專利名稱：復(fù)合材料飛行器接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)一般涉及飛行器，尤其是涉及飛行器中的結(jié)構(gòu)。更具體地，本公開(kāi)涉及飛行器中的復(fù)合材料接頭。
背景技術(shù)：
飛行器日益被設(shè)計(jì)和制造成具有越來(lái)越大比例的復(fù)合材料。一些飛行器可能會(huì)有50%以上的主要結(jié)構(gòu)由復(fù)合材料制成。在飛行器中使用復(fù)合材料以便減少所述飛行器的重量。這種重量的減少改進(jìn)了性能特征，例如但不限于，有效載荷能力和燃料效率。進(jìn)一步，復(fù)合材料為飛行器的各種組件提供了更長(zhǎng)的使用壽命。復(fù)合材料是堅(jiān)韌的、輕質(zhì)的材料，其通過(guò)結(jié)合兩種或更多相異成分所創(chuàng)建。例如，復(fù)合材料可以包含纖維和樹(shù)脂。所述纖維可以是以基底或基質(zhì)的形式。例如，所述纖維可以采取織造布的形式。所述樹(shù)脂可以為所述基底形成強(qiáng)化。所述纖維和樹(shù)脂被結(jié)合和固化從而形成所述復(fù)合材料。進(jìn)一步，通過(guò)使用復(fù)合材料，飛行器的各部分可以被創(chuàng)建成較大的零件或者區(qū)段。例如，飛行器的機(jī)身可以被創(chuàng)建成圓柱形區(qū)段，其可以裝配在一起從而形成所述飛行器的機(jī)身?？梢匝b配在一起從而形成飛行器各部分的區(qū)段的其它示例包括但不限于經(jīng)連結(jié)以便形成機(jī)翼的機(jī)翼區(qū)段和經(jīng)連結(jié)以便形成穩(wěn)定翼的穩(wěn)定翼區(qū)段。在使用復(fù)合材料形成的接頭的位置，可能需要一些接頭承擔(dān)比其他接頭更高的負(fù)載。例如，通過(guò)使機(jī)翼附接到機(jī)身形成的接頭是需要承擔(dān)較大負(fù)載的接頭的示例。當(dāng)通過(guò)使用緊固件使復(fù)合結(jié)構(gòu)彼此連結(jié)而形成接頭的時(shí)候，復(fù)合材料典型地具有較低的強(qiáng)度。結(jié)果，在這些類型的接頭處的復(fù)合材料典型地比在其他位置的更厚。在結(jié)構(gòu)較厚的情況下，所述緊固件的尺寸和重量可能增加以便滿足形成所述接頭的要求。所述復(fù)合材料的厚度的增加在所述整個(gè)結(jié)構(gòu)的范圍可能是不希望的。例如，在蒙皮面板由復(fù)合材料制成的情況下，增加整個(gè)蒙皮面板的厚度以便允許與機(jī)身的接頭具有所希望的厚度可能是不理想的。整個(gè)蒙皮面板厚度的增加可能會(huì)增加飛行器的重量和/或可能會(huì)降低其性能。因此，具有考慮到至少一些上述問(wèn)題以及可能的其他問(wèn)題的方法和設(shè)備將會(huì)是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)有利的實(shí)施例中，一種設(shè)備包括用于機(jī)翼的復(fù)合材料的多個(gè)第一層、用于所述機(jī)翼的所述復(fù)合材料的多個(gè)第二層和位于所述機(jī)翼中在所述多個(gè)第一層和所述多個(gè)第二層之間的金屬層。所述金屬層在被構(gòu)造成接收多個(gè)緊固件的第一區(qū)域處具有第一厚度并且在第二區(qū)域處具有第二厚度。在另一有利的實(shí)施例中，一種設(shè)備包括用于第一結(jié)構(gòu)的多個(gè)復(fù)合材料層和作為部分所述第一結(jié)構(gòu)被連結(jié)到所述多個(gè)復(fù)合材料層的金屬層。所述多個(gè)復(fù)合材料層延伸到被構(gòu)造成附接到第二結(jié)構(gòu)的所述第一結(jié)構(gòu)的邊緣。所述金屬層在被構(gòu)造成接收多個(gè)緊固件的第一區(qū)域處具有第一厚度。所述金屬層在第二區(qū)域處具有第二厚度。在又一有利的實(shí)施例中，提供了用于制造飛行器的機(jī)翼的方法。用于所述機(jī)翼的復(fù)合材料的多個(gè)第一層被鋪設(shè)。金屬層被放置在所述復(fù)合材料的多個(gè)第一層上。所述金屬層在被構(gòu)造成接收多個(gè)緊固件的第一區(qū)域處具有第一厚度并且在第二區(qū)域處具有第二厚度。粘接材料的第一層在所述金屬層的第一側(cè)面上。所述粘接材料的第二層在所述金屬層的第二側(cè)面上。用于所述機(jī)翼的所述復(fù)合材料的多個(gè)第二層鋪設(shè)在所述金屬層的頂部上。所述復(fù)合材料的多個(gè)第一層、所述金屬層和所述復(fù)合材料的多個(gè)第二層被連結(jié)在一起。所述特征、功能和有利條件能夠在本公開(kāi)的不同實(shí)施例中獨(dú)立實(shí)現(xiàn)或者還可以結(jié)合其他實(shí)施例，其中進(jìn)一步的具體實(shí)施方案能夠參考以下描述和附圖看出。


