发动机短舱、装配筒体结构的方法及构造发动机短舱的内筒结构的方法
【专利说明】发动机短舱、装配筒体结构的方法及构造发动机短舱的内筒结构的方法
[0001]本申请是申请日为2011年3月28日、发明名称为“发动机短舱、装配筒体结构的方法及构造发动机短舱的内筒结构的方法”的中国专利申请201180018090.1 (PCT/US2011/030202)的分案申请。
技术领域
[0002]本发明一般涉及飞机制造，更具体地涉及制造复合材料发动机短舱结构。更具体地，本发明涉及声学处理发动机短舱的内筒结构。
【背景技术】
[0003]发动机短舱是发动机的外罩结构，例如飞机的喷气式发动机或者涡轮发动机。短舱被要求承受在飞行和地面操作过程中施加至其上的管道压力和载荷。短舱被认为是飞机机翼和机身结构的二级结构。
[0004]可在包括短舱在内的飞机结构中发现复合材料技术应用。非金属的复合材料为短舱结构提供了重量和成本节约。然而，短舱仍然必须承受在飞行过程中经历的高压力和高温度条件。短舱设计的约束条件包括强度、温度、防火控制、噪音降低、噪音疲劳、损坏韧性以及磨耗。
[0005]因此，具有考虑上述一个或者更多问题，以及其他问题的方法和设备是有利的。
【发明内容】
[0006]不同的优选实施例提供包含外蒙皮、内蒙皮、多个隔膜(septum)以及桁架芯体(truss)的内筒结构。
[0007]不同优选实施例还提供用于装配筒体结构的方法。围绕钢制模具铺设多层内蒙皮织物，从而形成内蒙皮。在内蒙皮上安置多个带有密封隔膜细部的心轴部分。在多个安置了密封隔膜细部的心轴部分的每个之间安置第一多个径向层片收尾(radial plycloseouts)。在多个具有密封隔膜细部的心轴部分上方铺设多层桁架芯体织物，从而形成桁架芯体。在桁架芯体上安置多个心轴部分。在多个心轴部分的每个之间安置第二多个径向层片收尾。紧靠多个心轴部分铺设多层外蒙皮织物，从而形成外蒙皮。
[0008]不同优选实施例还提供用于形成筒体结构的方法。在钢制模具上，真空袋被安置在干式三维预制内筒结构上方。干式三维预制内筒结构被放在烘箱内部。干式三维预制内筒结构被注入树脂，从而形成注入树脂的内筒结构。注入树脂的内筒结构经固化形成内筒。从烘箱移出内筒。真空袋被移去。释放层片自内筒被释放，并且释放层片和流动介质被丢弃。从钢制模具中移出内筒。在内筒的内蒙皮和外蒙皮里钻出多个孔口。
[0009]在本发明不同实施例中能够单独实现或者在其他实施例中可组合实现特征、功能和优势，其中参考下列描述和附图能够明白本发明的进一步细部。
【附图说明】
[0010]图1示出根据优选实施例的飞机制造和服务方法；
[0011]图2示出可实施优选实施例的飞机；
[0012]图3示出根据优选实施例的短舱制造环境；
[0013]图4示出根据优选实施例的短舱；
[0014]图5示出根据优选实施例的内筒；
[0015]图6示出根据优选实施例的的短舱横截面；
[0016]图7示出根据优选实施例的内筒部分；
[0017]图8示出根据优选实施例的隔膜；
[0018]图9示出根据优选实施例的隔膜细部；
[0019]图10示出根据优选实施例的内筒部分；
[0020]图11示出根据优选实施例的内筒部分细部；
[0021]图12示出根据优选实施例的带有密封隔膜的心轴；
[0022]图13示出根据优选实施例的内筒横截面；
[0023]图14A和图14B示出根据优选实施例的钢制模具；
[0024]图15A和图15B示出根据优选实施例的内蒙皮层叠(lay-up);
[0025]图16A和图16B示出根据优选实施例的内蒙皮绑扎；
[0026]图17示出根据优选实施例的心轴装配；
[0027]图18示出根据优选实施例的心轴安置；
[0028]图19示出根据优选实施例的桁架芯体层叠；
[0029]图20示出根据优选实施例的内筒部分细部；
[0030]图21示出根据优选实施例的装配筒体结构的过程流程图；以及[0031 ]图22示出根据优选实施例的形成筒体结构过程的流程图。
【具体实施方式】
[0032]尤其是参考附图，本公开的实施例可在如图1所示的飞机制造和服务方法100以及如图2所示的飞机200的背景下描述本发明的实施例。首先转向图1，根据优选实施例示出飞机制造和服务方法。在预生产过程中，飞机制造和服务方法100可包括飞机200的规范和设计102以及材料采购104。
[0033]在生产过程中，发生图2所示飞机200的组件和子组装件制造106和系统集成108。因此，为了投入使用112，图2所示飞机200将通过认证和交付110。在客户使用图2所示飞机200的同时，可安排飞机200进行常规维修和服务114，其将包括修改、重组、翻新以及其他维修或者服务。
[0034]可通过系统综合供应商、第三方和/或操作人员执行或实施飞机制造和服务方法100的每个过程。为了描述的目的，系统综合供应商可包括，并非限制，许多飞机制造商和主要系统分包商;第三方可包括，并非限制，许多供货方、分包商和供应商；以及操作人员可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构，等等。
