[发明专利]用于制造一体成型的纤维复合部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造一体成型的纤维复合部件的方法，特别是一空气动力的表面，包含围绕在一外蒙皮的多个强化件。

本发明也关于一芯模，其用于同步及弹性制造所述方法中所需要的所述芯部。

背景技术

在现代化的飞机构造中，现有的铝质材料是渐增通过使用纤维复合部件而被替代，其例如是由碳纤维强化(fibre-reinforced)热固性或热塑性聚合物所制成。现今，即使是复杂的结构部件，如着陆襟翼(landing flaps)或整个方向舵单元(rudder units)经常一般以此种纤维复合材料来制成，特别是碳纤维强化塑胶(CFRP)材料，如碳纤维强化环氧树脂(carbon fibre-reinforced epoxy resins)。

由于它们的物理尺寸及/或它们的复杂的几何形状，这种结构部件通常是使用所谓有区别的结构所制造，其中所述结构部件组装在最后组装阶段是由多个具有通常是简单的几何形状的预制(prefabricated)个别部件所组装而成。

通过这样的例子，一个飞机的着陆襟翼可用于这方面，其中着陆襟翼多个横向肋附加到多个纵向梁，其是间隔分开但彼此相互平行，以支持蒙皮外壳。横向肋的外部轮廓及蒙皮外壳的形状最终由蒙皮外壳的表面几何所定义，因而定义了着陆襟翼的空气动力行为。所有部件的组装也必须能够在没有应力(stress)下组装，以避免对结构施加额外的负载。

有区别的结构的缺点是，在其他事项中，在一个事实下，即各个部件需要在一个额外的组装阶段组装成为成品部件。此外，一般在所述部件加在一起的过程中需要用到重迭部(overlaps)或凸缘(flanges)，这些总是需要额外的重量。

由于优选使用铆钉接合以连接个别部件也产生其他缺点。因为纤维复合部件相较于金属材料已大幅降低承载的强度，每一个使用的铆钉孔构成一个静态的缺点，其必须在所述孔的区域内增加材料厚度予以补偿。为了在所有纤维复合材部件中使用这种铆钉接合，例如都需要在外壳结构上增加材料厚度及加大凸缘区域，所以在铆钉接合失败时，这的确是可能以形成另一铆钉接合来进行维修。所有这些限制意指，所述复合部件不以一最大预期机械负荷，而是就边际生产条件或安全有关的修复要求来设计，这往往增加了不必要的重量。

一般而言，所述各部件也可以粘合剂粘合连接在一起，因此，至少减少了减弱承载强度的问题。然而，仍有重大问题发生在飞机的高度应力部件的所谓的“结构性粘结” (structural bonding)上，而需要表面处理，以及发生在疲劳安全及承受冲击负荷能力(所谓的耐冲击性)上，这问题目前意指为安全理由至少在民用航空领域这个解决方案仍然不能被使用。

一个有区别的结构的可行替代方案是一体成型的结构，即具有复杂几何形状的纤维复合部件被生产成单一部件，因此上述由于加入多个各部件以形成复杂整体结构而产生的缺点将不再出现。

一个主要问题是生产这种一体成型部件时，其可能包括完整的降落襟翼，减速板，副翼(ailerons)，襟翼导轨整流罩(flap track fairings)，板条，发动机架，小翼(winglets)，机翼，尾翼单元，方向舵，门，盖，覆层(claddings)，支持件等，举例来说，在许多情况下需要通过底切(undercut)结构在密封的蒙皮内创造必要的外部强化件。

发明内容

本发明的目的是描述一种简单的方法，其用于制造复杂、一体成型且具有多个底切(undercut)强化件的纤维复合部件，底切强化件亦可弹性的改变纤维复合材料的结构，及其可以并入广泛的自动化及工业化生产过程中。此外，本发明的另一目的是提供一芯模，其弹性的改变结构要求，以生产所述方法中所需的芯部。

这个目的是在第一个实例中通过根据权利要求1的一种方法以如下步骤达成：

a)在一芯模中生产多个可移除芯部，所述芯部大致上代表纤维复合部件内部的一表面几何形状；

b)将由强化纤维制成的预制体(performs)施加至芯部，以形成强化件及芯部的配置，形成一个整体结构；

c)以网状(web-like)半成品(semi-finished)覆盖芯部以制造外蒙皮；

d)将整体结构并入一个封闭的模制工具中，及利用一可固化塑胶材料渗透整体结构；

e)通过施加压力及/或温度，以固化形成的加工后的纤维复合部件；以及

f)去除芯部。