，使得所述端盖成为飞离工具。
优选地，所述介质是其中所述方法还包括以下步骤的介质：
经由增材制造来制造所述端盖。
优选地，所述介质是其中所述方法还包括以下步骤的介质：
在所述共固化之前，将所述端盖、纵梁预制件和蒙皮面板预制件真空装袋。
优选地，所述介质是这样的介质，其中：
所述端盖结合到所述纵梁预制件的外侧端并紧固到机翼面板。
优选地，所述介质是这样的介质，其中：
所述端盖结合到所述纵梁预制件的外侧端并紧固到机翼面板，并且所述方法还包括：
将另一端盖结合到所述纵梁预制件的内侧端，并将所述端盖紧固到所述机翼面板。
优选地，根据由存储在计算机可读介质上的指令所限定的方法组装的飞行器的一部分。
根据本公开的一个方面，一种制品包括：
复合部件(100)，所述复合部件(100)包括：
纤维增强材料制成的蒙皮面板(110)；
所述纤维增强材料制成的纵梁(120)，所述纵梁(120)共固化到所述蒙皮面板；以及
端盖(130)，所述端盖共同结合到所述纵梁，并且所述端盖包括斜面(134)，所述斜面与来自所述纵梁的纤维增强材料拼接。
有利地，所述制品是这样的制品，其中：
所述斜面包括选自由阶梯搭接斜面、嵌接灯和交错构成的组的至少一者。
优选地，所述制品是这样的制品，其中：
所述端盖具有与所述纵梁的帽形横截面对准的帽形横截面。
优选地，所述制品是这样的制品，其中：
所述端盖也共同结合到所述蒙皮面板。
优选地，所述制品是这样的制品，其中：
所述斜面与来自所述纵梁的所述纤维增强材料拼接。
优选地，所述制品是这样的制品，其中：
所述端盖具有与所述纵梁的横截面对准的呈t形、z形或j形形式的横截面。
优选地，所述制品是这样的制品，其中：
所述端盖由碳纤维增强聚合物(cfrp)或金属中的至少一种制成。
优选地，所述制品是这样的制品，其中：
所述纤维增强材料包括碳纤维增强聚合物(cfrp)。
使用上述制品制造飞行器的一部分。
根据本公开的一个方面，提供了一种呈用于纵梁的端盖形式的设备，所述端盖包括：
凸缘(320)；
斜面(322)，所述斜面(322)从所述凸缘延伸并且使所述凸缘逐渐变薄；
腹板(310)，所述腹板(310)从所述凸缘突出；以及
斜面(312)，所述斜面(312)从所述腹板延伸并且使所述腹板逐渐变薄。
有利地，所述设备是这样的设备，其中：
所述端盖的横截面选自由“t”形形状和帽形形状构成的组。
优选地，所述设备是这样的设备，其中：
所述腹板形成弯曲形状。
优选地，所述设备是这样的设备，其中：
所述端盖由碳纤维增强聚合物(cfrp)或金属中的至少一者制成。
优选地，所述设备是这样的设备，其中：
所述端盖包括凸缘中的安装特征。
优选地，所述设备是这样的设备，其中：
所述端盖包括腹板中的安装特征。
使用上述设备制造飞行器的一部分。
根据本公开的一个方面，一种用于制造复合部件的方法，所述方法包括：
形成蒙皮面板预制件(1202)；
将垫板工具端结合到所述蒙皮面板预制件上(1204)；
将所述纵梁预制件锚固在所述蒙皮面板预制件和所述垫板工具端处(1206)；以及
使所述蒙皮面板预制件和所述纵梁预制件与所述垫板工具端共固化(1208)。
有利地，所述方法还包括：
将所述纵梁预制件、所述垫板工具端和所述蒙皮面板预制件真空装袋。
优选地，所述方法还包括：
将所述纵梁预制件、所述垫板工具端和所述蒙皮面板预制件硬化成复合部件。
优选地，所述方法是这样的方法，其中：
硬化包括在施加压力的同时将所述纵梁预制件、所述垫板工具端和所述蒙皮面板预制件固化成复合部件。
优选地，所述方法是这样的方法，其中：
所述垫板工具端形成飞离工具，所述飞离工具在结构上支撑纵梁的端部。
优选地，所述方法是这样的方法，其中：
所述垫板工具端包括选自由金属和碳纤维增强聚合物(cfrp)构成的组的材料。
根据上述方法组装的飞行器的一部分。
根据本公开的一个方面，一种呈用于飞行器的飞离工具的形式的设备，所述设备包括：
端盖(300)，所述端盖(300)包括：
凸缘(320)；
斜面(322)，所述斜面(322)从所述凸缘延伸并且使所述凸缘逐渐变薄；
腹板(310)，所述腹板(310)从所述凸缘突出；以及
斜面(312)，所述斜面(312)从所述腹板延伸并且使所述腹板逐渐变薄，
所述端盖在制造期间支撑用于纵梁的预制件，并且被集成到完成的纵梁中作为飞行器的部件。
有利地，所述设备是这样的设备，其中：
所述腹板形成弯曲形状。
优选地，所述设备是这样的设备，其中：
所述端盖由碳纤维增强聚合物(cfrp)或金属中的至少一者制成。
优选地，所述设备是这样的设备，其中：
所述端盖具有帽形横截面。
