高容量拉脱的飞机结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种方法和产品，该产品包括复合细长构件（402）、通道（428）和若干复合结构（431）。所述复合细长构件（402）具有经配置附接到结构的一侧。所述通道（428）是在所述复合细长构件（402）的所述一侧上且沿所述复合细长构件（402）的长度延伸。所述若干复合结构（431）经配置放置在所述通道（428）中且附接所述复合细长构件（402）所述一侧的一部分到所述结构（404）。所述若干复合结构（431）经配置以增加所述复合细长构件（402）承受拉动所述复合细长构件（402）远离所述结构（404）的力的容量。
【专利说明】高容量拉脱的飞机结构
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及飞机，特别是飞机结构。更具体地，本公开涉及用于飞机的桁条和其他结构设计。
【背景技术】
[0002]人们正在用越来越大百分比的复合材料设计和制造飞机。一些飞机可具有50%以上复合材料制成的主要结构。复合材料可用于飞机中，以减轻飞机的重量。这个减轻的重量可提高有效载荷量和燃料效率。
[0003]另外，复合材料可为飞机中的各种组件提供较长的使用寿命。
[0004]复合材料可以是通过组合两种或更多种不相似的组分产生的坚韧、轻质材料。例如，复合材料可包括纤维和树脂。所述纤维和树脂也可经组合形成固化的复合材料。
[0005]另外，通过使用复合材料，可创建较大件或部分的飞机的部分。例如，飞机的机身可在圆柱形部分中创建，所述圆柱形部分可被放在一起形成飞机的机身。其他的示例可包括但不限于，经接合形成机翼的机翼部分和经接合形成稳定器的稳定器部分。
[0006]桁条是可由复合材料制成的组件的示例。桁条是细长构件且经配置附接到另一结构，如面板。例如，桁条可附接到飞机的蒙皮面板。这种蒙皮面板可用于飞机中的机翼、机身或其他组件。所述桁条也可帮助输送和/或转移负荷。例如，桁条可将来自蒙皮面板的负荷转移到另一结构。这个其他结构可以是，例如，框架或肋条。用所需的重量和性能特征设计桁条可具有挑战性。例如，具有所需性能特征的桁条可比预期的更复杂或更重。随着复杂性的增加，制造桁条的时间和成本也会随之增加。
[0007]如果所述桁条可具有所需的重量和性能特征以使在需要单个桁条的地方，可要求额外的桁条。
[0008]因此，一种考虑到至少一些上面讨论的问题以及可能的其他问题的方法和设备是有利的。
【发明内容】
[0009]在一个有利实施例中，一种设备包括复合细长构件、通道和若干复合结构。所述复合细长构件具有经配置附接到结构的一侧。所述通道是在所述一侧上且沿所述复合细长构件的长度延伸。所述若干复合结构经配置放置在所述通道中且附接所述复合细长构件一侧的一部分到所述结构。所述若干复合结构经配置以增加所述复合细长构件承受拉动所述复合细长构件远离所述结构的力的容量。
[0010]在另一个有利实施例中，飞机的结构系统包括复合构件和填充物结构(fillerstructure)0所述复合构件具有底座分段和垂直分段，其中所述垂直分段在基本与所述底座分段垂直的方向上延伸远离所述底座分段，以形成T形状。所述垂直分段在所述垂直分段的第一位置和所述垂直分段的第二位置处接触所述底座分段，其中所述第一位置具有第一弯曲形状，而所述第二位置具有第二弯曲形状。通道是在第一位置和第二位置之间形成，并沿所述复合构件的长度延伸。所述复合构件具有第一杨氏模数。所述填充物结构包括经配置以符合所述通道形状的段。所述段具有在来自第一杨氏模数的期望范围内的第二杨氏模数。
[0011]在又一有利实施例中，提供一种增加复合细长构件的拉脱容量的方法。运行飞机。为了响应飞机的运行，产生经配置拉动所述复合细长构件远离附接到所述复合细长构件一侧的结构的力。通道在附接到所述结构的所述复合细长构件一侧上沿所述复合细长构件的长度延伸。通过使用所述通道中的若干复合结构，所述复合细长构件承受拉动所述复合细长构件远离所述结构的力的容量增加。所述若干复合结构经配置附接所述复合细长构件一侧的一部分到所述结构。
[0012]特征、功能和优点可以在本公开的各种实施例中单独地实现，或者可在其他实施例中进行结合，其中进一步的细节可通过参照下列说明和附图看到。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]在所附权利要求书中阐述了被认为是有利实施例的特征的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开的有利实施例的详细说明最好地理解有利实施例以及优选使用模式、进一步的目的及其优点，其中:
[0014]图1示出根据有利实施例的飞机制造和使用方法；
[0015]图2示出其中可实施有利实施例的飞机；
[0016]图3示出根据有利实施例的结构系统；
[0017]图4示出根据有利实施例的结构系统的透视图；
[0018]图5不出根据有利实施例的结构系统的横截面视图；
[0019]图6示出根据有利实施例的条形件(noodle)；
[0020]图7示出根据有利实施例的复合层的特征值的表；
[0021]图8示出根据有利实施例的复合层的特征值的表；
[0022]图9示出根据有利实施例的机翼内的结构系统；
[0023]图10示出根据有利实施例的机翼内的结构系统；
[0024]图11至图14示出根据有利实施例的在形成结构系统的不同阶段期间的结构系统；
[0025]图15至图17示出根据有利实施例的其中形成条形件的复合结构的面板；
[0026]图18示出根据有利实施例的用于增加复合细长构件的拉脱容量的过程的流程图；
[0027]图19示出根据有利实施例的用于形成结构系统的过程的流程图；
[0028]图20示出根据有利实施例的用于形成填充物结构的过程的流程图。
