[发明专利]复合材料的机翼边缘附接及方法

说明书

本申请公开了复合材料的机翼边缘附接及方法。飞机机翼的复合边缘包括复合材料机翼翼盒蒙皮板，在附接区域中附接至外部机翼翼梁，和复合材料斜面，在复合材料机翼翼盒蒙皮板上并且与复合材料机翼翼盒蒙皮板共同固化。复合材料斜面具有近端和远端，具有外悬边缘，在附接区域中具有的基本上恒定的厚度和层数。复合材料斜面在远端处具有最大斜面厚度，远端设置在外悬边缘的后面，限定外悬边缘上的肩部。复合材料机翼边缘蒙皮板，具有基本上等于最大斜面厚度的厚度，在肩部并邻近于斜面的远端附接至复合材料机翼翼盒蒙皮板。

技术领域

本公开内容总体涉及飞机机翼构造。更具体地，本公开内容提供用于附接飞机机翼(特别是复合材料的机翼结构)的固定前缘和后缘的系统和方法。

背景技术

近年来，飞机制造公司已经研发了大量使用碳纤维复合材料等(“复合材料”或者“CFCM”)(诸如石墨/环氧和碳纤维增强塑料(“CFRP”))的飞机设计和飞机制造方法。复合材料明显比传统的飞机材料(例如，铝、钛、钢和这些的合金)轻，并且可以提供轻重量和高强度，允许更轻的、更节能高效的飞机。在一些新飞机中，例如，主要结构(包括机身和机翼)的大部分由复合材料制成。一些新飞机可以是以体积计约80％的复合材料。

因为复合材料具有与一些传统的飞机材料不同的特性，所以已发展新设备、装备和处理方法。这包括机翼结构的制造方法。飞机的典型机翼结构包括从机翼的根部延伸至翼梢的一个或多个主翼梁。这些机翼翼梁通常从机翼的根部至机翼的梢部成锥形，并且沿着它们的长度附接有多个翼肋。这些翼肋包括内部翼肋，其位于主翼梁与前缘翼肋和后缘翼肋之间。翼肋通常定位为垂直于机翼翼梁，并且在每个翼肋位置处与机翼翼梁一起限定出与机翼的截面形状对应的轮廓。

附接至机翼翼肋的是提供机翼的完整形状和空气动力学轮廓的蒙皮板。机翼结构的从前主翼梁至后主翼梁的部分被称为机翼翼盒。在复合材料的飞机中，覆盖机翼翼盒的机翼蒙皮板通常比用于前缘或者后缘的蒙皮板厚得多。然而，机翼边缘蒙皮板附接至机翼翼盒板。在飞机于机翼的前缘上具有可移动的缝翼的情况下，固定前缘板沿着缝翼之下的前缘附接至机翼。

为了提供复合材料飞机机翼中的复合材料固定边缘蒙皮板的合适连接和接合，已发展各种连接方法。一些现行的方法使用诸如接合带、啮合板、摆动板或二次粘结填料的手段来促使该接合。这些做起来可能是重的、复杂的并且昂贵的。这个问题的一些方法为了确保接合的完整性而增加额外的处理步骤。

本公开内容旨在针对以上问题的一个或多个。

发明内容

根据本申请的一个方面，本申请公开了飞机机翼的复合材料边缘，包括复合材料机翼翼盒蒙皮板，在附接区域中附接至外部机翼翼梁；以及复合材料斜面，在复合材料机翼翼盒蒙皮板的外表面上并且与复合材料机翼翼盒蒙皮板共同固化。复合材料机翼翼盒蒙皮板在附接区域中具有外悬边缘，具有基本上恒定的厚度和层数。复合材料斜面在远端处具有最大斜面厚度，远端设置在外悬边缘后面，在外悬边缘上限定肩部。复合材料机翼边缘蒙皮板具有基本上等于最大斜面厚度的厚度，并在肩部附接至复合材料机翼翼盒蒙皮板并邻近于斜面的远端。

根据本申请的另一方面，本申请公开了用于复合材料飞机机翼的固定机翼边缘连接，包括整体肩部，在复合材料机翼翼盒蒙皮板的边缘处悬于附接区域中的外部机翼翼梁外部，肩部由边缘处的复合材料机翼翼盒蒙皮板的外表面和锥形的基本上垂直厚端限定；以及复合材料机翼边缘蒙皮板，附接至邻近于锥形的厚端的肩部。复合材料机翼翼盒蒙皮板在附接区域中具有基本上恒定的厚度和基本上恒定的层数，锥形的厚端设置在边缘的后面，锥形包括与附接区域中的机翼翼盒蒙皮板的外表面共同固化的锥形板层。复合材料机翼边缘蒙皮板具有的厚度基本上等于锥形的厚端的厚度。