优选地，所述设备是这样的设备，其中：
所述端盖具有t形横截面。
使用如上所述的设备制造飞行器的一部分。
以下可描述其它说明性实施方式(例如，与前述实施方式相关的方法和计算机可读介质)。已经讨论的特征、功能和优点可以在各种实施方式中独立地实现，或者可以在其它实施方式中组合，其进一步的细节可以参考下面的描述和附图看出。
附图说明
现在仅通过示例的方式并参考附图来描述本公开的一些实施方式。在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件或相同类型的元件。
图1是在说明性实施方式中的包括共固化的纵梁和飞离工具的机翼的一半的方框图。
图2a是示出在说明性实施方式中的用于将飞离工具集成到机翼中的方法的流程图。
图2b是示出在说明性实施方式中的用于将飞离工具集成到机翼中的方法的流程图。
图3和图4a至图4c示出了在说明性实施方式中的用于第一纵梁形状的端盖。
图5至图6示出了在说明性实施方式中的用于第二纵梁形状的端盖。
图7a至图7e和图8示出了在说明性实施方式中的共同结合的端盖和纵梁。
图9是在说明性实施方式中的包括飞离工具的机翼的立体图。
图10示出了在说明性实施方式中的用于纵梁的内侧端盖。
图11是示出在说明性实施方式中的集成到机身中的用于纵梁的内侧端盖的方框图。
图12是示出在说明性实施方式中的用于将飞离工具集成到机翼中的方法的又一流程图。
图13是在说明性实施方式中的飞行器生产和维修方法的流程图。
图14是在说明性实施方式中的飞行器的方框图。
具体实施方式
附图和以下描述提供了本公开的具体说明性实施方式。因此，将理解，本领域技术人员将能够设计出虽然未在本文中明确描述或示出但体现本公开的原理并且包括在本公开的范围内的各种布置。此外，本文描述的任何示例旨在帮助理解本公开的原理，并且将被解释为不限于这样的具体叙述的示例和条件。因此，本公开不限于下面描述的具体实施方式或示例，而是由权利要求及其等同物来限定。
复合部件，例如碳纤维增强聚合物(cfrp)部件，最初被铺设为多层，其一起被称为预制件。预制件的每层内的单独纤维彼此平行地对准，但是不同的层呈现不同的纤维定向，以便增加所得复合部件沿不同维度的强度。该预制件包括粘性树脂，该粘性树脂固结以将预制件硬化成复合部件(例如，用于飞行器中)。已经用未固化的热固性树脂或热塑性树脂浸渍的碳纤维被称为“预浸料”。其它类型的碳纤维包括“干纤维”，其未用热固性树脂浸渍，但可以包括增粘剂或粘合剂。干纤维在固化之前用树脂浸渍。对于热固性树脂，硬化是被称为固化的单向过程，而对于热塑性树脂，如果树脂被再加热，则树脂达到粘性形式。
图1是在说明性实施方式中的包括共固化的纵梁和飞离工具的机翼100的下半部的方框图。图1所示的机翼100的下半部可包括共固化的机翼的下半部，并且能够固定或结合到机翼的上半部以形成完整的机翼。在另外的实施方式中，机翼的上半部以与机翼100的下半部类似的方式组装。图1所示的机翼100的下半部包括纤维增强复合材料以及用于纵梁的刚性端盖。这种布置消除了在硬化之后在机翼100处修整或切割纵梁的需要。
在该实施方式中，图1示出了包括蒙皮面板110的机翼的一部分，该蒙皮面板110包括呈树脂114和纤维116的多个层112形式的纤维增强材料。纵梁120设置在蒙皮面板110的顶部，并且包括呈多层112纤维116和树脂114形式的纤维增强材料。纵梁120共固化到蒙皮面板110。
端盖130邻接纵梁120的内侧端122和外侧端124。端盖130在固化之前是刚性的，并且可以包括提供高强度和低重量的金属，例如钛或铝(例如，通过玻璃纤维或其它材料的绝缘片层而与碳纤维绝缘)。端盖130可进一步包括硬化复合材料(例如，热固性材料或热塑性材料)以及3d打印金属。因此，在一个实施方式中，端盖130经由增材制造技术制造，例如3d打印。在另外的实施方式中，利用减材制造技术。每个端盖130包括具有用于接收纵梁120的斜面134的凸缘132。端盖130被螺栓连接和/或结合到纵梁120和/或蒙皮面板110。
斜面134提供了用于将载荷从纵梁120传递到端盖130的路径。如本文所用，“斜面”是指沿其长度过渡载荷的任何物理结构，包括阶梯搭接、嵌接、交错、线性斜面和其它特征。纵梁120本身包括凸缘和腹板，并且这些结构与端盖130的斜面134互补。每个端盖130还包括向下行进到蒙皮面板110的斜面136。斜面136提供用于将载荷从端盖130传递到蒙皮面板110的路径。
