[发明专利]具有交错带帽板层的复合织物翼梁

说明书

本申请涉及具有交错带帽板层的复合织物翼梁。一种复合材料的飞机机翼构造包括机翼翼梁，其具有仅由预浸织物构成的腹板，并且具有从腹板的相对边缘以一角度突出的第一翼梁帽和第二翼梁帽，其中第一翼梁帽和第二翼梁帽由腹板的预浸织物和单向预浸带的交错和交替部分构成。

技术领域

本公开涉及复合材料的飞机机翼构造。特别地，本公开涉及一种翼梁，其具有仅由预浸织物构成的腹板，并且具有从腹板的相对边缘以一角度突出的第一翼梁帽(spar cap)和第二翼梁帽，其中第一翼梁帽和第二翼梁帽由腹板的预浸织物和单向预浸带的交错部分构成。

背景技术

图1是飞机机翼12的内部构造的典型构造的示意图。机翼12的内部结构基本上由包含在机翼的外蒙皮18内的翼梁14和翼肋16的框架组成，如图1中的虚线所示。在目前的飞机构造中，翼梁14和翼肋16由复合材料构成。

翼梁14从机翼12的机身端部或根端22到机翼的尖端24延伸了机翼的长度。翼梁14为机翼12提供其大部分强度。

翼梁14通常由预浸复合材料带构成。翼梁14的构造通常是一个自动化过程，其中机器在铺设工具或固化工具的表面上快速铺设多个预浸复合材料带。

图2是典型铺设工具或固化工具26的横截面视图的示意图。工具26具有的尺寸基本上对应于待在工具上构造的翼梁14的尺寸。尽管在图2中仅示出了工具26的横截面尺寸，但是应该理解，工具26将具有与待在工具上构造的翼梁14的长度尺寸相对应的长度尺寸。

图3是其中通过自动纤维铺放(AFP)机将预浸带或预浸条铺设在铺设工具或固化工具26的表面上的方式的图示。翼梁14构造在工具26上，其中沿着工具26的长度并排地以0°角铺设预浸带28的层或板层，从而沿着翼梁14的全长形成复合材料的全纵向层。如图3所示，AFP机还在以0°取向的预浸带28的顶部上以-45°并排地铺设预浸带30的附加层。尽管未在图3中示出，但AFP机还将相对于工具26的长度以+45°取向和90°取向并排地铺设预浸带的附加层。在构造翼梁14时，可以在工具26上铺设几层预浸带层板。

以上述方式构造的复合飞机机翼翼梁易于在铺设工具或固化工具26上铺设的预浸带的各层中形成皱褶。这是由于工具26的长度沿着工具的长度具有几何形状的变化，这与在工具上形成的翼梁14的几何形状的变化相关联。在翼梁14的典型构造中，翼梁14的宽度尺寸呈锥形并且随着其从翼梁的机身端部或根端22延伸到翼梁的尖端24而变窄。此外，当翼梁14从翼梁的机身端部22延伸到翼梁的尖端24时，翼梁14的高度尺寸通常呈锥形并变小。更进一步地，当翼梁14从机身端部22延伸到翼梁的尖端24时，翼梁14可具有弯曲部分或一个或多个成角度部分。翼梁14的几何形状沿着翼梁长度的这些变化经常导致在构成翼梁构造的预浸带的层或板层之间形成皱褶。在翼梁14的预浸带的各层之间形成的皱褶可导致翼梁14的显著强度降低和刚度降低。目前，用于克服由皱褶产生的翼梁14的构造的强度降低和刚度降低的解决方案需要大量时间并且成本高。

发明内容

本公开的飞机机翼构造且特别是飞机机翼翼梁构造基本上消除了皱褶的形成，因为复合材料板层或复合材料层在构造本公开的飞机机翼翼梁时铺设在铺设工具或固化工具上。

本公开的翼梁具有在翼梁的机身端部或根端与翼梁的相对尖端之间延伸的长度尺寸。翼梁沿其长度尺寸具有C形通道横截面配置。

翼梁的C形通道横截面配置使翼梁在翼梁的中心部分处具有腹板。该腹板具有在腹板的顶部边缘或顶边与腹板的相对底部边缘或底边之间的高度尺寸。腹板具有在翼梁的机身端部和翼梁的相对尖端之间的长度尺寸。腹板还具有在腹板的第一侧表面和腹板的相对第二侧表面之间的厚度尺寸。

翼梁的C形通道横截面配置还使翼梁在腹板的顶部边缘上具有第一翼梁帽。第一翼梁帽具有沿着腹板的顶部边缘在翼梁的机身端部和翼梁的尖端之间延伸的长度尺寸。第一翼梁帽还具有从腹板的顶部边缘突出的宽度尺寸、以及在第一翼梁帽的顶部表面和第一翼梁帽的相对底部表面之间的厚度尺寸。