【具体实施方式】
[0029]更具体地参照附图，本公开的实施例可在图1中所示的飞机制造和使用方法100和图2中所示的飞机200的背景下描述。首先转向图1，根据有利实施例示出飞机制造和使用方法。在预生产期间，飞机制造和使用方法100可包括图2中的飞机200的规格和设计102以及材料采购104。[0030]在生产期间，飞机200的组件和子部件制造106及系统集成108发生。此后，飞机200可通过认证和交付110，以便投入使用112。虽然由客户进行在使用中112，但是飞机200按计划进行例行维护和维修114，其可包括修改、重新配置、翻新和其他维护或维修。
[0031]飞机制造和使用方法100的每个过程都可由系统集成商、第三方和/或操作员进行或执行。在这些示例中，操作员可以是客户。为了本说明的目的，系统集成商可包括但不限于，任何数量的飞机制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于，任何数量的卖方、分包商和供应商；以及操作员可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
[0032]现在参照图2，其示出在其中可实施有利实施例的飞机的示意图。在这个示例中，飞机200是通过图1中的飞机制造和使用方法100生产，且可包括具有多个系统204和内部206的机身202。系统204的示例包括推进系统208、电气系统210、液压系统212和环境系统214中的一个或多个。其可包括任何数量的其他系统。虽然示出了航空航天的示例，但是不同的有利实施例可应用于其他行业，如汽车行业。
[0033]在飞机制造和使用方法100的至少一个阶段期间可采用本文所包含的设备和方法。如本文所用，短语“其中至少一个”，当与一列表的项目使用时，是指可使用一个或多个所列项目的不同组合和仅需要列表中的一个项目。例如，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可包括，例如但不限于，项目A或项目A和项目B。这个示例还可包括项目A、项目B和项目C，或者项目B和项目C。
[0034]在一个说明性示例中，在图1中的组件和子部件制造106中生产的组件或子部件可以与当飞机200处于图1中的使用中112时生产组件或子部件类似的方式建造或制造。作为又一示例，可在生产阶段期间利用若干设备实施例、方法实施例或它们的组合，如图1中的组件和子部件制造106和系统集成108。当提到项目时，若干是指一个或更多项目。例如，若干设备实施例是指一个或更多设备实施例。当飞机200处于图1中的使用中112和/或在维护和维修114期间时，可利用若干设备实施例、方法实施例或它们的组合。一些不同的有利实施例的使用可显著加快飞机200的装配和/或降低飞机200的成本。
[0035]所述不同的有利实施例认识和考虑到一些不同的考虑事项。例如，所述不同的有利实施例认识和考虑到，桁条的当前设计采用称为条形件的复合材料的使用。条形件是一种复合材料，其可放置在沿桁条或其他类型的细长构件的长度延伸的区域或通道中。
[0036]所述不同的有利实施例认识和考虑到，目前这些条形件经设计易于制造桁条。所述不同的有利实施例认识和考虑到关于所述条形件的不同特征或参数会与所期望的这种类型的剩余桁条的特征或参数不匹配。
[0037]所述不同的有利实施例认识和考虑到，在所述桁条中的所述条形件的这种设计类型可减少所需的性能特征，如拉动所述桁条远离蒙皮面板所需的力的量。
[0038]因此，所述不同的有利实施例提供了一种用于桁条的方法和设备，其具有更大能力以承受可拉动所述桁条远离其中附接所述桁条的另一结构的力。所述不同的有利实施例认识和考虑到，有利实施例可应用于任何类型的细长构件，其具有在其中存在条形件的底座。
[0039]在一个有利实施例中，一种设备包括复合细长构件、通道和若干复合结构。所述复合细长构件具有经配置附接到结构的一侧。所述通道是在所述复合细长构件的一侧上且沿所述复合细长构件的长度延伸。所述若干复合结构经配置放置在所述通道中且附接所述复合细长构件一侧的一部分到所述结构。所述若干复合结构经配置增加承受拉动所述复合细长构件远离所述结构的力的所述复合细长构件的容量。
[0040]现在参照图3，根据有利实施例示出一种结构系统的示意图。在这些说明性示例中，其以方框形式示出结构系统300。在这些说明性示例中，结构系统300位于飞机301内。如图所述，结构系统300包括复合细长构件302、若干复合结构304和结构306。
[0041]在所述的这些示例中，复合细长构件302是用复合材料314的层312形成。例如，复合材料314的层312层叠且成形到复合细长构件302的形状316中。在这些说明性示例中，形状316可以是T形状317。
[0042]如图所述，复合细长构件302的T形状317是用复合细长构件302的第一分段320和第二分段322形成。在这些说明性示例中，第一分段320可称为底座分段，而第二分段322可称为垂直分段。在这些示例中，第一分段320和第二分段322可以是相同结构的一部分。当然，在其他说明性示例中，第一分段320和第二分段322可用不同的结构形成。
[0043]第二分段322基本与第一分段320垂直放置，以形成复合细长构件302的T形状317。特别地，第二分段322是复合细长构件302的一部分，其在基本与第一分段320垂直的方向上延伸远离第一分段320。
[0044]在这些说明性示例中，第一分段320基本上是平面。另外，第一分段320是不连续的部分。特别地，第一分段320可以不连续，其中第二分段322接触第一分段320。
[0045]第二分段322在第二分段322的第一位置321和第二位置323处接触第一分段320。第二分段322的第一位置有具有第一半径326的第一弯曲形状324。第二分段322的第二位置323有具有第二半径330的第二弯曲形状328。