在一个实施方式中，端盖130共同结合到纵梁120和蒙皮面板110，并且端盖130的斜面134与来自纵梁120的纤维增强材料重叠。在另外的实施方式中，斜面134和/或136经由搭接、阶梯搭接或斜面与纵梁和/或蒙皮面板110的片层的嵌接交错而与纵梁120集成。在这些实施方式的一些中，过渡涉及将纵梁预制件铺设在端盖130上以适应形状上的差异。术语“蒙皮面板110”和“纵梁120”在这里用于指未固化的预制件以及硬化的复合部件。也就是说，蒙皮面板110可指等待固化的用于蒙皮面板的未硬化的预制件，或者可指硬化的蒙皮面板。以类似的方式，纵梁120可以指用于纵梁的未硬化的预制件，或者指硬化的纵梁。
图1还描绘了可以由控制器140电子管理以制造上述结构的部件。在该实施方式中，部件包括铺设机142，例如自动纤维放置(afp)机或带分配头，其铺设单向纤维增强材料的丝束以形成层112。部件还包括拾取和放置(pnp)机144(例如，末端执行器、抽吸装置、夹持器等)，其拾取纵梁预制件和/或端盖130并将纵梁预制件和/或端盖130放置到蒙皮面板110上。在另外的实施方式中，纵梁预制件和端盖130由一个或多个技术人员手动拾取并放置就位。控制器140基于存储在存储器中的一个或多个数控(nc)程序中的指令来指导这些部件的操作，并且可以实现为例如定制电路系统、执行编程指令的硬件处理器或其某种组合。
将关于图2a讨论图1的部件的操作的说明性细节。对于该实施方式，假定机翼的蒙皮面板预制件(例如蒙皮面板110)已经由铺设机142铺设。
图2a是示出在说明性实施方式中的用于将飞离工具集成到机翼中的方法200的流程图。方法200的步骤是参考图1所示的机翼100的下半部来描述的，但是本领域技术人员将理解，方法200可在其它环境中对机翼的其它部分(例如，机翼的上半部)执行。这里描述的流程图的步骤不是全部包括在内的，并且可以包括未示出的其它步骤。这里描述的步骤也可以以替代的顺序执行。
在步骤202中，控制器140指导铺设机142铺设纵梁预制件。在一个实施方式中，这包括将多层单向纤维增强材料施加到限定了纵梁预制件的形状的铺设心轴(未示出)或其它工具件。
在一个实施方式中，pnp机144将端盖130放置在纵梁预制件的每一端处。端盖130有助于在固化之前和固化期间在纵梁预制件处强制形成期望的形状。此外，端盖130提供斜面136(例如，用于过渡段)和/或呈刚性形式的其它复杂几何形状，这意味着这些几何形状在固化过程期间不需要被机械地支撑。这降低了机翼的铺设和固化的复杂性，这降低了与人力和材料相关的费用。
在步骤204中，控制器140指导pnp机144将纵梁预制件放置到蒙皮面板预制件(例如，蒙皮面板110)上。在该操作期间，纵梁预制件尚未固化(即，仍处于“生坯状态”)，因此保持松弛。因此，在运输纵梁预制件时，经由施加抽吸(例如，经由真空连接)或使用支撑结构，pnp机144可以在纵梁预制件处强制形成或保持期望的曲率。在一个实施方式中，pnp机144拾取多个纵梁预制件并将其放置在蒙皮面板预制件处。这还可以包括将纵梁预制件放置到铺设心轴上，然后抵靠纵梁预制件来铺设蒙皮。对于限定机翼的上部分的蒙皮面板，纵梁可包括用于帽形纵梁的预制件。对于限定机翼的下部分的蒙皮面板，纵梁可包括用于“t”形纵梁的预制件。其它类型的纵梁包括z形纵梁和任何合适横截面的纵梁。在一个实施方式中，放置操作涉及使端盖130的斜面134与纵梁预制件的一个或多个层重叠。这可以包括使斜面134与纵梁预制件处的斜面重叠。以这种方式，在纵梁预制件硬化之后，斜面134在硬化的纵梁和端盖130之间传递载荷。同时，斜面136在端盖130和蒙皮面板110之间传递载荷。
步骤206包括将端盖130结合到纵梁预制件和蒙皮面板预制件。在一个实施方式中，这包括在将端盖或纵梁预制件放置到蒙皮面板预制件上之前将粘合剂(例如，环氧树脂、胶水或其它自硬化化学品)施加到端盖130，并且在将端盖和纵梁预制件放置就位之后等待粘合剂硬化。在一个实施方式中，端盖130结合到纵梁预制件的外侧端，而另一端盖130结合到纵梁预制件的内侧端。
在端盖130已经结合就位之后，端盖130相对于纵梁预制件和蒙皮面板预制件的位置通过硬化的粘合剂保持就位。这确保了真空装袋设置和固结不会使纵梁预制件、蒙皮面板预制件和端盖的位置相对于彼此移位。因此，pnp机144、另一机器或技术人员可以继续将端盖、纵梁预制件和蒙皮面板预制件真空装袋(即，在将这些元件共固化之前)。端盖既将纵梁预制件锚固到蒙皮面板预制件，又将纵梁定位在蒙皮面板预制件处。在一个实施方式中，真空袋用于在固化之前经由施加压力来固结这些部件。
