复合材料填料的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]通过组合两个或更多个功能部件而产生的复合材料是坚韧且是轻质的材料。例如，复合材料可以包括结合在聚合物树脂基体中的增强纤维。该纤维可以是单向的或可以表现为织布或织物的形式。在热固性复合材料中，纤维和树脂被设置且被固化以形成复合材料。
[0002]当复合材料结构元件被连接在一起时，沿着元件之间的粘接线可以存在间隙或空隙，该间隙或空隙会需要被填充以便增加粘接的强度。例如，在飞行器制造业中，复合材料机身加强件(诸如纵梁)可以包括在纵梁和机身蒙皮之间的半径粘接线处的粘合剂填料。粘合剂填料以三角形横截面带的形式被应用，有时称之为填面(noodles)或填料，其填充粘接线处的空隙。粘合剂填料可以由诸如粘合剂、预浸料坯带或织物等的复合材料形成。
[0003]当加强件在填料的区域中具有足够的拉脱(pull-off)强度时，加强件抵抗针对给定的应用施加在加强件上的拉伸负荷。为了实现足够的拉脱强度，增加加强件的规格是必要的，因此增加了飞行器的重量。可替代地，半径块可以被添加至加强件，以便增加拉脱强度，但是半径块可能增加飞行器的不期望的重量、复杂性或成本。
[0004]填料可以由挤压材料、乳制复合材料或平行于飞行器蒙皮的复合材料的堆叠条形成。当填料具有足够坚硬度时，填料可以将一些负荷从加强件传递至基座。如果填料不足够坚硬，则其可能无法起传递负荷的作用。
[0005]因此，将期望具有考虑至少上述一些问题以及其他可能的问题的方法和装置。
【发明内容】
[0006]本公开的说明性实施例提供了形成复合材料填料的方法。复合材料的层被铺放在成型工具上。在层中的每一层中形成各自的弯曲以在成型工具上形成包含弯曲层的复合材料填料。包含弯曲层的复合材料填料被放入由至少一个复合材料结构形成的间隙中。
[0007]本公开的另一个说明性实施例提供了复合材料填料。该复合材料填料包含具有第一弯曲形状的第一层和具有第二弯曲形状的第二层。
[0008]本公开的又一个说明性实施例提供了复合材料填料。该复合材料填料包含多个复合材料层，每个复合材料层具有各自的弯曲形状。
[0009]这些特点和功能能够在本公开的各种实施例中被独立地实现或者可以被结合在另一些实施例中，参考以下实施方式和附图能够了解实施例的进一步细节。
【附图说明】
[0010]在随附的权利要求中阐明了被认为是说明性实施例的特性的新颖性特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开的说明性实施例的以下【具体实施方式】，将更好地理解说明性实施例以及优选的使用模式，及其进一步的目标和特征，其中:
[0011]图1是在其中可以实施说明性实施例的飞行器的图示说明；
[0012]图2是根据说明性实施例的复合材料填料和复合材料结构元件的等距视图的图示说明。
[0013]图3是根据说明性实施例的复合材料填料和复合材料结构元件的主视图的图示说明。
[0014]图4是根据说明性实施例的复合材料填料的主视图的图示说明。
[0015]图5是根据说明性实施例的第一层和成型设备的图示说明。
[0016]图6是根据说明性实施例的具有第一弯曲形状的第一层和成型设备的图示说明。
[0017]图7是根据说明性实施例的第二层、具有第一弯曲形状的第一层和成型设备的图示说明。
[0018]图8是根据说明性实施例的具有第一弯曲形状的第一层、具有第二弯曲形状的第二层和成型设备的图示说明。
[0019]图9是根据说明性实施例的具有各自的弯曲形状的多个层和成型设备的图示说明。
[0020]图10是根据说明性实施例的第一模用冲头(die punch)的图示说明。
[0021]图11是根据说明性实施例的第二模用冲头的图示说明。
[0022]图12是根据说明性实施例的第三模用冲头的图示说明。
[0023]图13是根据说明性实施例的第四模用冲头的图示说明。
[0024]图14是根据说明性实施例的第五模用冲头的图示说明。
[0025]图15是根据说明性实施例的第六模用冲头的图示说明。
[0026]图16是根据说明性实施例的用于形成复合材料填料的过程的流程图的图示说明。
[0027]图17是根据说明性实施例的制造环境的框图的图示说明。
[0028]图18是根据说明性实施例的飞行器制造和使用方法的框图的图示说明。