[0046]第一半径326是基本适合第一弯曲形状324的圆的半径。第二半径330是基本适合第二弯曲形状328的圆的半径。在这些说明性示例中，第一半径326可基本上等于第二半径330。
[0047]第一分段320和第二分段322相对于彼此放置形成通道332。特别地，通道332是在第二分段322的第一位置321和第二位置323之间形成。用于第一位置321的第一弯曲形状324的第一半径和用于第二位置323的第二弯曲形状328的第二半径330确定通道332的形状333。
[0048]在这些说明性示例中，通道332是在复合细长构件302的第一侧334处形成。在这些示例中，通道332沿复合细长构件302的长度延伸。复合细长构件302还具有与第一侧334相对的第二侧331。
[0049]第一侧334可以是，例如，用于第一分段320和第二分段322的底座侧。第一侧334经配置附接到结构306。结构306可以是，例如但不限于，蒙皮面板、肋条、翼梁、底座负载(base charge)、底板和/或一些其他合适类型的结构。
[0050]在一个说明性示例中，复合细长构件302的第一分段320的第一侧334基本上是平面。在这个说明性示例中，结构306可附接到第一分段320的第一侧334，以便结构306的表面337直接接触第一分段320的第一侧334。
[0051]在这些说明性实施例中，第一组件，如结构306，可以一些不同的方式附接到第二组件，如复合细长构件302。例如，第一组件可通过粘合、固化、紧固、胶合、连接和/或以某些其他合适的彼此连接这两个组件的方式附接到第二组件。[0052]第二分段322的第一侧334在第一位置321和第二位置323处形成通道332的第一壁338和第二壁340。以这种方式，当结构306附接到复合细长构件302时，第二分段322的第一侧334在第一位置321和第二位置323处不可以直接接触结构306的表面337。另夕卜，当附接到复合细长构件302时，结构306的表面337形成第三壁341。
[0053]若干复合结构304可放置到通道332内。若干复合结构304可由复合材料348的层346构成。如图所述，若干复合结构304具有的形状350基本符合通道332的形状333。若干复合结构304形成通道332的填充物结构336。在这些说明性示例中，填充物结构336可称为条形件。所述若干复合结构304的每个都是填充物结构336的段。
[0054]例如，若干复合结构304可包括底座段、顶部段和位于所述底座段和所述顶部段之间的一组中间段。如本文所用，“一组项目”是指零个或更多项目。例如，一组中间段可以是空组或零组。
[0055]在这些说明性示例中，若干复合结构304具有的第一数量的特征352基本匹配复合细长构件302的第二数量的特征354。第一数量的特征352和第二数量的特征354可包括，例如但不限于，热膨胀系数、杨氏模数和其他合适特征中的至少一个。
[0056]作为一个说明性示例，若干复合结构304的层346可具有配置351。层346的配置351经选择使得若干复合结构304的第一数量的特征352基本匹配复合细长构件302的第二数量的特征354。例如，使用配置351，若干复合结构304的杨氏模数值可在复合细长构件302的杨氏模数值的所需范围内。
[0057]另外，若干复合结构304的层346可具有第一布置353，其基本与复合细长构件302的层312的第二布置355相同。用于若干复合结构304的层346的第一布置353是相对于通过复合细长构件302的轴线357的层346的布置。特别地，层346的第一布置353是相对于通过复合细长构件302的轴线357的层346中纤维的布置。
[0058]作为一个说明性示例，第一布置353可包括相对于轴线357约零度放置的约50%的层346、相对于轴线357约45度放置的约40%的层346和相对于轴线357约90度放置的约10%的层346。在这个说明性示例中，用于复合细长构件302的层312的第二布置355可基本具有与第一布置353基本相同布置的相同百分比的层312。
[0059]若干复合结构304经配置以附接结构306到复合细长构件302。更具体地，若干复合结构304附接结构306的表面337的一部分到在复合细长构件302的第二分段322的第一位置321和第二位置323处的第一侧334的部分。
[0060]当第一数量的特征352和第二数量的特征354基本匹配时，承受力358的复合细长构件302的容量356增加。当压力施加到复合细长构件302和结构306时，产生力358。例如，当飞机301正在工作时，压力可施加到复合细长构件302和结构306。
[0061]作为一个说明性示例，当复合细长构件302和结构306是飞机301的机身的部分时，飞机301的机舱内的增压可引起压力施加到复合细长构件302和结构306。作为另一说明性示例，当复合细长构件302和结构306是飞机301的机翼的部分时，压力可施加到复合细长构件302和结构306，以响应于飞机301的机翼中燃料箱内的燃料运动。
[0062]在这些说明性示例中，施加到复合细长构件302和结构306的压力可在基本与结构306的表面337垂直的方向上。这个压力产生力358。当结构306在第一侧334处附接到复合细长构件302时，力358可包括拉动复合细长构件302远离结构306的任何力。换句话说，力358包括产生拉伸负荷的任何力，在其中复合细长构件302附接到结构306。
[0063]在这些说明性示例中，力358可基本与结构306的表面337垂直。另外，力358可基本与复合细长构件302的第一分段320的第一侧334垂直。
[0064]图3中的结构系统300的示意图并不意在包含对其中可实施有利实施例的方式的物理或结构限制。可使用代替的和/或除所示组件以外的其他组件。一些组件可以是不必要的。此外，所述方框经呈现示出一些功能组件。当在有利实施例中实施时，这些方框中的一个或多个可组合成和/或分成不同的方框。