步骤208包括在端盖130结合到纵梁预制件和蒙皮面板预制件的同时将纵梁预制件共固化到蒙皮面板预制件，从而产生包括端盖130作为整体部件的复合部件。在一个实施方式中，共固化包括将真空装袋的部件放置到高压釜中，经由高压釜施加热量直到树脂114达到固化温度，以及经由真空袋和/或经由高压釜施加压力以便固结和固化端盖130、纵梁预制件和蒙皮面板预制件。这些部件共固化成包括整体飞离工具的整体复合部件。也就是说，端盖130作为工具操作以在固化和真空装袋期间为预制件提供支撑，并且还在机翼的所得部分组装到飞行器的机身的一部分中时提供机械强度。工具在硬化之后变为与纵梁物理地成为一体。因此，该工具是飞离工具，因为它被集成到飞行器中，并且在制造完成之后作为飞行器的一部分“飞离”。
方法200提供优于现有技术的技术益处，因为其使得过渡段(runout)能够快速集成到复合纵梁中，在真空装袋和固化期间提供支撑。这是因为在固化之前为刚性的端盖抵抗由真空袋施加的压紧力，其可能压碎或使细长部分弯曲，诸如纵梁预制件的腹板。因此，端盖有助于在固化期间将纵梁预制件约束为期望的形状。方法200另外消除了在复合纵梁已经共固化到蒙皮面板之后从复合纵梁切割或移除材料的需要。
图2b示出了在说明性实施方式中的用于将飞离工具集成到机翼中的方法250。方法250包括在步骤252中形成(例如，铺设)包括纤维增强材料(例如，cfrp)的蒙皮面板预制件，在步骤254中将蒙皮面板预制件处的刚性端盖设置在将被放置在蒙皮面板处的纵梁预制件(例如，由cfrp铺设)的端部位置处，在步骤256中经由刚性端盖将纵梁预制件定位在蒙皮面板预制件处，以及在步骤258中将纵梁预制件锚固到蒙皮面板预制件。
在另一实施方式中，方法250包括经由覆盖纵梁预制件、蒙皮面板预制件和端盖的真空袋来固结纵梁预制件和蒙皮面板预制件。方法250还可包括硬化纵梁预制件和蒙皮面板预制件以形成包括端盖的机翼的区段。端盖结合到纵梁预制件和蒙皮面板预制件，并且在一个实施方式中，方法250还包括在刚性端盖结合到纵梁预制件和蒙皮面板预制件的同时共固化纵梁预制件和蒙皮面板预制件，从而产生包括端盖的复合部件。
图3和图4a至图4c示出了在说明性实施方式中的用于第一纵梁形状的端盖300。图4a与图3的观察箭头4a对应。在该实施方式中，端盖300设计为用于具有t形横截面的纵梁的端盖。也就是说，端盖300具有与纵梁的t形横截面对准的t形横截面。
端盖300包括腹板310，该腹板310经由斜面312变窄，斜面从腹板310延伸并使腹板310逐渐变薄(taper)。在该实施方式中，腹板310形成竖直平面。然而，在另外的实施方式中，腹板形成弯曲形状(例如，如图5中所示)。腹板310从下凸缘320突出。下凸缘320经由斜面322变窄，该斜面从下凸缘320延伸并使下凸缘320逐渐变薄。这些斜面312和322通过纵梁预制件中的对应斜面重叠，使得凸缘和纵梁预制件的组合的总厚度沿着凸缘保持恒定。在另外的实施方式中，斜面呈现阶梯形图案，其接纳纵梁和端盖之间的阶梯搭接或其它类型的界面/过渡。在另外的实施方式中，执行具有金属结构的复合片层的交错以使结构变窄，而不是以线性倾斜方式变窄。斜面330根据期望的结构约束终止纵梁，并且成形和渐缩以有助于使纵梁载荷通过端盖过渡到面板。斜面340通过端盖300将力传递到蒙皮面板(未示出)中。同时，行进到腹板310中的斜面312和行进到下凸缘320中的斜面322传递来自纵梁的载荷。通过端盖的载荷的过渡速率由斜面的几何形状和斜面的图案(例如，线性、阶梯等)建立。
图4b描绘了在纵梁400已经结合到端盖之后的图3的端盖300截面切割侧视图。图4b与图4a的观察箭头4b对应。在图4b中，可以看出纵梁400包括分别与斜面312和322配合的斜面410和斜面420。图4c是与图4a的观察箭头4c对应的截面切割端视图。在图4c中，端盖300的斜面312和322是可见的，纵梁400的斜面410和420也是可见的。在进一步的实施方式中，所述端盖结合到纵梁预制件的外侧端并紧固到机翼面板，并且另一端盖结合到纵梁预制件的内侧端并紧固到机翼面板。
图5至图6示出了在说明性实施方式中的用于第二纵梁形状的端盖500。图6与图5的观察箭头6对应。在该实施方式中，端盖500设计为用于具有“帽”形横截面的纵梁的端盖。也就是说，端盖500具有与纵梁的帽形横截面对准的帽形横截面。
端盖500包括经由斜面512变窄的上拱形510，并且还包括经由斜面522变窄的下凸缘520。这些凸缘通过纵梁预制件中的对应斜面重叠，使得凸缘和纵梁预制件的组合的总厚度沿凸缘保持恒定。在另外的实施方式中，斜面在其变窄时呈现阶梯图案，而不是以线性方式变窄。斜面530根据期望的结构约束终止纵梁，并且唇部540将通过端盖500承受的力分配到蒙皮面板(未示出)中。在该实施方式中，上拱形510形成与帽形纵梁中的空隙对应的空隙550。
