梁14被构造为一体构件，并由纤维复合材料的单层片的铺叠体制成。
[0054]在图4中，示出用于形成翼肋12和翼梁14的铺叠体28的构成。如从图中显而易见的那样，铺叠体28包括第一层片30，该第一层片30形成最外层并由具有由线32示意性地示出的单向纤维取向的纤维增强复合材料构造。第一层片30在铺叠体28内被布置为使得纤维取向32的方向在关于图2和图3讨论的翼肋12和翼梁14的相应坐标系中以-20°的角度α延伸。
[0055]另外，根据图4的铺叠体包括相似材料的第二层片34，第二层片34在铺叠体内被布置为使得纤维取向32的方向关于所述坐标系以+40°的角度β延伸。
[0056]如众所周知的那样，铺叠体28以相对于几何中心平面对称的方式被布置，意味着第一和第二层片30、34的序列相对于所述中心平面成镜像。因此这在图4中通过表示在未标记的几何中心平面下方的另外的层片的虚线指示。
[0057]一对第一和第二层片确保如图2和图3所示的翼肋12与翼梁14被提供有足够的刚度，特别是在直接剪切载荷和相反剪切载荷方向上均具有可比的抗弯阻力。
[0058]在图5和图6中，图2和图3的翼梁14和翼肋12被示意性地示出，箭头c和d标记在这些结构元件的主要平面部分22内的铺叠体28的第一和第二层片30、34的纤维取向32的相应方向。这些图中的角度数量再次参考如由翼肋12与翼梁14限定的上述坐标系。
[0059]如从图5和图6进一步显而易见的那样，分隔空间19被提供有长的主延伸范围X以及较短的副延伸范围Y。最长的延伸范围X和最短延伸范围Y的比率在两个所示实施例中既不超过值4.0，也不低于值1.5。
[0060]图7和图8包含用于例示用于根据发明的结构元件14、16的铺叠体设计的另外的示例的表。在两种情况下，铺叠体包含总计多达32个层片30、34，其中单个类型的层片30、34由单独的结构线标记。在图7的情况下，铺叠体仅包括第一和第二类型的层片30、34，也就是，具有+40°或-20°的纤维取向32的层片。再次，铺叠体内的单层片30、32的对称堆叠变得显而易见，其中几何中心平面M位于标记为16和17的层片30、34之间。根据发明的铺叠体的最基本形式由标记为15到18的层片30、34的序列表示。
[0061]在图8中，示出包括具有90°和0°角度的纤维取向的另外的层片的铺叠体设计。这些另外的层片可以在铺叠体中被对称地布置(见标记为5和28的层片)或者非对称地布置(见标记为16和17表示的层片)。
[0062]此外，图7和图8都包含示出取决于单层片的数量以及这些层片的单独厚度的铺叠体厚度的表。对于包括32个如上所述的层片的铺叠体并假设整个铺叠体中的层片厚度均勾，单层片的厚度可以达到0.250mm,以达到8mm的最大层片厚度。
【主权项】
1.一种复合结构元件(12，14)，特别是翼肋(12)或翼梁(14)，特别地用在诸如垂直尾翼的飞机结构部件的抗扭箱(10)中， 其中所述结构元件(12，14)包括限定具有第一轴线(a)和第二轴线(b)的坐标系的大体平的主要部分(22)，所述第一轴线(a)沿所述结构元件(12，14)的纵向轴线(L)延伸，所述第二轴线(b)垂直于所述平的主要部分内的所述纵向轴线(L)延伸并与所述第一轴线(a)限定+90°的角度， 其中所述结构元件(12，14)包含由纤维增强复合材料组成并具有大体上单向纤维取向(32)的单层片(30，34)的铺叠体(28)， 其中所述铺叠体(28)包括至少一对对称布置的第一层片(30)和第二层片(34)，所述第一层片(30)和所述第二层片(34)在所述铺叠体(28)中被布置为使得，对于所述第一层片(30)，纤维取向(32)的方向在所述坐标系中以-17°至-23°范围内的角度(α，β)延伸，对于所述第二层片(34)，纤维取向(32)的方向在所述坐标系中以+37°至+43°范围内的角度(α，β)延伸。