[0029]图19是在其中可以实施说明性实施例的飞行器的框图的图示说明。
【具体实施方式】
[0030]说明性实施例意识到并考虑一种或更多种不同的考量。说明性实施例意识到并考虑遵循半径的铺层可以沿着半径引导负荷。因此，说明性实施例意识到并考虑形成遵循加强件的半径的铺层的填料可以沿着半径引导负荷而不是进入填料。因而，说明性实施例意识到并考虑形成遵循加强件的半径的填料可以增加填料的拉脱强度。
[0031]说明性示例进一步意识到并考虑形成遵循加强件的半径的填料可以具有额外的优点。具体地，说明性示例考虑当填料材料由复合材料结构元件的材料的类似形状和形式组成时，在固化周期期间或之后的至少一者中填料可以具有有利的热性能。
[0032]现在参考附图，并且具体地，参考图1，其示出了在其中可以实施说明性实施例的飞行器的图示说明。在该说明性示例中，飞行器100具有附接至主体106的机翼102和机翼104。飞行器100包括附接至机翼102的发动机108和附接至机翼104的发动机110。
[0033]主体106具有尾段112。水平稳定器114、水平稳定器116和垂直稳定器118被附接至主体106的尾段112。
[0034]飞行器100是飞行器的示例，可以根据说明性实施例在其中实施复合材料填料。例如，复合材料填料可以被放置在飞行器100的加强件120和复合材料蒙皮122之间。图I描绘了加强件120的展示图。
[0035]提供飞行器100的图示说明是为了说明在其中可以实施不同的说明性实施例的一种环境。图1中的飞行器100的图示说明并不意味着暗示对其中不同的说明性实施例可以被实施的方式的架构限制。例如，飞行器100被示出为商业客机。不同的说明性实施例可以被应用至其他类型的飞行器，诸如私人客机、旋翼飞机以及其他合适类型的飞行器。
[0036]现在转到图2，其根据说明性实施例示出了复合材料填料和复合材料结构元件的等距视图的图示说明。具体地，图2是沿图1的截面2-2的加强件120的加强件202的放大图。如所示出的，复合材料填料204被放置在由加强件202和复合材料蒙皮122形成的间隙206中。在该说明性示例中，复合材料填料204具有大体三角形横截面。尽管加强件202是单个的复合材料结构元件，但是在一些说明性示例中，加强件202反而可以为两个或更多个复合材料结构元件。贯穿全文，“复合材料结构元件”和“复合材料结构”可以被互换使用。在一些说明性示例中，加强件202是复合材料纵梁。
[0037]现在转到图3，其根据说明性实施例示出了复合材料填料和复合材料结构元件的主视图的图示说明。具体地，图3是自图2的方向3-3看过去的加强件202、复合材料填料204和复合材料蒙皮122的视图。
[0038]加强件202具有半径300和半径302。复合材料填料204的第一边304遵循半径300。复合材料填料204的第二边306遵循半径302。
[0039]现在转到图4，其根据说明性实施例示出了复合材料填料的主视图的图示说明。复合材料填料400可以是图2和图3中的复合材料填料204的实施例。复合材料填料400由多个层402形成。多个层402由至少一种复合材料形成。
[0040]多个层402可以包含一个或更多个铺层取向。具体地，多个层402可以具有0°铺层、+/-10°铺层、+/-15°铺层、+/-30°铺层、+/-45°铺层、+/-60°铺层、+/-75°铺层或者+/-90°铺层中的至少一者。
[0041]如本文所使用的，短语“至少一者”当与一系列项目一起使用时意味着所列项目中的一个或更多个的不同组合可以被使用并且可以只需要列表中每个项目中的一个。换句话说，“至少一者”意味着项目的任意组合并且可以使用来自列表的许多项目，但并不是需要列表中的所有项目。项目可以是特定对象、事物或者类别。
[0042]例如，“项目A、项目B、或项目C中的至少一者”可以包括但不限于项目A、项目A和项目B、或项目B。该示例也可以包括项目A、项目B、项目C、或项目B和项目C。当然，可以存在这些项目的任意组合。在另一些示例中，例如，“至少一者”可以是但不限于两个项目A ;—个项目B和十个项目C ;四个项目B和七个项目C ;或其他合适的组合。
[0043]在该说明性示例中，多个层402包括第一层404、第二层406、第三层408、第四层410、第五层412、第六层414、第七层416、第八层418、第九层420、第十层422、第^^一层424和第十二层426。尽管多个