图7a至图7e和图8示出了在说明性实施方式中的已经共同结合到纵梁700的端盖500。图8是与图7a的观察箭头8对应的侧视图。在该实施方式中，斜面512和斜面522由来自纵梁700的纤维增强材料覆盖，这形成了斜面710的对应实例，以维持纵梁和端盖的期望组合厚度。
图7b是与图7a的观察箭头7b对应的截面切割侧视图，并且示出了斜面710在嵌接接头720处与图7a的斜面522相交。在图7b中，端盖已经结合到纵梁700的斜面，这在结构上将纵梁700与端盖500合并为一体，形成由纵梁以及端盖制成的单个部件。具体地，图7b示出了端盖的斜面与复合片层之间的嵌接类型的接合。然而，也可以实现阶梯类型的接合，如图7c的阶梯接头730所示。在另外的实施方式中，端盖与复合片层交错，如图7d的交错接头740所示。还可以或替换地利用交错的其它实现。
图7e是与图7a的观察箭头7e对应的截面切割端视图。该视图进一步描绘了用于端盖的斜面和用于纵梁的斜面之间的相交。如图7e所示，纵梁700的一部分与端盖500的斜面512和斜面522重叠。
图8描绘了与图7a的观察箭头8对应的侧视图。在图8中，可以观察到，大部分接合(即，进入斜面710和斜面522之间的页面)被隐藏而不可见。
图9是在说明性实施方式中的包括飞离工具的机翼900的立体图。该工具包括端盖，该端盖通过在固化期间支撑纵梁而促进纵梁的硬化，并且在硬化之后变为与纵梁物理地成为一体。因此，该工具是飞离工具，因为它被集成到飞行器中，并且在制造完成之后作为飞行器的一部分“飞离”。因此，每个端盖起双重作用，即作为在固化之前和固化期间支撑预制件的工具，以及还作为在集成到飞行器中时将载荷从纵梁传递到面板中的部件。
图9示出了机翼900包括前边缘902、后边缘904和吊架906。机翼900还包括纵梁920以及设置在纵梁920的内侧端和外侧端的内侧端盖910和外侧端盖912。例如，内侧端盖910可以在主体的侧面相交处终止纵梁920，以形成纵梁920的内侧端，外侧端盖912可以终止纵梁920的外侧端。在一个实施方式中，外侧端盖小于内侧端盖，因为它们与纵梁920的锥形部分匹配。在这种实施方式中，内侧端盖不渐缩到蒙皮面板中，而是结合或紧固到机翼箱。然而，这种端盖仍然渐缩到纵梁本身中。因为图9提供了简化视图，所以可以理解，可以存在比所示出的多得多的纵梁，并且纵梁相对于机翼尺寸可以窄得多。例如，纵梁可从内侧端渐缩到外侧端。此外，纵梁中的一些可继续到机翼的末端，而其它纵梁则更早终止。
图10示出了在说明性实施方式中的用于纵梁的内侧端盖1000。在该实施方式中，内侧端盖1000设计为用于具有t形横截面的纵梁的端盖。也就是说，端盖1000具有与纵梁内侧端的t形横截面对准的t形横截面。
内侧端盖1000包括经由斜面1012变窄的腹板1010，该斜面从腹板1010延伸并使腹板1010逐渐变薄。在该实施方式中，腹板1010形成竖直平面。腹板1010从下凸缘1020突出。下凸缘1020经由斜面1022变窄，该斜面从下凸缘1020延伸并使下凸缘1020逐渐变薄。这些斜面1012和1022通过纵梁预制件中的对应斜面重叠/与纵梁预制件中的对应斜面拼接，使得凸缘和纵梁预制件的组合的总厚度在端部1080处沿凸缘保持恒定。在另外的实施方式中，斜面呈现阶梯形图案，其接纳纵梁和端盖之间的阶梯搭接或其它类型的界面/过渡。在另外的实施方式中，执行具有金属结构的复合片层的交错以使结构变窄，而不是以线性倾斜方式变窄。腹板延伸部1030通过在端部1080处邻接抵靠主体的侧面相交部传递来自机翼箱的载荷而终止纵梁。同时，行进到腹板1010中的斜面1012和行进到下凸缘1020中的斜面1022将载荷从纵梁传递到机翼箱的中心。通过端盖的载荷的过渡速率由斜面的几何形状以及斜面和腹板延伸部的图案(例如，线性、阶梯等)建立。
图10还示出了腹板中的安装特征1050和内侧端盖1000处的凸缘中的安装特征1060。这些安装特征(例如，用于紧固件、突起等的螺栓孔)便于将内侧端盖1000固定到中心机翼箱的过程。
图11是示出在说明性实施方式中的集成到机身中的纵梁的内侧端盖的方框图。在图11中，机身的主体1110的侧面与内侧端盖1112邻接。纵梁1120附接到内侧端盖1112，并且还附接到外侧端盖1114。纵梁1120和端盖也固定到蒙皮面板1104。