[0065]例如，在一些说明性示例中，一个以上的结构可在第一侧334处附接到复合细长构件302。作为一个说明性示例，第二结构360可附接到结构306。例如，当结构306采用底座负载的形式时，第二结构360可以是附接到所述底座负载的蒙皮面板。在一些说明性不例中，所述底座负载可具有与复合细长构件302的第二布置355相同的布置。
[0066]作为另一说明性示例，第三结构362可附接到复合细长构件302的第二分段322的第二侧331。第三结构362可以是，例如，肋条、翼梁或一些其他合适类型的结构。
[0067]在其他说明性示例中，结构系统300可包括代替或除附接到结构306的复合细长构件302以外的一个或多个复合构件。例如，多个桁条可以蒙皮面板的形式附接到结构306，以形成结构系统300。
[0068]在一些情况下，结构系统300可位于平台中而不是飞机301内。例如，结构系统300可位于平台内，所述平台选自移动平台、静止平台、基于陆地的结构、基于水生物的结构、基于空间的结构、飞机、水上船只、坦克、人员输送车、火车、飞船、空间站、卫星、潜水艇、汽车、发电厂、桥、坝、制造设备和建筑物中的至少一个。
[0069]现在参照图4，根据有利实施例示出结构系统的透视图。在这个说明性示例中，结构系统400是图3中的结构系统300的一个实施方式的示例。本图和图5、图6及图9_17中所示的不同组件可与图3中的组件组合、与图3中的组件使用、或者这两种的组合。此夕卜，本图中的一些组件可以是图3中以方框形式示出的组件可以如何实施程物理结构的说明性示例。
[0070]如图所述，结构系统400包括桁条402、底座负载404、蒙皮407和条形件406。桁条402是图3中的复合细长构件302的一个实施方式的示例。底座负载404是图3中的结构306的一个实施方式的示例，且条形件406是图3中的填充物结构336的一个实施方式的示例。
[0071]在这个说明性示例中，桁条402是叶片桁条。桁条402具有第一侧403和第二侧405。另外,祐1条402具有第一分段408和第二分段410。在此不例中，第一分段408和第二分段410是相同结构的一部分。如图所述，第一分段408是不连续的部分。
[0072]第二分段410相对于第一分段408放置，以便第二分段410在箭头411的方向上延伸远离第一分段408。箭头411具有基本与第一分段408垂直的方向。
[0073]在所述的这个示例中，第二分段410在第二分段410的第一位置414处接触第一分段408的第一部分412，且在第二分段410的第二位置418处接触第一分段408的第二部分416。第一位置414具有第一弯曲形状422。第二位置418具有第二弯曲形状424。
[0074]在这个说明性示例中，底座负载404附接到桁条402的第一侧403。特别地，底座负载404的第一表面426接触第一分段408的第一侧403。蒙皮407附接到底座负载404的第二表面427。如图所述，第一表面426不接触第二分段410的第一侧403。
[0075]通道428是在第二分段410的第一位置414和第二位置418之间的桁条402的第一侧403处形成。第一侧403在第一位置414形成通道428的第一壁415，而第一侧403在第二位置418形成通道428的第二壁417。另外，底座负载404的第一表面426形成通道428的第三壁419。以这种方式，本说明性实施例的通道428具有圆锥形的形状430。
[0076]条形件406位于通道428中。条形件406包括若干复合结构431。若干复合结构431是图3中若干复合结构304的一个实施方式的示例。若干复合结构431是由复合层432组成。复合层432是复合材料的层。复合层432的配置经选择使得条形件406的形状433基本符合通道428的形状430。另外，与没有条形件406或使用不同类型的条形件时相比较，使用条形件406，承受拉动桁条402远离底座负载404和/或蒙皮407的力的桁条402的容量增加。这些力是在箭头411的方向上。
[0077]如图所述，条形件406的复合层432可经层叠基本与第一侧403和底座负载404的第一表面426垂直。另外，复合层432的每个都可布置成具有相对于通过桁条402的轴线438的特定角度。
[0078]现在参照图5，根据有利实施例示出结构系统的横截面视图。在这个说明性示例中，沿图4中的线5-5示出来自图4的结构系统400的横截面视图。桁条402的第二分段410基本与桁条402的第一分段408垂直放置。
[0079]如在这个示例中所述，第一弯曲形状422具有第一半径500。另外，第二弯曲形状424具有第二半径502。第一半径500是从形成第一弯曲形状422的第一位置414中的第一侧403的一部分到点504的距离。同样地，第二半径502是从形成第二弯曲形状424的第二位置418中的第一侧403的一部分到点506的距离。
[0080]第一弯曲形状422是图3中第一弯曲形状324的一个实施方式的示例。第二弯曲形状424是图3中第二弯曲形状328的一个实施方式的示例。在这个说明性示例中，第一弯曲形状422和第二弯曲形状424的每个都采用圆的一部分的形式。当然，在其他说明性示例中，第一弯曲形状422和第二弯曲形状424每个都可采用一些其他的合适形式，例如，椭圆形的一部分、弯曲、椭圆的一部分或一些其他合适类型的弯曲形状。
[0081]现在转向图6，根据有利实施例示出了条形件的示意图。在这个说明性示例中，更加详细地示出来自图4至图5的条形件406。如图所述，条形件406具有包括复合层432的若干复合结构431的配置601。特别地，若干复合结构431包括复合结构602、复合结构604和复合结构606。
