[发明专利]用于制造复合面板的复合工具和相关方法

说明书

本申请题为“用于制造复合面板的复合工具和相关方法”。一种形成工具的方法包括将第一构建层片施加于初始层片。第二构建层片被施加于第一构建层片。相继构建层片被施加于第二构建层片上以进行构建，相继构建层片包括构建层片的中间部分和最后构建层片。由最后构建层片、第一构建层片和它们之间的构建层片的前缘限定的表面限定了在第一区段和第二区段之间延伸的基本曲率连续的表面轮廓。基本曲率连续的表面轮廓的形状是基于至少一部分相继构建层片的经调整的层片落差率确定的。

技术领域

本公开涉及用于制造结构面板的方法和工具，并且更具体地涉及用于制造具有基本曲率连续的表面轮廓的面板的方法和工具。

背景技术

复合结构和面板可用于多种应用。用于飞行器的复合面板以及用于其他应用的复合面板是使用例如外模线(OML)工具或内模线(IML)工具之类的工具形成的。复合面板和用于形成复合面板的工具通常包括堆叠在一起的层片(ply)的多个层(layer)，以形成限定工具表面的结构。

对于用于形成复合面板的工具而言，由于其下衬结构的厚度或形状的变化，该工具旨在跨越显著和明显的不连续部，因此工具表面轮廓变得至关重要。以简单的线性方式对不连续部进行建模的工具表面轮廓和产生的面板轮廓往往会在所得到的复合面板中导致不希望的可见表面异常。举例来说，现在参考图1，其示出了具有线性表面轮廓101的工具10，该工具用于形成跨越第一区段102和第二区段122之间的不连续部的面板100。多层的层片(例如106、108和109)被相继地施加于初始层片104，以形成由工具10形成的面板100的表面轮廓101。相继多层的层片可以以层片落差彼此错开。层片落差(ply drop)被定义为一个层片相对于相继的第二层片的横向位移。在图1在，跨过工具10的层片落差是恒定的，从而导致面板的线性工具表面轮廓101。当用于形成复杂的三维面板时，此线性或平坦的工具表面轮廓101可能导致面板表面中出现可见的表面异常(例如，由于非曲率连续的过渡部导致的可见的表面异常)，即使所得到的面板在结构上是完好的。这归因于用于形成面板的表面100的性质。对于在主要接头附近(例如，在机翼-机体接头、尾翼-机体接头等附近)出现表面不连续部的情况下形成的面板，可见的表面异常可能会增大。可见的表面异常可能会给出局部蒙皮屈曲的外观，而实际上并没有真正的蒙皮屈曲(skin buckling)。这导致不必要的设备停机时间和计划外的检查。

另外，如图1中的箭头110所示，如果层片落差在工具表面的线性轮廓中是激进的(aggressive)，则这可能导致所得到的面板和相关的结构加强件中的盖和凸缘压缩。在某些情况下，这会导致所得到的结构面板和相关的结构加强件起皱。此外，对于由平坦的OML表面和具有非工具包表面的IML组合而成的面板，IML表面的轮廓可能会在接口加强件中形成压缩区域。另一方面，如果层片落差太平缓，则可能导致所得到的结构面板的重量增加。

因此，当形成由于厚度或形状的变化而跨越表面不连续部的面板时，不是仅实现如图1所示的线性斜面轮廓，而是期望更复杂地考虑用于形成面板的工具表面的构型的轮廓。需要形成这样的工具表面轮廓，其防止和/或最小化成品面板表面上的表面异常的外观或面板缺陷的其他错误指示。此外，需要改进形成这种结构面板的质量和简便性，同时使面板的重量最小化。

发明内容