图12是示出在说明性实施方式中的用于将飞离工具集成到机翼中的方法的又一流程图。步骤1202包括经由铺设或其它技术形成蒙皮面板预制件。步骤1204包括将垫板工具端(例如，端盖)结合到蒙皮面板预制件上。步骤1206包括将纵梁预制件锚固在蒙皮面板预制件和垫板工具端处。步骤1208包括用垫板工具端硬化蒙皮面板预制件和纵梁预制件。也就是说，当蒙皮面板预制件和纵梁预制件由垫板工具端支撑时，它们被硬化成复合部件。在进一步的实施方式中，在硬化之前执行真空装袋，并且该过程包括将纵梁预制件、垫板工具端和蒙皮面板预制件真空装袋。在一个实施方式中，硬化包括在施加压力的同时将纵梁预制件、垫板工具端和蒙皮面板预制件固化为复合部件。在进一步的实施方式中，垫板工具端形成飞离工具，该飞离工具在结构上支撑纵梁的端部。在进一步的实施方式中，垫板工具端包括选自由金属和碳纤维增强聚合物(cfrp)构成的组的材料。
实施例
在以下实施例中，在用作纵梁的飞离工具的端盖的上下文中描述了附加的工艺、系统和方法。
更具体地参考附图，本公开的实施方式可以在如图12所示的方法1200和如图13所示的飞行器1202中的飞行器制造和维修的背景下描述。在预生产期间，方法1200可以包括飞行器1202的规格和设计1204以及材料采购1206。在生产期间，发生飞行器1202的部件和子组件制造1208和系统集成1210。此后，飞行器1202可以经历认证和交付1212，以便投入服役1214。当由客户使用时，飞行器1202被安排在维护和维修1216(其也可以包括修改、重新构造、整修等)中进行日常工作。在方法1200中描述的生产和维修的任何一个或多个合适阶段(例如，规格和设计1204、材料采购1206、部件和子组件制造1208、系统集成1210、认证和交付1212、服役1214、维护和维修1216)和/或飞行器1202的任何合适部件(例如，机身1218、系统1220、内饰1222、推进系统1224、电气系统1226、液压系统1228、环境系统1230)期间，可以采用本文呈现的设备和方法。
方法1200的每个过程可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)执行或实行。为了本说明书的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞行器制造商和主系统转包商；第三方可以包括但不限于任何数量的供应商、分包商和供货商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、维修组织等。
如图12所示，由方法1200生产的飞行器1202可以包括具有多个系统1220的机身1218和内饰1222。系统1220的示例包括推进系统1224、电气系统1226、液压系统1228和环境系统1230中的一者或多者。可以包括任何数量的其它系统。尽管示出了航空航天的例子，但是本发明的原理可以应用于其它工业，例如汽车工业。
如上所述，在方法1200中描述的生产和维修的任何一个或多个阶段期间，可以采用本文呈现的设备和方法。例如，对应于部件和子组件制造1208的部件或子组件可以以类似于当飞行器1202在服役中时生产的部件或子组件的方式制造或生产。而且，在子组件制造1208和系统集成1212期间，例如通过充分加快飞行器1202的组装或降低其成本，可以利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合。类似地，例如且不限于在维护和维修1216期间，在飞行器1202服役时，可以利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合。因此，本发明可以用于本文讨论的任何阶段或其任何组合，例如规格和设计1204、材料采购1206、部件和子组件制造1208、系统集成1210、认证和交付1212、服役1214、维护和维修1216和/或飞行器1202的任何合适部件(例如，机身1218、系统1220、内饰1222、推进系统1224、电气系统1226、液压系统1228和/或环境系统1230。
在一个实施方式中，部件包括机身1218的一部分，并且在部件和子组件制造1208期间制造。然后，该部件可以在系统集成1210中被组装到飞行器中，并且然后在服役1214中使用，直到磨损使该部件不可用。然后，在维护和维修1216中，该部件可以被丢弃并用新制造的部件替换。本发明的部件和方法可贯穿部件和子组件制造1208使用，以便制造新的部件。