在所附的權(quán)利要求中提出了所述有利的實(shí)施例的特性所相信的所述新穎特征。然而，當(dāng)結(jié)合所述附圖閱讀時(shí)通過(guò)參考以下本公開(kāi)的有利的實(shí)施例的詳細(xì)描述，所述有利的實(shí)施例以及優(yōu)選的使用模式、進(jìn)一步的目的及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)被最好地理解，其中圖1示出根據(jù)有利實(shí)施例的飛行器制造和使用方法；圖2示出可以在其中實(shí)施有利實(shí)施例的飛行器；圖3示出根據(jù)有利實(shí)施例的接頭環(huán)境；圖4示出根據(jù)有利實(shí)施例的飛行器；圖5示出根據(jù)有利實(shí)施例的在飛行器的機(jī)翼和機(jī)身之間形成的一部分接頭的暴露的橫截面剖視圖；圖6示出根據(jù)有利實(shí)施例的接頭的一部分的橫截面圖；圖7示出根據(jù)有利實(shí)施例的接頭的一部分的橫截面圖；圖8不出根據(jù)有利實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖9示出根據(jù)有利實(shí)施例的用于制造飛行器的機(jī)翼的過(guò)程的流程圖；和圖10示出根據(jù)有利實(shí)施例的用于形成接頭的過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式更具體地參考所述附圖，本公開(kāi)的實(shí)施例可以在如圖1所示的飛行器制造和使用方法100和如圖2所示的飛行器200的背景中描述。首先轉(zhuǎn)向圖1，該圖根據(jù)有利實(shí)施例示出飛行器的制造和使用方法。在預(yù)生產(chǎn)期間，飛行器制造和使用方法100可以包含圖2中的飛行器200的規(guī)格和設(shè)計(jì)102和材料采購(gòu)104。在生產(chǎn)期間，進(jìn)行圖2所示的飛行器200的部件和子組件制造106和系統(tǒng)整合108。其后，圖2所示的飛行器200可以經(jīng)歷認(rèn)證和交付110以便被置于使用112中。在由客戶使用112期間，圖2中的飛行器200例行進(jìn)行日常維護(hù)和維修114，其可包括改進(jìn)、重構(gòu)、翻新和其他維護(hù)或維修。飛行器制造和使用方法100的每個(gè)處理過(guò)程都可以通過(guò)系統(tǒng)集成者、第三方和/或操作者而執(zhí)行或者實(shí)行。在這些示例中，所述操作者可以是客戶。為了本公開(kāi)的目的，系統(tǒng)集成者可以包括但不限于任意數(shù)量的飛行器制造商和主系統(tǒng)分包商；第三方可以包括但不限于任意數(shù)量的賣方、分包商和供應(yīng)商；操作者可以是航空公司、租賃公司、軍事實(shí)體、月艮務(wù)組織等等。現(xiàn)在參考圖2，該圖示出可以在其中實(shí)施有利實(shí)施例的飛行器。在這個(gè)示例中，通過(guò)圖1所示的飛行器制造和使用方法100來(lái)生產(chǎn)飛行器200并且飛行器200可以包含帶有多個(gè)系統(tǒng)204和內(nèi)部206的機(jī)體202。系統(tǒng)204的示例包含一個(gè)或更多個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)208、電氣系統(tǒng)210、液壓系統(tǒng)212和環(huán)境系統(tǒng)214?？梢园我鈹?shù)量的其他系統(tǒng)。在這些說(shuō)明性的實(shí)施例中，機(jī)體202可以由結(jié)構(gòu)216形成。