[发明专利]混合式复合面板系统与方法

说明书

技术领域

本公开的领域涉及复合面板系统与方法，且更为具体地，涉及利用自动与非自动制造活动的混合工艺来形成的非对称复合面板。 

背景技术

由于复合材料良好的强度与重量特征，因此复合材料在各种工业中的利用继续扩展。在飞行器制造中，复合材料与复合结构组件的使用日益增多，这导致了飞行器重量显著减轻。这些重量的减轻转化为燃油经济的显著改进，以及操作费用与大气排放的实质性降低。例如，由于在大尺度上广泛利用复合材料，因此，已经估算出，飞行器消耗的燃料与当代对比飞行器相比估计可少20％。 

利用复合材料成形结构的可行性取决于多种因素，包括结构的尺寸与复杂性以及结构将经受的载荷。在飞行器制造的过程中，机翼蒙皮面板对于使用复合材料具有巨大挑战。机翼蒙皮面板必须能承载极大载荷。当前的方法利用附装到蒙皮面板的桁条以便提供硬度，但是由于额外的机翼深度可能增加气动阻力，因此桁条的尺寸必须保持为最小值，尤其是在机翼的最外侧部分。此外，复合材料的制造工艺包括大量手动层合工作，而这可导致不期望的高成本与低产出率。因此，由飞行器机翼蒙皮面板所采用的符合强度与尺寸要求且可以以经济的方式制造的复合面板系统将有相当大的实用性。 

发明内容

根据本公开教导的混合式复合面板系统和方法可有利地符合飞行器机翼蒙皮面板所用的强度与尺寸要求，且可导致飞行器重量减轻、操作成本下降、提高燃油经济并减少排放。 

在一个实施例中，组件包括主区段、与主区段接合的矩阵构 件、以及与该矩阵构件接合的与主区段相对的次区段。该主区段包括多个由第一增强材料增强的第一复合层，且次区段包括多个由第二增强材料增强的第二复合层。所述主与次区段被构造成承载至少部分横向施加到所述第一与第二复合层的操作载荷，以及所述主与次区段被进一步非对称地构造成使得所述主区段承载了所施加的操作载荷的大部分。 

在另一个实施例中，一种交通工具包括至少一个推进单元以及结构组件，该结构组件被连结到所述至少一个推进单元并被构造成支撑有效载荷。所述结构组件包括至少一个复合面板，该复合面板包含主区段、与所述主区段接合的矩阵构件以及次区段，所述次区段与所述主区段相对且与所述矩阵构件接合。如上所述，该主区段包括多个由第一增强材料增强的第一复合层，且次区段包括多个由第二增强材料增强的第二复合层。所述主与次区段被构造成承载至少部分横于所述第一与第二复合层的操作载荷，并且所述主与次区段被非对称地构造成使得所述主区段承载了所施加的操作载荷的大部分。 

在另一实施例中，一种形成复合结构的方法包括：形成主区段，其中所述主区段包括多个用第一增强材料增强的第一复合层；将矩阵构件与所述主区段接合；以及形成次区段，其中所述次区段包括多个用第二增强材料增强的第二复合层。所述次区段与所述主区段相对且与所述矩阵构件相接合，其中所述主与次区段被构造成承载至少部分横于所述第一与第二复合层的操作载荷，并且所述主与次区段被非对称地构造成使得所述主区段承载了所施加的操作载荷的大部分。 

上面已经或下面将要讨论的特征、功能以及有利之处可独立地在各种实施例中获得，或者可组合而成其他实施例，进一步的细节将参考下列说明与附图而见到。 

附图说明

下面参照下列附图，将详细描述根据本公开的教导的系统与方法的实施例。 

图1是包括根据本发明实施例的混合式复合面板的飞行器的 等轴侧视图； 

图2是图1的组件的机翼尖端部分的放大、剖视平面图； 

图3是图1的机翼组件的混合式复合面板的局部分解的、端部剖视图；以及 

图4是用于制造根据本发明的另一实施例的混合式复合面板的示例性工艺流程图。 

具体实施方式

本公开传授了混合式复合面板系统与方法。本发明的某些实施例的多个具体细节在下面的说明中以及图1-4中被提出，以便提供对这样的实施例的深刻理解。然而，本领域的技术人员将理解，本发明可具有其他实施例，或本发明可在没有下面说明中所描述的几个细节的情况下被实现。