附图中所示或本文所述的各种控制元件(例如，电气或电子部件)中的任一个可被实现为硬件、实现软件的处理器、实现固件的处理器或这些的某种组合。例如，元件可以被实现为专用硬件。专用硬件元件可被称为“处理器”、“控制器”或一些类似术语。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器或多个单独的处理器提供，其中一些可以被共享。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为排他性地指代能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(dsp)硬件、网络处理器、专用应用集成电路(asic)或其它电路系统、现场可编程门阵列(fpga)、用于存储软件的只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、非易失性存储装置、逻辑或一些其它物理硬件部件或模块。
此外，控制元件可以被实现为可由处理器或计算机执行以执行元件的功能的指令。指令的一些示例是软件、程序代码和固件。当由处理器执行时，指令可操作以引导处理器执行元件的功能。指令可以存储在处理器可读取的存储装置上。存储装置的一些示例是数字或固态存储器、诸如磁盘和磁带之类的磁存储介质、硬盘驱动器或光学可读数字数据存储介质。
本文还提供了以下条款，其涉及：
1.一种形成纵梁的方法，所述方法包括：
铺设包括纤维增强材料的纵梁预制件(202)；
将所述纵梁预制件放置到蒙皮面板预制件上(204)；
将端盖结合到所述纵梁预制件和所述蒙皮面板预制件(206)；以及
在所述端盖结合到所述纵梁预制件和所述蒙皮面板预制件的同时，共固化所述纵梁预制件和所述蒙皮面板预制件，从而产生包括所述端盖的复合部件(208)。
2.条款1所述的方法，其中：
所述端盖结合到所述纵梁预制件的外侧端，并且所述方法还包括：
将另一端盖结合到所述纵梁预制件的内侧端。
3.条款1或2所述的方法，所述方法还包括：
使所述端盖的斜面与所述纵梁预制件重叠。
4.条款1至3中任一项所述的方法，所述方法还包括：
经由选自由阶梯搭接、线性斜面、嵌接和交错构成的组的斜面将载荷传递到所述端盖。
5.条款1至4中任一项所述的方法，所述方法还包括：
将所述复合部件组装到飞行器的机身的一部分中，使得所述端盖成为飞离工具。
6.条款1至5中任一项所述的方法，所述方法还包括：
经由增材制造来制造所述端盖。
7.条款1至6中任一项所述的方法，所述方法还包括：
在所述共固化之前，将所述端盖、纵梁预制件和蒙皮面板预制件真空装袋。
8.条款1至7中任一项所述的方法，其中：
所述端盖结合到所述纵梁预制件的外侧端并紧固到机翼面板。
9.条款1至8中任一项所述的方法，其中：
所述端盖结合到所述纵梁预制件的外侧端并紧固到机翼面板，并且所述方法还包括：
将另一端盖结合到所述纵梁预制件的内侧端，并将所述端盖紧固到所述机翼面板。
10.一种根据条款1至9中任一项所述的方法组装的飞行器的一部分。
11.一种包含编程指令的非暂时性计算机可读介质，所述编程指令在由处理器执行时能够操作用于执行形成纵梁的方法，所述方法包括：
铺设包括纤维增强材料的纵梁预制件(202)；
将所述纵梁预制件放置到蒙皮面板预制件上(204)；
将端盖结合到所述纵梁预制件和所述蒙皮面板预制件(206)；以及
在所述端盖结合到所述纵梁预制件和所述蒙皮面板预制件的同时，共固化所述纵梁预制件和所述蒙皮面板预制件，从而产生包括所述端盖的复合部件(208)。
12.条款11所述的介质，其中：
所述端盖结合到所述纵梁预制件的外侧端，并且所述方法还包括：
将另一端盖结合到所述纵梁预制件的内侧端。
13.条款11至12所述的介质，其中，所述方法还包括：
使所述端盖的斜面与所述纵梁预制件重叠。
14.条款11至13中任一项所述的介质，其中：
经由选自由阶梯搭接、线性斜面、嵌接和交错构成的组的斜面将载荷传递到所述端盖。
15.条款11至14中任一项所述的介质，其中，所述方法还包括：
将所述复合部件组装到飞行器的机身的一部分中，使得所述端盖成为飞离工具。
16.条款11至15中任一项所述的介质，其中，所述方法还包括：
经由增材制造来制造所述端盖。
17.条款11至16中任一项所述的介质，其中，所述方法还包括：
在所述共固化之前，将所述端盖、纵梁预制件和蒙皮面板预制件真空装袋。
18.条款11至17中任一项所述的介质，其中：
所述端盖结合到所述纵梁预制件的外侧端并紧固到机翼面板。
19.条款11至18中任一项所述的介质，其中：
所述端盖结合到所述纵梁预制件的外侧端并紧固到机翼面板，并且所述方法还包括：