[0035]现在参考图2，示出其中可实施优选实施例的飞机。在该例子中，由图1所示的飞机制造和服务方法100可生产的飞机200，并且可包括具有更多系统204和一个内部206的飞机框架202。系统204的例子可包括一个或更多动力系统208、电力系统210、液压系统212以及环境系统214。可包括许多其他的系统。尽管示出航空和航天的例子，但是不同的优选实施例可被应用至其他产业，例如汽车制造业。
[0036]在任何一个或更多图1所示飞机生产和服务方法100步骤的过程中，可采用本文包含的设备和方法。例如，在图1所示的组件和子装配件制造106中可生产组件和子装配件，例如发动机短舱，其在飞机200的规范和设计102中被设计。
[0037]如本文使用的，短语“至少一个”，当与一列术语一起使用时，意为可使用一个或者更多术语的不同的组合，以及仅需要一列术语中的每个术语中的一个。例如，“术语A、术语B以及术语C中的至少一个”可包括，例如，并非限制，术语A或者术语A和术语B。该例子还可包括术语A、术语B以及术语C或者术语B和术语C。
[0038]不同的优选实施例考虑和认识到多个不同的因素。例如，不同优选的实施例考虑和认识到，当前发动机短舱设计和生产的方法包括多步骤过程，其使用预浸渍材料以及多数压热器固化，从而生产出复合材料的内筒结构。该当前途径需要使用蜂窝状或者其他形式的型芯材料，时常通过隔膜或者中间蒙皮元件分成两层，从而满足结构和声音性能要求。该途径还要求使用压热器，由于有限的供应商基地，操作和维修压热器是昂贵的。
[0039]不同的优选实施例还考虑和认识到当前的芯体和隔膜材料时常为唯一来源并且是昂贵的。当前的方法需要在使用压热器固化过程的多数步骤中绑扎蒙皮，例如内和外蒙皮、中间蒙皮以及隔膜元件。预浸渍材料、薄膜胶黏剂以及其他材料需要低温存储并且具有限定的大约三十天的“外置时间”，其间材料必须被铺设、真空包装以及压热器法固化。这些要求约束了发动机短舱内筒结构制造的时间和成本。
[0040]因此，不同的优选实施例提供了包含内蒙皮、外蒙皮、多个隔膜以及桁架芯体的内筒结构。
[0041]不同的优选实施例还提供了用于装配筒体结构的方法。围绕钢制模具铺设多层织物，从而形成内蒙皮。在内蒙皮上安置多个带有密封隔膜细部的心轴。在多个安置了密封隔膜细部的心轴的每个之间安置第一多个径向层片收尾。多层织物铺设在多个具有密封隔膜细部的心轴上方，从而形成桁架芯体。多个心轴被安置在桁架芯体上。在多个心轴的每个之间安置第二多个径向层片收尾。多层外蒙皮织物紧靠多个心轴铺设，从而形成外蒙皮。
[0042]不同优选实施例还提供用于形成筒体结构的方法。在钢制模具上，真空袋被安置在干式三维预制内筒结构上方。干式三维预制内筒结构被放在烘箱内部。干式三维预制内筒结构被注入树脂，从而形成注入树脂的内筒结构。注入树脂的内筒结构经固化形成内筒。从烘箱移出内筒。移去真空袋。释放层片自内筒被释放，并且释放层片和流动介质被丢弃。在内筒的内蒙皮和外蒙皮里钻出多个孔口。
[0043]现在参考图3，示出根据优选实施例的短舱制造环境。例如，可在图1所示的飞机制造和使用方法100的一个或者更多阶段，例如图2所示的飞机200的规范和设计102和/或图1所示的组件和子装配件制造106，实施短舱制造环境300。
[0044]短舱制造环境300包括短舱302。短舱302可以是在短舱制造环境300中制造的短舱结构的示例性例子。短舱302可包括，但不限制，内筒304、风扇罩306、发动机接口 308、前缘入口 310和/或任何其他适合的组件。
[0045]内筒304为定义短舱302前部的一个组件。内筒304将前缘入口310的较低螺栓固定的接口连接至尾部金属发动机环形框架部分，此处也是螺栓固定的，如下列图6中更为详细的描述。风扇罩306将前缘入口 310连接至尾部金属环形框架，从而完成盒状部分。内筒304包括结构组件，例如，但不限制，内蒙皮312、外蒙皮314、多个隔膜316、多个径向层片收尾318、桁架芯体320、尾部加倍装置322、向前加倍装置324以及尾部收尾326。
[0046]短舱制造环境300包括多个心轴328，其用于内筒304的结构组件的层叠过程。多个心轴328可以是，例如，但不限制，蜡心轴。在示例性例子中，使用多个心轴328将多个隔膜316安装在内筒304上。短舱制造环境300还包括用于制造内筒304的多个模具330。多个模具330可包括，例如，钢制模具332。在制造过程中，多个夹具334可被用于处理一个或更多内筒304的结构组件。例如，在层叠过程中，多个夹具334可放置多个心轴。
[0047]在内筒304的制造过程中，多个绑扎线状物336可被用于紧紧支持相对于彼此和/或钢制模具332的一个或者更多内筒304的结构组件。多个织物元件338可被用于形成一个或者更多内筒304的结构组件。例如，多个织物元件338可形成至少一个内蒙皮312、外蒙皮314、桁架芯体320、尾部加倍装置322、向前加倍装置324和/或任何其他合适的组件。多个织物元件338可以是干织物，例如，但不限制，机织织物、单向条带、纱/针织织物、编织物、缝编织物和/或任何其他合适的织物。
[0048]在制造内筒304的过程中，层叠工具340操纵和放置织物338，从而形成一个或者更多内筒304的结构组件。在示例性例子中，多个织物元件338可做为织物卷被实施。在该示例性例子中，层叠工具340可旋转织物卷和/或多个模具330，从而围绕模具缠绕多层织物，以形成内筒304的组件。
[0049]织物打褶装置342是