[0082]复合结构602经配置接触图4中的通道428的第三壁419和第一壁415和第二壁417的底座部分。复合结构606经配置接触图4中通道428的第一壁415和第二壁417的顶部分。复合结构604位于复合结构602和复合结构606之间。这些复合结构形成条形件406的形状433，其基本符合图4中通道428的形状430。
[0083]复合结构602、复合结构604和复合结构606也可称为段。例如，复合结构602可以是底座段，复合结构606可以是顶部段，以及复合结构604可以是位于所述底座段和所述顶部段之间的中间段。
[0084]在这个说明性示例中，复合结构602是用复合层608形成，复合结构604是用复合层610形成，以及复合结构606是用复合层612形成。[0085]条形件406的配置601经选择使得条形件406的形状433基本符合图4至图5中通道428的形状430。如图所述，复合结构602的底座614具有长度616。复合结构604的底座618具有长度620，而复合结构606的底座622具有长度624。
[0086]另外，复合结构602具有高度626，复合结构604具有高度628，且复合结构606具有高度630。此外，复合结构602在底座614具有角度632。复合结构604在底座618具有角度634。复合结构606在底座622具有角度636。
[0087]现在参照图7，根据有利实施例示出复合层的特征值的表的示意图。在这个说明性示例中，表700为图6中条形件406内的复合结构602提供复合层608的特征值。
[0088]如图所述，表700包括层702、材料704、角度706和厚度708。层702确定复合层608内的特定层。在复合层608的实施例的这些说明性示例中，复合层608包括约20层的复合材料。
[0089]另外，材料704确定其中形成层的特定类型的材料。在这个说明性示例中，所有复合层608是由相同类型的材料组成。角度706确定其中相对于通过图4中的桁条402的轴线438放置的层的角度。如图所述，不同的层可以相对于轴线438的不同角度放置。厚度708确定层的厚度。在这些说明性示例中，所有复合层608具有基本相同的厚度。
[0090]图6中的复合结构604的复合层610可具有与复合层608基本相同的特征。例如，复合层610还可包括大约20层，这20层由基本相同材料构成且具有基本相同厚度。另夕卜，复合层610中的不同层可布置成具有相对于图4中的轴线438的与复合层608相同的角度。
[0091]现在参照图8，根据有利实施例示出复合层的特征值的表的示意图。在这个说明性示例中，表800为图6中的条形件406内的复合结构606提供复合层612的特征值。与图7中的表700类似，表800包括层802、材料804、角度806和厚度808。图4中的第一弯曲形状422和第二弯曲形状424中所述层的每个特征的实施例可与图7中所述层的特征相结
八
口 ο
[0092]现在参照图9，根据有利实施例示出机翼内的结构系统的示意图。在这个说明性示例中，结构系统900位于飞机机翼901的内部，如图3中的飞机301的机翼内部。结构系统900包括附接到蒙皮面板904的桁条。在这个说明性示例中，桁条902是帽桁条(hatstringer)。在所述的这个示例中，填充物结构(此视图中未示出)，如图3中的填充物结构336可以附接每个桁条902的至少一部分到底座负载(此视图中未示出)。桁条902的底座负载(未示出)连接桁条902到蒙皮面板904。
[0093]另外，如图所示，肋条906附接到桁条902和蒙皮面板904。在所述的这个示例中，肋条906是一种剪切连接的肋条。所述填充物结构(未示出)提供增加的承受在箭头908的方向上拉动桁条902和/或肋条906远离蒙皮面板904的力的桁条902的容量。
[0094]现在转向图10，根据有利实施例示出机翼内的结构系统的示意图。在这个说明性示例中，结构系统1000位于飞机机翼1001的内部，如图3中的飞机301的机翼内部。
[0095]结构系统1000包括连附接到蒙皮面板1004的桁条1002。在所述的这个示例中，桁条1002是帽桁条。
[0096]使用填充物结构(未示出)，如图3中的填充物结构336，附接桁条1002的部分到蒙皮面板1004提供了增加的承受在箭头1008的方向上拉动桁条1002远离蒙皮面板1004的力的桁条1002的容量。承受这些力的这个增加容量允许肋条1006附接到桁条1002，而不附接到蒙皮面板1004。
[0097]现在参照图11至图14，根据有利实施例示出形成结构系统的不同阶段的示意图。这些图提供了形成结构系统的示例，如图3中的结构系统300。
[0098]现在转向图11，复合层1100被层叠。复合层110是图3中复合材料314的层312的一个实施方式的示例。复合层1100可用于形成复合细长构件的形状，如图3中复合细长构件302的形状316。在图12中，加热元件1200被放置在复合层1100的上面。在这个说明性示例中，加热元件1200是一种加热毯。另外，绝缘元件1202被放置在加热元件1200的上面。在这个说明性示例中，绝缘元件1202是一种绝缘毪。通过将加热元件1200和绝缘元件1202放置在复合层1100的上面，复合层1100被加热。在一个说明性示例中，将复合层1100加热到约110华氏度以使复合层1100成形，从而形成桁条的形状。
[0099]现在参照图13，复合层1100经加热形成形状1300。具有形状1300的复合层1100形成桁条1302。在这个说明性示例中，通道1304是在桁条1302中形成。
[0100]在图14中，条形件1400被放置到通道1304内。条形件1400可通过使用例如图6中的条形件406实施。底座负载(未示出)可放置在条形件1400和桁条1302的上面。然后，蒙皮面板(未示出)可放置在所述底座负载的上面。然后一起固化桁条1302、条形件1400、底座负载和蒙皮面板。这种固化可以通过一起加热这些不同的组件执行。例如，这些不同的组件可以在烘箱、高压釜或经配置以加热组件的一些其他的合适装置中被固化。
