[发明专利]高度渐缩的弯曲复合纵梁及相应面板

说明书

背景技术

飞机、船舶和其他交通工具更为普遍地使用复合材料诸如碳纤维增强聚合物（CFRP）成分建造，以利用这些类型的复合材料在传统材料之上提供的轻重量和高强度的优点。例如，当与以常规方式紧固到蒙皮的金属纵梁相比时，用于向飞机蒙皮提供结构支撑的结合纵梁可由CFRP制造以产生坚固而重量轻的部件。然而，在纵梁随着飞机的外模线弯曲或偏斜的区域，可能出现挑战。这样的区域的示例为飞机机身侧面（SOB），在此处飞机的机翼盒和中心盒被连接。机翼的二面角和后掠角可产生弯曲区域，在该弯曲区域中面外反冲载荷（kickloads）产生纵梁不能承受的滚转力矩（rolling moments）。在这些情形下，CFRP纵梁可能由于纵梁腹板和基部凸缘之间的半径处的层间拉伸应力而损坏，和/或基部凸缘可与结合在纵梁腹板和基部凸缘之间的纵梁条状物（noodle）分开。纵梁可能由于粘合层中增加的剪切载荷而从蒙皮分层也是可能。

因此，弯曲连续的CFRP纵梁还没有被常规地用在飞机的高载荷区域中。在这些高载荷区域中，常规解决方案已经在金属SOB弦杆的相对侧处结束机翼盒纵梁和中心盒纵梁以形成拼合接头。外部加固通常通过进一步将蒙皮固定到SOB弦杆的金属SOB蒙皮拼接板提供在接头处。虽然该解决方案可防止由于过量载荷和相应滚转力矩而导致的纵梁分层或其他损坏，但是金属SOB弦杆和蒙皮拼接板不期望地为沉重且复杂的。

关于这些和其他考虑，提出本文制造的发明。

发明内容

应理解，提供本发明内容是为了以简化的形式引入一系列概念，下面进一步在具体实施方式中对一系列概念进行描述。本发明内容不意图用来限制所要求保护的主题的范围。

设备和方法提供用于利用连续复合纵梁来控制飞机或其他交通工具的弯曲区域内的载荷和相应的力矩而不产生分层或其他层间损坏。根据本文提供的本发明的一个方面，连续结构面板可以包括连续蒙皮部件和结合的、共固化的和/或螺栓连接的连续复合纵梁。连续复合纵梁可以具有连接到蒙皮部件的基部凸缘和从基部凸缘向外突出到腹板高度的腹板。腹板可以在连续复合纵梁的弯曲区域处渐缩。

根据另一个方面，用于在经受高载荷的区域中利用弯曲复合结构面板的方法包括形成许多连续复合纵梁和连续蒙皮部件。纵梁和蒙皮部件可以连接在一起。加固配件可以连接到面板弯曲区域内的基部凸缘以提供稳定性和面外载荷转移。每个连续复合纵梁可以被形成为包括至少一个平直区域和弯曲区域、基部凸缘以及腹板。腹板可以具有在每个平直区域内的平直腹板高度和在每个弯曲区域内的弯曲腹板高度，弯曲腹板高度小于平直腹板高度。

根据又一个方面，连续结构面板可以包括连续蒙皮部件和许多连续复合纵梁。每个纵梁具有带介于中间的弯曲区域的第一和第二平直区域。纵梁可以具有连接到蒙皮部件的基部凸缘。基部凸缘可以包括在平直区域中的平直基部宽度和在弯曲区域中的弯曲基部宽度，弯曲基部宽度大于平直基部宽度。每个纵梁可以进一步包括腹板，所述腹板从基部凸缘向外突出以产生在平直区域内的平直腹板高度和在弯曲区域内的弯曲腹板高度，其中弯曲腹板高度小于平直腹板高度。

已经讨论过的特征、功能和优点可以在本发明的各种实施方式中独立实现或在又一些实施方式中结合，其细节可进参考以下说明和附图领会。

附图说明

图1是根据本文提供的各实施例的弯曲连续纵梁和蒙皮面板的前透视图，其示出连接到三个高度渐缩的弯曲复合纵梁的各部件；

图2是根据本文提供的各实施例的图1的弯曲连续纵梁和蒙皮面板的后透视图；

图3是根据本文提供的各实施例的图1的弯曲连续纵梁和蒙皮面板的放大视图，其不具有肋和配件部分以更清楚地示出高度渐缩的弯曲复合纵梁的多个方面；

图4是根据本文提供的各实施例的弯曲连续纵梁和蒙皮面板的顶视图；

图5-11是根据本文提供的各实施例在沿纵梁的相继参照位置处取得的图4的弯曲连续纵梁和蒙皮面板的剖视图；以及

图12是根据本文提供的各实施例的示出用于形成弯曲连续纵梁和蒙皮面板的方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下详细说明涉及用于利用连续复合纵梁控制飞机或其他交通工具的弯曲区域内的载荷和相应的力矩而不产生分层和层间损坏的设备、系统和方法。虽然下文中将在飞机情形下以与飞机机身侧面（SOB）区域相关的具体示例方式描述各实施例，但应理解本文提供的发明适用于将通过利用连续弯曲复合纵梁获益的任何交通工具或结构。