2.根据权利要求1所述的复合结构元件(12，14)， 其中所述第一层片(30)的纤维取向(32)的方向在所述坐标系中以大约-20°的角度(α )延伸。
3.根据权利要求1所述的复合结构元件(12，14)， 其中所述第二层片(34)的纤维取向(32)的方向在所述坐标系中以大约+40°的角度(β)延伸。
4.根据权利要求1所述的复合结构元件(12，14)， 其中所述第一层片(30)形成所述铺叠体(28)的最外层。
5.根据权利要求1所述的复合结构元件(12，14)， 其中所述铺叠体(28)构成所述结构元件(12，14)的腹板的至少一部分。
6.根据权利要求1所述的复合结构元件(12，14)， 其中结构元件(12，14)被构造为由所述铺叠体(28)组成的一体构件。
7.根据权利要求1所述的复合结构元件(12，14)， 其中所述铺叠体(28)由所述至少一对对称布置的第一层片(30)和第二层片(34)组成。
8.根据权利要求1所述的复合结构元件(12，14)， 其中所述铺叠体(28)进一步包括至少一个下述层片，该层片的纤维取向(32)的方向在所述坐标系中以-3°至+3°范围内的角度延伸。
9.根据权利要求1所述的复合结构元件(12，14)， 其中所述铺叠体(28)进一步包括至少一个下述层片，该层片的纤维取向(32)的方向在所述坐标系中以+87°至+93°范围内的角度延伸。
10.根据权利要求1所述的复合结构元件(12，14)， 其中所述结构元件(12，14)包括至少两个下述加强件(18)，该加强件(18)沿所述结构元件(12，14)的所述平的主要部分(22)且在所述坐标系中大体上沿+90°方向延伸。
11.根据权利要求10所述的复合结构元件(12，14)， 其中两个所述加强件(18)之间的区域(19)具有由其最长的延伸范围⑴和最短的延伸范围(Y)的不小于1.5的比率所限定的纵横比。
12.根据权利要求10所述的复合结构元件(12，14)， 其中两个所述加强件(18)之间的区域(19)具有由其最长的延伸范围⑴和最短的延伸范围(Y)的不大于4.0的比率所限定的纵横比。
13.根据权利要求11所述的复合结构元件(12，14)， 其中两个所述加强件(18)之间的区域(19)具有由其最长的延伸范围⑴和最短的延伸范围(Y)的不大于4.0的比率所限定的纵横比。
14.根据权利要求1所述的复合结构元件(12，14)， 其中所述铺叠体(28)包括总计不超过32个层片。
15.根据权利要求1所述的复合结构元件(12，14)， 其中所述铺叠体(28)的厚度不超过8_。
16.一种用于飞机结构元件的抗扭箱(10)，特别地用于垂直尾翼， 包括至少一个根据权利要求1所述的复合结构元件(12，14)。
【专利摘要】本发明涉及复合结构元件和抗扭箱。该复合结构元件特别是翼肋或翼梁，特别地用在诸如垂直尾翼的飞机结构的抗扭箱中，其中结构元件限定具有第一轴线的坐标系，结构元件包括限定具有第一轴线和第二轴线的坐标系的大致平的主要部分，第一轴线沿结构元件的纵向轴线延伸，第二轴线垂直于平的主要部分内的纵向轴线延伸并与第一轴线限定+90°的角度，其中结构元件包含由纤维增强复合材料组成并具有大体单向纤维取向的单层片的铺叠体，并且铺叠体包括至少一对对称布置的第一和第二层片，第一和第二层片在所述铺叠体中被布置为使得，纤维取向的方向对于第一层片为在所述坐标系中以-17°至-23°范围内的角度延伸，对于第二层片为以+37°至+43°范围内的角度延伸。
【IPC分类】B64C3-18
【公开号】CN104859839
【申请号】CN201510087122
【发明人】谢尔盖·谢于金, 贾恩-罗纳德·巴尔泽尔
【申请人】空中客车作业有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年2月25日
【公告号】CA2882159A1, EP2910365A1, US20150239207