[0101]在一些情况下，所述组件可以放置在袋子内。然后可以加热这些组件，同时施加真空到所述袋中产生压力和热，从而通过所述组件的组装形成结构系统。
[0102]现在参照图15至图17，根据有利实施例示出其中用于形成条形件的复合结构的面板。这些复合结构可经切割形成一些条形件，如图6中的条形件406。
[0103]现在转向图15，面板1500是由复合层组成。面板1500具有高度1501。对面板1500进行切割形成复合结构1502、1504和1506。这些复合结构具有基本相同的形状和尺寸。图6中的复合结构602可以与其中形成复合结构1502、1504和1506的方式类似的方式形成。当然，额外的复合结构可从面板1500切割。
[0104]在图16中，面板1600是由复合层组成。面板1600具有高度1601。对面板1600进行切割形成复合结构1602、1604和1606。这些复合结构具有基本相同的形状和尺寸。图6中的复合结构604可以与其中形成复合结构1602、1604和1606的方式类似的方式形成。
[0105]此外，在图17中，面板1700是由复合层组成。面板1700具有高度1701。对面板1700进行切割形成复合结构1702和1704。这些复合结构具有基本相同的形状和尺寸。图6中的复合结构606可以与其中形成复合结构1702和1704的方式类似的方式形成。
[0106]图15、16和17中形成的复合结构可层叠在彼此的上面以形成条形件。在一个说明性实施例中，复合结构1502可层叠在复合结构1602的上面，复合结构1602可层叠在复合结构1702的上面以形成条形件。这些复合结构经层叠形成条形件，其形状基本符合复合细长构件中的特定通道。
[0107]作为另一示例，复合结构1504可层叠在复合结构1604的上面，复合结构1604可层叠在复合结构1704的上面以形成另一条形件。这个条形件的尺寸和形状基本与通过层叠复合结构1502、1602和1702形成的条形件的尺寸和形状相同。[0108]在其他说明性示例中，可在面板1700的其他部分，如部分1706中进行其他切割以形成所述条形件的其他复合结构。作为一个说明性示例，可在面板1700中进行切割以形成复合结构1708。复合结构1708可用于与复合结构1502、1602和1702相同的条形件中或不同的条形件中。
[0109]现在参照图18，根据有利实施例示出用于增加复合细长构件的拉脱容量的过程的流程图。图18中所示的过程可经实施以增加图3中复合细长构件302的拉脱容量。
[0110]该过程从运行飞机(操作1800)开始。特别地，在操作1800中，该过程施加压力到所述复合细长构件和附接到所述复合细长构件的一侧的结构。所述复合细长构件可以是，例如，桁条。所述结构可以是，例如，蒙皮面板。
[0111]响应飞机的运行，该过程产生经配置拉动所述复合细长构件远离结构的力(操作1802)，随后该过程终止。所述力是在基本与所述结构的表面垂直的方向上。在这个说明性示例中，通道在附接到所述结构的复合细长构件的一侧上沿所述复合细长构件的长度延伸。
[0112]若干复合结构经配置附接所述复合细长构件的一侧的一部分到所述结构，以便承受拉动所述复合细长构件远离所述结构的力的所述复合细长构件的容量增加。承受拉动所述复合细长构件远离所述结构的力的所述复合细长构件的容量是所述复合细长构件的拉
脱容量。
[0113]现在参照图19，根据有利实施例示出用于形成结构系统的过程的流程图。图19中所示的过程可经实施以形成图3中的结构系统300。该过程从层叠复合细长构件的层(操作1900)开始。这些层可以是，例如，复合材料的层。所述复合细长构件可以是，例如，桁条、加强杆(StifTener)或一些其他合适类型的复合细长构件。然后，该过程使所述层成形，以形成具有一侧经配置附接到结构的所述复合细长构件的形状(操作1902)。操作1902可通过例如加热所述层来执行以形成所述复合细长构件的形状。所述结构可以是，例如，蒙皮面板、底座负载和/或具有大致平的表面的一些其他结构。沿所述复合细长构件的长度延伸的通道是在经配置附接到所述结构的一侧上。
[0114]此后，该过程将若干复合结构放置在所述通道中(操作1904)。所述若干复合结构形成经配置附接所述复合细长构件的一侧的一部分到所述结构的填充物结构。所述若干复合结构增加了承受拉动所述复合细长构件远离所述结构的力的所述复合细长构件的容量。
[0115]然后，该过程相对于所述复合细长构件的一侧放置所述结构(操作1906)。
[0116]例如，在操作1906中，所述结构可放置在所述复合细长构件的上面，以便所述结构的表面直接接触所述复合结构的一侧的至少一部分。然后，该过程固化所述复合细长构件的形状中的层与所述通道以及在所述通道中的若干复合结构和所述结构，以形成所述结构系统(操作1908),随后该过程终止。
[0117]现在参照图20，根据有利实施例示出用于形成填充物结构的过程的流程图。图20中所示的过程可经实施以形成图3中的填充物结构336。该过程层叠复合层，其用于形成放置在复合细长构件内的通道的一部分中的复合结构(操作2000)。所述复合结构是用于放置在所述复合细长构件的通道中的填充物结构。然后，压实所述复合结构的复合层以形成面板(操作2002)。这种压实是通过施加压力到所述复合层而执行以形成所述面板。所述面板具有的高度基本上是所述复合结构需要的高度。[0118]此后，该过程对所述面板进行切割以形成所述复合结构(操作2004)。在操作2004中，可以选定角度进行切割以形成所述复合结构，其尺寸和形状基本上符合所述通道的相应部分。
