[发明专利]圆角填料及制造圆角填料和复合结构的方法

说明书

本发明涉及圆角填料及制造圆角填料和复合结构的方法。制造圆角填料的方法可包括：提供多根纤维；将所述多根纤维编织成编织的预成形物；将所述编织的预成形物成形为编织的圆角填料；以及将所述编织的圆角填料切割成所需长度。

本发明是申请号为201510033838.5、申请日为2015年1月23日、发明名称为“圆角填料及制造圆角填料和复合结构的方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开总体上涉及复合结构，更具体地，涉及用于复合结构的复合的圆角填料(radius filler)及其制造方法。

背景技术

复合结构由于其高的强度重量比、耐腐蚀性和其它有利性质而用在各种各样的应用中。在飞行器构造中，复合物用于增加量以形成机身、机翼、水平和垂直稳定器以及其它组件。例如，飞行器的水平稳定器可由复合的蒙皮壁板形成，蒙皮壁板被共结合或共固化于诸如复合加强件或翼梁的内部复合结构。复合翼梁可从水平稳定器的底部延伸到顶部并且大体沿着翼展方向在厚度上是减缩的，以提高水平稳定器的硬度特性并且减轻重量。

复合加强件或翼梁可被设置成各种横截面形状。例如，复合加强件或翼梁可通过按背对背布置将两个C形复合通道的垂直幅材结合或固化在一起而形成I梁形状。C形通道中的每个可具有从幅材的上端和下端向外延伸的水平凸缘。各水平凸缘可按圆角幅材凸缘过渡(radiused web-flange transition)而过渡到幅材中。当C形通道背对背地接合以形成I梁形加强件时，圆角幅材凸缘过渡产生沿着I梁加强件的上端和下端的纵向槽口。纵向槽口可被称为圆角填料区或糊料条(noodle)区。为了提高复合结构的强度、硬度和耐久性，可用由复合材料形成的圆角填料或糊料条填充圆角填料区。

遗憾的是，现有的圆角填料具有有损其功用的许多缺陷。例如，现有的圆角填料由于在制造过程期间(诸如，在固化后进行冷却期间)会出现的剩余应力而表现出破裂。由于圆角填料和环绕圆角填料的相邻复合层合物之间的热不匹配，导致会出现剩余应力。另外，某些圆角填料会导致在结构负荷下在加强件和蒙皮壁板之间的结合处出现次佳的拉脱强度。

如可明白的，在本领域中需要使复合物制造过程期间出现裂缝最少并且提供有利的拉脱强度并且可按及时且有成本效益的方式制造的圆角填料。

发明内容

与连接复合物组件关联的上述需要具体是由提供一种制造圆角填料或糊料条的方法的本公开解决的。该方法可包括提供多根纤维并且将多根纤维编织成编织的预成形物。该方法还可包括将编织的预成形物成形为编织的圆角填料，并且将编织的圆角填料切割成所需长度。如以下更详细描述的，在一些示例中，纤维可以是可被施用树脂或基质材料的加固纤维(例如，碳纤维、玻璃纤维、纤维等)。基质材料可以是热固性基质材料(例如，环氧化物)或热塑性基质材料(例如，聚醚酮酮、聚醚醚酮等)。在一些示例中，纤维可包括与热塑性纤维编织在一起的加固纤维，热塑性纤维当被加热时会熔融，与加固纤维浸渍在一起，如以下描述的。在其它示例中，纤维可只包括热塑性纤维，这些热塑性纤维可被编织在一起并且可在加热、成形和硬化圆角填料的过程期间熔融和浸渍在一起。

另外，公开了一种制造复合结构的方法。所述方法可包括将编织的圆角填料安装在对置的加强件层合物之间的圆角填料区中。所述方法可另外包括组装基底层合物与加强件层合物，以将编织的圆角填料包封在所述圆角填料区内并且形成层合物组件。所述方法还可包括通过施加热来固化层合物组件，以形成复合结构。

在其它实施方式中，公开了一种制造圆角填料的方法。所述方法可包括提供圆角填料芯并且制造衬套。所述方法可另外包括用衬套覆盖圆角填料芯，以形成带衬套的圆角填料。

另外公开了一种制造复合结构的方法。所述方法可包括将带衬套的圆角填料安装在对置的加强件层合物之间的圆角填料区中；组装基底层合物与所述加强件层合物，以将所述带衬套的圆角填料包封在所述圆角填料区内以形成层合物组件。所述方法还可包括通过施加热来固化所述层合物组件，以形成复合结构。