将另一端盖结合到所述纵梁预制件的内侧端，并将所述端盖紧固到所述机翼面板。
20.根据由存储在条款11至19中任一项所述的计算机可读介质上的指令限定的方法组装的飞行器的一部分。
21.一种制品，所述制品包括：
复合部件(100)，所述复合部件(100)包括：
纤维增强材料的蒙皮面板(110)；
所述纤维增强材料的纵梁(120)，所述纵梁(120)共固化到所述蒙皮面板；以及
端盖(130)，所述端盖共同结合到所述纵梁，并且所述端盖包括斜面(134)，所述斜面与来自所述纵梁的纤维增强材料拼接。
22.条款21所述的制品，其中：
所述斜面包括选自由阶梯搭接斜面、嵌接灯和交错构成的组的至少一者。
23.条款22或23所述的制品，其中：
所述端盖具有与所述纵梁的帽形横截面对准的帽形横截面。
24.条款21至23中任一项所述的制品，其中：
所述端盖也共同结合到所述蒙皮面板。
25.条款21至24中任一项所述的制品，其中：
所述斜面与来自所述纵梁的所述纤维增强材料拼接。
26.条款21至25中任一项所述的制品，其中：
所述端盖具有与所述纵梁的横截面对准的呈t形、z形或j形形式的横截面。
27.条款21至26中任一项所述的制品，其中：
所述端盖由碳纤维增强聚合物(cfrp)或金属中的至少一种制成。
28.条款21至27中任一项所述的制品，其中：
所述纤维增强材料包括碳纤维增强聚合物(cfrp)。
29.使用根据条款21至28中任一项所述的制品制造飞行器的一部分。
30.一种呈用于纵梁的端盖形式的设备，所述端盖包括：
凸缘(320)；
斜面(322)，所述斜面(322)从所述凸缘延伸并且使所述凸缘逐渐变薄；
腹板(310)，所述腹板(310)从所述凸缘突出；以及
斜面(312)，所述斜面(312)从所述腹板延伸并且使所述腹板逐渐变薄。
31.条款30的所述设备，其中：
所述端盖的横截面选自由“t”形形状和帽形形状构成的组。
32.条款30或31所述的设备，其中：
所述腹板形成弯曲形状。
33.条款30至32中任一项所述的设备，其中：
所述端盖由碳纤维增强聚合物(cfrp)或金属中的至少一者制成。
34.条款30至33中任一项所述的设备，其中：
所述端盖包括凸缘中的安装特征。
35.条款30至34中任一项所述的设备，其中：
所述端盖包括腹板中的安装特征。
36.使用根据条款30至35中任一项所述的设备制造飞行器的一部分。
37.一种用于制造复合部件的方法，所述方法包括：
形成蒙皮面板预制件(1202)；
将垫板工具端结合到所述蒙皮面板预制件上(1204)；
将所述纵梁预制件锚固在所述蒙皮面板预制件和所述垫板工具端处(1206)；以及
使所述蒙皮面板预制件和所述纵梁预制件与所述垫板工具端共固化(1208)。
38.条款37所述的方法，所述方法还包括：
将所述纵梁预制件、所述垫板工具端和所述蒙皮面板预制件真空装袋。
39.条款37或38所述的方法，所述方法还包括：
将所述纵梁预制件、所述垫板工具端和所述蒙皮面板预制件硬化成复合部件。
40.条款37至39中任一项所述的方法，其中：
硬化包括在施加压力的同时将所述纵梁预制件、所述垫板工具端和所述蒙皮面板预制件固化成复合部件。
41.条款37至40中任一项所述的方法，其中：
所述垫板工具端形成飞离工具，所述飞离工具在结构上支撑纵梁的端部。
42.条款37至41中任一项所述的方法，其中：
所述垫板工具端包括选自由金属和碳纤维增强聚合物(cfrp)构成的组的材料。
43.一种根据条款37至42中任一项所述的方法组装的飞行器的一部分。
44.一种呈用于飞行器的飞离工具形式的设备，所述设备包括：
端盖(300)，所述端盖(300)包括：
凸缘(320)；
斜面(322)，所述斜面(322)从所述凸缘延伸并且使所述凸缘逐渐变薄；
腹板(310)，所述腹板(310)从所述凸缘突出；以及
斜面(312)，所述斜面(312)从所述腹板延伸并且使所述腹板逐渐变薄。
所述端盖在制造期间支撑纵梁的预制件，并且被集成到完成的纵梁中作为飞行器的部件。
45.条款44所述的设备，其中：
所述腹板形成弯曲形状。
46.条款44或45所述的设备，其中：
所述端盖由碳纤维增强聚合物(cfrp)或金属中的至少一者制成。
47.条款44至46中任一项所述的设备，其中：
所述端盖具有帽形横截面。
48.条款44至47中任一项所述的设备，其中：
所述端盖具有t形横截面。
49.使用条款44至48中任一项所述的设备制造飞行器的一部分。
尽管本文描述了具体实施方式，但是本公开的范围不限于那些具体实施方式。本公开的范围由所附权利要求及其任何等同物限定。