[0119]然后，该过程确定是否需要任何额外的复合结构以形成所述填充物结构需要的若干复合结构(操作2006)。如果不需要额外的复合结构，该过程确定是否已经为所述填充物结构形成一个以上的复合结构(操作2008)。如果还未为所述填充物结构形成一个以上的复合结构，该过程终止。如果一个以上的复合结构已经形成，该过程附接所述复合结构到彼此(操作2010)，随后该过程终止。在操作2010中，所述复合结构可以层叠的形式、并排地和/或以一些其他合适方式附接到彼此，以便所述复合结构的整体形状基本符合所述复合细长构件中的通道的形状。
[0120]再次参考操作2006，如果需要额外的复合结构用于所述填充物结构，该过程返回到如上所述的操作2000，以形成新的复合结构。
[0121]所述的不同实施例中的流程图和方框图示出了有利实施例中的设备和方法的一些可能的实施方式的结构、功能和操作。在这方面，流程图或方框图中的每个方框可表示模块、段、功能和/或操作或步骤的一部分。
[0122]在有利实施例的一些可选实施中，所述方框中标注的功能可以不以附图中标注的顺序出现。例如，在一些情况下，可基本同时执行连续示出的两个方框，或者有时可以安装相反顺序执行所述方框，这取决于所涉及的功能。此外，可添加除所示方框以外的其他方框到流程图或方框图中。
[0123]因此，所述不同的有利实施例提供了具有承受可拉动所述桁条远离所述桁条所附接的另一结构的力的桁条的增加的容量。在一个有利实施例中，结构系统包括复合细长构件、若干复合结构和结构。所述复合细长构件具有经配置附接到所述结构的一侧和在所述复合细长构件一侧上的通道。该通道沿所述复合细长构件的长度延伸。所述若干复合结构经配置放置在所述通道中。
[0124]另外，所述若干复合结构经配置以附接所述复合细长构件一侧的一部分到所述结构。所述若干复合结构经配置以增加承受拉动所述复合细长构件远离所述结构的力的所述复合细长构件的容量。
[0125]以这种方式，所述不同的有利实施例提供了一种结构系统，其与剪切连接肋条相t匕，允许数量增加的中间肋条用于飞机的机翼内。与剪切连接肋条相比，中间肋条具有减小的重量。随着桁条具有承受可拉动所述桁条远离其中附接所述桁条的蒙皮面板的力的增加容量，代替机翼内的剪切连接肋条和/或除机翼内的剪切连接肋条以外，可使用中间肋条减小机翼的重量。
[0126]在一个实施例中，公开了飞机的结构系统，其包括具有底座部分和垂直部分的复合构件，其中所述垂直部分在基本与所述底座部分垂直的方向上延伸远离所述底座部分，以形成T形状。
[0127]在一个变体中，所述垂直部分在所述垂直部分的第一位置和所述垂直部分的第二位置处接触所述底座部分，其中所述第一位置具有第一弯曲形状，而所述第二位置具有第二弯曲形状，其中所述第一弯曲形状和所述第二弯曲形状具有基本相同的半径。
[0128]在一个附加的变体中，通道是在所述第一位置和所述第二位置之间形成且沿所述复合构件的长度延伸；并且其中所述复合构件具有第一杨氏模数。在又一变体中，填充物结构包括经配置符合所述通道形状的段，且其中所述段具有在第一杨氏模数的所需范围内的第二杨氏模数。另外，所述复合构件可具有第一热膨胀系数，而所述填充物结构具有基本等于第一热膨胀系数的第二热膨胀系数。
[0129]在一个实施例中，公开了一种设备，其包括具有一侧经配置附接到结构的复合细长构件、在所述一侧上沿所述复合细长构件的长度延伸的通道和经配置放置在所述通道中且附接所述复合细长构件一侧的一部分到所述结构的若干复合结构。
[0130]在一个变体中，所述若干复合结构可经配置以增加承受拉动所述复合细长构件远离所述结构的力的所述复合细长构件的容量。在又一变体中，所述若干复合结构具有第一数量的特征，其基本匹配所述复合细长构件的第二数量的特征，以使承受拉动所述复合细长构件远离所述结构的力的所述复合细长构件的容量增加。
[0131]在另一变体中，所述若干复合结构包括层，其具有的经配置产生所述若干复合结构的第一杨氏模数值，所述第一杨氏模数值是在所述复合细长构件的第二杨氏模数值的所需范围内。
[0132]在又一变体中，所述复合细长构件和所述结构位于一个平台中，该平台选自移动平台、静止平台、基于陆地的结构、基于水生物的结构、基于空间的结构、飞机、水上船只、坦克、人员输送车、火车、飞船、空间站、卫星、潜水艇、汽车、发电厂、桥、坝、制造设备和建筑物中的一个。在一个变体中，所述复合细长构件选自桁条和加强杆中的一个。
[0133]所述不同的有利实施例的描述是为了说明和描述，并不意在以公开的形式穷举或限制所述实施例。许多修改和变化对于本领域中的那些普通技术人员是显而易见的。另外，与其他有利实施例相比，不同的有利实施例可提供不同的优点。为了最好地理解所述实施例的原则、实际应用且使本领域中的其他普通技术人员能够从具有适合于预期特定用途的各种修改的各种实施例理解本公开，选择和描述所选定的实施例。
【权利要求】
1.一种设备，包括: 复合细长构件(302)，其具有经配置附接到结构(306)的一侧； 在所述一侧上的通道(332、428)，其沿所述复合细长构件(302)的长度延伸；和 若干复合结构(304、431)，其经配置放置在所述通道(332、428)中且经配置附接所述复合细长构件(302)的所述一侧的一部分到所述结构(306)，其中所述若干复合结构(304、431)经配置以增加所述复合细长构件(302)承受拉动所述复合细长构件(302)远离所述结构(306)的力的容量(356)。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述复合细长构件(302)的一部分在基本与所述一侧的所述一部分垂直的方向上延伸。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的设备，其中所述若干复合结构(304、431)具有第一数量的特征(352)，其基本匹配所述复合细长构件(302)的第二数量的特征(354)，以使所述复合细长构件(302)承受拉动所述复合细长构件(302)远离所述结构(306)的力的容量(356)增加。