加强元件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于飞行器结构领域，并且更具体地，属于用于航空结构的纵梁和加强元件的领域。
【背景技术】
[0002]尽管这是变化趋势，但是目前的复合材料制造过程仍与金属部件制造过程的经验和可靠性相距甚远。当发明某一新结构时，将金属制造的知识应用于复合材料制造不总是一件容易的事。持续地发展新方法以能够实现以及改进新工件或现有工件的制造。
[0003]同时，设计新构型和新解决方案来面对一些已知问题，例如加强航空结构。这些加强件通常是由它们截面限定的梁。在选择截面时，考虑所述截面的一些特征例如重量、惯性矩以及失稳行为(crippling behav1r)是重要的。选择Y形截面是面对这些问题的好选择，但是制造具有这种截面的加强元件存在其自身问题。复杂的几何构型和多个角点(angular point)以及由Y的斜线部和待加强的元件形成的闭合空间使得不可能使用现有技术中描述的用于其他几何构型的制造方法。
[0004]因此，必须开发新的和/或替代性方法来获得实心工件但允许足够的自由度使得工件适于特定目的。
【发明内容】
[0005]本发明通过根据本发明的一方面的制造方法和根据本发明的另一方面的加强元件提供了用于前述问题的替代性解决方案。在本发明的其他方面中，限定了本发明的优选实施方式。
[0006]在本发明的第一方面，本发明提供了适于制造复合加强元件的制造方法，此方法包括如下步骤:
[0007]a)布置第一复合层压板和第二复合层压板，其中，第一复合层压板的一部分安置在第一隔板与第一模半件之间，第二复合层压板的一部分安置在第二隔板与第二模半件之间，使得第一复合层压板的未安置在第一隔板与第一模半件之间的其余部分中的一部分以及第二复合层压板的未安置在第二隔板与第二模半件之间的其余部分中的一部分都安置在可移动上夹板与可移动下夹板之间，
[0008]b)使上夹板和下夹板一起沿与由复合层压板的原始位置限定的平面正交的方向移动，使得第一复合层压板和第二复合层压板分别放置在第一模半件和第二模半件上，使得第一复合层压板和第二复合层压板使它们自身适合于模半件上的各个复合层压板所处的表面的形状，从而在每个复合层压板上形成两个角，
[0009]c)在上夹板和下夹板移动时，使由第一隔板和第一模半件形成的组件以及由第二隔板和第二模半件形成的组件沿与夹板的移动正交的方向移动直到整个第一复合层压板和第二复合层压板分别接触第一模半件和第二模半件为止，以及
[0010]d)使复合层压板结合以及共同固化以制成复合加强元件，其中，使用真空袋以有助于保持位于第一中间部与第二中间部之间的区域的形状。
[0011]两个部分“结合”的事实必须以广义的方式进行理解，不仅理解为两个不同的工件通过紧固装置进行附接，而且理解为两个部分属于同一工件，在所述部分之间不存在断开。
[0012]在特定实施方式中，制成复合加强元件的复合层压板与意于由复合加强元件加强的飞行器结构的工件固化在一起。
[0013]在特定实施方式中，结合以及共同固化的步骤d)以不同于其他步骤中使用的工具的工具进行实施。
[0014]在特定实施方式中，使用实心芯替代真空袋。
[0015]在本发明的第二方面，本发明提供了一种由根据任一前述方面所述的方法制造的复合加强元件，用于加强航空结构的工件，加强元件包括:
[0016]第一脚部和第二脚部，第一脚部和第二脚部都意于接触航空结构的工件，
[0017]第一中间部和第二中间部，以及
[0018]腹板，
[0019]其中
[0020]第一中间部通过第一边缘结合至第一脚部并且通过第二边缘结合至第二中间部和腹板，第二边缘与第一边缘大体上相反，
[0021]第二中间部通过第一边缘结合至第二脚部并且通过第二边缘接合至第一中间部和腹板，第二边缘与第一边缘大体上相反，
[0022]腹板具有自由的第一边缘并且腹板通过第二边缘结合至第一中间部和第二中间部，
[0023]使得
[0024]第一中间部和第二中间部形成腹板角，该腹板角小于180°，
[0025]第一中间部和第一脚部形成第一脚部角，第一脚部角小于180°，
[0026]第二中间部和第二脚部形成第二脚部角，第二脚部角小于180°，
[0027]第一脚部角加上第二脚部角减去腹板角的总和等于180°，
[0028]其中
[0029]腹板角包含在50°与70°之间。
[0030]在特定实施方式中，腹板角包含在60°与65°之间。
[0031]在特定实施方式中，第一脚部角和第二脚部角包含在120°与165°之间。
