[发明专利]用于飞行器的机身和机翼的复合材料的箱形整体结构及用于制造该结构的方法

说明书

本发明涉及一种通过对纤维增强的预浸料进行固化操作来制造具有腔(8)的箱形整体结构(1)的方法。该方法包括以下步骤：使用两个或更多个细长且内部空心的支撑工具(15)，该支撑工具具有与待制造的腔(8)的构造互补的构造，以及基于增强材料和聚合物的组合物，该组合物适合于响应于加热/冷却而从刚性状态可转变为柔弹性状态，并且反之亦然；该支撑工具(15)在刚性状态下允许将预浸料直接层压在其外壁(16)上，并配置为在低于固化温度且高于50℃的温度下设定柔弹性状态；在固化操作期间，固化压力既施加在所形成的结构(1)的外部，又施加在支撑工具(15)的内部，该支撑工具的壁(16)已变成柔性的，从而推动待固化的预浸料。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2020年2月26日提交的意大利专利申请No.102020000003976的优先权，其全部公开内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于飞行器的机身和机翼、特别是用于飞机的水平稳定器的复合材料的箱形整体结构，下面的描述将在不失去通用性的情况下被明确引用。

本发明还涉及一种用于制造上述箱形整体结构的方法。

背景技术

已知的是，水平稳定器是具有固定表面的结构部件，其通常是飞机机身尾部的一部分。

该稳定器在其内部具有复合材料的箱形整体结构，并且主要包括：

-上壁；

-下壁，该下壁面向上壁且与上壁间隔开不为零的量；和

-多个互连元件或翼梁，该互连元件或翼梁在上壁和下壁之间延伸并在它们之间界定，并且相应的细长腔通过前述上壁和下壁分别在布置在横向于壁自身和翼梁的平面上的前开口和后开口之间延伸。

复合材料的使用可以减轻飞行器的总体重量，同时获得非常坚固的结构。

上壁和下壁近似平行，并且更精确地在它们之间朝着前开口或朝着后开口稍微会聚。

翼梁由基本正交或或更普遍地横向于上壁和下壁的隔板构成。

所描述的结构是通过已知方法制造的，该方法包括以下所示的步骤，从具有热固性基体(树脂)的预浸料开始，该预浸料由不同性质的纤维(例如碳纤维、芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维等)增强。

首先，在预浸料情形下，通过制造两条具有C型截面的细长异型杆，在合适的预成型工具上预成型每个翼梁，该异型杆由一个背部和从背部的相对端边缘正交伸出的两个翼构成。为了形成翼梁，将两个C形异型杆沿着相应的背部连接在一起，以具有相对的凹部。

特别地，每个C形异型杆被层压在具有基本上平行六面体轮廓的预成型工具的三个平坦表面上。工具的第一面完全被预浸料涂覆，而与第一面相邻的与第一面正交且彼此平行的另外两个面仅被涂覆用于拉伸。

在必要的真空固结之后并在预定温度下，将C形异型杆按上述方式两两连接，以形成所需数量的翼梁，将翼梁保持就位并保持预定的距离，以用于后续通过具有细长销的形状的相应刚性支撑工具进行固化的步骤。

预成型操作是真空和温度施加过程，该过程允许预浸料在不进行聚合过程的情况下获得固结的形状。

每个支撑工具由基本上平行六面体的、刚性的和实心的细长主体构成，该细长主体由平坦面界定，并且具有与待制造的结构的细长腔的形状相对应的横截面。

在将仍然以预成型的预浸料的形式的每个翼梁定位在两个支撑工具之间之前，对支撑工具进行敷料(dressing)操作，该敷料操作包括以下连续步骤：

-将隔离剂层(例如以膜的形式)施加到每个支撑工具上，以方便支撑工具本身随后从相应的细长腔中抽出；