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第一数量的特征(352)和所述第二数量的特征(354)包括热膨胀系数和杨氏模数中的至少一个。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述若干复合结构(304、431)包括: 底座段，其经配置接触所述通道(332、428)的壁的底座部分和所述结构(306)的表面； 顶部段，其经配置接触所述通道(332、428)的壁的顶部分；和 位于所述底座段和所述顶部段之间的一组中间段，其中所述底座段、所述顶部段和所述一组中间段具有的形状(350、433)本符合所述通道(332、428)的形状(333、430)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中所述复合细长构件(302)包括: 第一分段(320、420);和 基本与第一分段(320、420)垂直放置的第二分段(322、422)，其中所述第二分段(322、422)在有具有第一半径(326、500)的第一弯曲形状(324、422)的第二分段(322、410)的第一位置(321、414)和有具有第二半径(330、502)的第二弯曲形状(328、424)的第二分段(322,410)的第二位置(323、418)处接触第一分段(320、408)，其中第一半径(326、500)和第二半径(330、502)基本相等，并且其中所述第一分段(320、408)和所述第二分段(322、410)相对于彼此放置，从而在第一位置(321、414)和第二位置(323、414)之间形成所述通道(332、428)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中所述若干复合结构(304、431)包括具有第一布置(353)的复合材料层(346)，其中复合材料(348)的层(346)相对于通过所述复合细长构件(302)的轴线(357、438)放置，以便第一布置(353)与所述复合细长构件(302)的第二布置(355)基本相同。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中所述复合细长构件(302)选自桁条(402、1302)和加强杆中的一个。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中所述结构(306)选自蒙皮面板(904、1004)、翼梁、肋条(906、1006)和底座负载(404)中的一个。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中所述复合细长构件(302)是桁条(402、1302)，所述桁条(402、1302)的一侧是第一侧(334、403)，所述结构(306)是附接到所述桁条(402、1302)的第一侧(334、403)的蒙皮面板(904、1004)，并且肋条(906、1006)附接到基本与所述第一侧(334、403)相反的所述桁条(402、1302)的第二侧(331、405)。
11.一种增加复合细长构件(302)的拉脱容量(356)的方法，该方法包括: 运行飞机(301);和 在所述飞机(301)的运行过程中产生经配置拉动所述复合细长构件(302)远离附接到所述复合细长构件(302) —侧的结构(306)的力，其中通道(332、428)在附接到所述结构(306)的所述复合细长构件(302)的所述一侧上沿所述复合细长构件(302)的长度延伸，且所述通道(332、428)中的若干复合结构(304、431)经配置附接所述复合细长构件(302)的所述一侧的一部分到所述结构(306)，以便所述复合细长构件(302)承受拉动所述复合细长构件(302 )远离所述结构(306 )的力的容量(356 )增加。
12.根据权利要求11所述的方法，其中运行所述飞机(301)包括: 运行所述飞机(301)，以便压力施加到所述复合细长构件(302)和附接到所述复合细长构件(302)的所述一侧的所述结构(306)，其中所述压力引起所述力产生。
13.根据权利要求11和12中任一项所述的方法，其中所述力是在基本与所述结构(306)的表面垂直的方向上。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中产生经配置拉动所述复合细长构件(302)远离所述结构(306)的力以响应所述飞机(301)的运行包括: 在所述飞机(301)的运行过程中产生经配置拉动所述复合细长构件(302)远离所述结构(306 )的力，以便在所述复合细长构件(302 )附接到所述结构(306 )的位置处产生拉伸负荷。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述若干复合结构(304、431)的第一数量的特征(352)基本匹配所述复合细长构件(302)的第二数量的特征(354)，并且其中通过使用所述通道(332、428)中的所述若干复合结构(304、431)，所述复合细长构件(302)承受拉动所述复合细长构件(302)远离所述结构(306)的力的容量(356)增加，其中所述第一数量的特征(352)和所述第二数量的特征(354)包括热膨胀系数和杨氏模数中的至少一个。
【文档编号】B29L31/30GK103561940SQ201280024207
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年4月19日 优先权日:2011年5月19日
【发明者】M·卡马拉吉, D·P·马西森 申请人:波音公司