[0032]在特定实施方式中，复合加强元件在其长度的一点处的截面与复合加强元件在其长度的另一点处的截面不同。
[0033]在特定实施方式中，第一脚部和第二脚部不包含在同一平面。
[0034]在特定实施方式中，第一中间部的厚度和第二中间部的厚度不同。
[0035]此申请文件(包括权利要求书、说明书以及附图)中描述的所有特征和/或所述方法的所有步骤能够以除了这些彼此不兼容的特征和/或步骤的组合以外的任一组合进行结合。
【附图说明】
[0036]根据在参照附图的仅作为示例给出且非限制性的本发明的优选实施方式中变得明显的本发明的详细描述，将更清楚地理解本发明的这些和其他特征和优势。
[0037]图1a至图1d为根据本发明的制造加强元件的方法的步骤。
[0038]图2a至2b为根据本发明的加强元件的截面以及现有技术中已知的加强元件的截面。
【具体实施方式】
[0039]本发明提供一种制造这些加强元件I的制造方法。此方法的特定实施方式由图1a至图1d示出。在此特定实施方式中，本方法的第一部分包括如下步骤:
[0040]a)【图1】布置第一复合层压板10和第二复合层压板13，其中，第一复合层压板10的一部分安置在第一隔板11与第一模半件12之间，第二复合层压板13的一部分安置在第二隔板14与第二模半件15之间，使得第一复合层压板10的未安置在第一隔板11与第一模半件12之间的其余部分中的一部分以及第二复合层压板13的未安置在第二隔板14与第二模半件15之间的其余部分中的一部分安置在可移动上夹板16与可移动下夹板17之间，
[0041]b)【图lb】使上夹板16和下夹板17 —起沿与由复合层压板10、13的原始位置限定的平面正交的方向移动，使得第一复合层压板10和第二复合层压板13分别放置于第一模半件12和第二模半件15上，使得第一复合层压板10和第二复合层压板13使其自身适合于模半件12、15上的各个复合层压板所处的表面的形状，从而在每个复合层压板12、15上形成两个角，
[0042]c)【图lb】在夹板16、17移动时，由第一隔板11和第一模半件12形成的组件以及由第二隔板14和第二模半件15形成的组件沿与夹板16、17的移动正交的方向远离，直到整个第一复合层压板10和第二复合层压板13分别接触第一模半件12和第二模半件15为止。
[0043]图1c示出了在两个复合层压板10、13定形状成如同Y型加强元件的两个半件时的本方法的此第一部分的最后结果。
[0044]此方法能够获得两个加强元件半件。在本方法的后续步骤中，本方法还包括另一步骤:
[0045]d)【图1d】此两个复合层压板10、13结合并且固化到一起。固化过程包括使用真空袋18，真空袋18安置在由中间部4、5形成的三角形的内部中。
[0046]在特定实施方式中，两个复合层压板10、13与航空结构的待加强的部分7共同固化，使得真空袋18安置在由中间部和待加强的表面形成的三角形的内部中。
[0047]在本方法的另一实施方式中，真空袋18由实心芯替代。
[0048]脚部角(foot angle) θ、δ取决于结构限制。如果他们非常接近90°或180。，则真空袋18很难适合于由两中间部4、5和航空结构的带加强的工件7的表面形成的三角形。
[0049]有利地，此方法允许制造分开的单个加强元件1，并且允许控制加强元件I的不同部分的厚度。
[0050]在特定实施方式中，结合和共同固化的步骤d)以不同于其他步骤中使用的工具的工具进行实施。有利地，这使得一些复合层压板的形成能够在共同固化其他已形成的复合层压板的同时进行实施。
[0051]图2a示出了根据本发明的加强元件I的截面。其与图2b中示出的T形截面的加强元件101形成对比。
[0052]在此图2a中，标识出了根据本发明的加强元件I的截面的主要部分。脚部2、3与T形截面加强元件101中看到的脚部类似。加强元件I的在其他截面中将对应于腹板106的其余部分具有两个部分:腹板6自身以及第一中间部4和第二中间部5。在图2b中，在T形截面加强元件101中标识出腹板106和脚部102、103，但是此加强元件101没有任何中间部，而是仅有腹板106和脚部102、103，脚部102、103坐置在待加强的工件107上。
[0053]根据本发明的如图2a所示的加强元件I的脚部2、3如在截面中所示与其他加强元件中的相同，即坐置在待加强的工件7的表面上的两部分。腹板6如在截面中所示也与其他加强元件中的几乎相同，即，通常正交于脚部2、3并且向待加强的工件7