結(jié)構(gòu)216可以與接頭218結(jié)合在一起。在這些說(shuō)明性的示例中，結(jié)構(gòu)216可以包含例如但不限于蒙皮面板、機(jī)翼盒、穩(wěn)定翼、翼梁、翼肋和用于機(jī)體202的其它合適類型的結(jié)構(gòu)。雖然示出了航空的示例，不同的有利實(shí)施例可以適用于其他工業(yè)，如汽車工業(yè)。本公開(kāi)所具體表達(dá)的設(shè)備和方法可以采用圖1所示的飛行器制造和使用方法100的至少一個(gè)階段中。如本公開(kāi)所用，所述短語(yǔ)“…中的至少一個(gè)”，當(dāng)與一系列項(xiàng)目一起使用的時(shí)候，意思是可以使用所列出項(xiàng)目中的一個(gè)或更多個(gè)的不同結(jié)合，并且可能只需要一個(gè)所述系列中的每個(gè)項(xiàng)目。例如，“項(xiàng)目A、項(xiàng)目B和項(xiàng)目C中的至少一個(gè)”可以包括例如但不限于項(xiàng)目A或者項(xiàng)目A和項(xiàng)目B。這個(gè)示例也可以包括項(xiàng)目A、項(xiàng)目B和項(xiàng)目C或者項(xiàng)目B和項(xiàng)目C。在一個(gè)說(shuō)明性的示例中，在圖1所示的部件或子組件制造106中生產(chǎn)的部件或子組件可以按照類似于飛行器200處在圖1所示的使用112期間的部件或子組件的生產(chǎn)方式而制作或制造。作為又一示例，多個(gè)設(shè)備實(shí)施例、方法實(shí)施例及其組合可以被用于生產(chǎn)階段，比如圖1所示的部件和子組件制造106和系統(tǒng)整合108。當(dāng)涉及項(xiàng)目時(shí)，多個(gè)的意思是指一個(gè)或更多個(gè)項(xiàng)目。例如，多個(gè)設(shè)備實(shí)施例是指一個(gè)或更多個(gè)設(shè)備實(shí)施例。多個(gè)設(shè)備實(shí)施例、方法實(shí)施例或其組合可以用于在圖1所示的飛`行器200在使用112期間和/或維護(hù)和維修114過(guò)程中。多個(gè)不同的有利實(shí)施例的使用可以充分地加快飛行器200的裝配和/或降低其成本。所述不同的有利實(shí)施例認(rèn)識(shí)到和考慮到多個(gè)不同的考慮因素。例如，不同有利實(shí)施方式認(rèn)識(shí)到和考慮到雖然較厚的復(fù)合材料可以用在接頭的位置，但是這些較厚的接頭可能會(huì)引起預(yù)期負(fù)載的改變，并且可能會(huì)導(dǎo)致需要使用較大直徑的緊固件、較強(qiáng)的緊固件、較重的緊固件和/或其他類型的緊固件的力。例如，隨著接頭厚度的增加，用于所述接頭的緊固件的長(zhǎng)度也可能會(huì)增加。進(jìn)一步，在某些時(shí)候，緊固件長(zhǎng)度的增加可能需要較厚的緊固件以便當(dāng)負(fù)載施加到所述接頭的時(shí)候避免所述緊固件彎曲。不同的有利實(shí)施例也認(rèn)識(shí)到和考慮到較大直徑的緊固件的使用常常導(dǎo)致所述接頭零件尺寸的增加。這些增加的尺寸可能是由于增加的邊緣余量和緊固件間隙的要求所導(dǎo)致的。邊緣余量是從緊固件孔的中心到所述零件邊緣的距離。所述邊緣余量是用來(lái)防止在加載情況下拉動(dòng)所述緊固件所述零件的邊緣所需要的距離。所需要的距離隨著所述緊固件的直徑的增加而增加，這反過(guò)來(lái)增加了所述零件的尺寸。進(jìn)一步，在某些情況下，如果較大緊固件或較大零件的位置沒(méi)有呈現(xiàn)足夠的空間，則所述接頭可能變得不切實(shí)際。所述不同的有利實(shí)施例認(rèn)識(shí)到并且考慮到這種情況可能會(huì)導(dǎo)致較重材料的使用，以滿足所述接頭的厚度或尺寸要求。例如，金屬可能被用于接頭。但是，金屬的使用可能阻礙在所述零件的剩余區(qū)域中使用復(fù)合材料。例如，在蒙皮面板中使用金屬可能阻礙在所述蒙皮面板的剩余部分中使用復(fù)合材料。結(jié)果，所述飛行器可能變得比所希望的更重。因此，所述不同的有利實(shí)施例提供包括用于第一結(jié)構(gòu)的多個(gè)復(fù)合材料層和連結(jié)到所述多個(gè)復(fù)合材料層的金屬層的設(shè)備。所述多個(gè)復(fù)合材料層延伸到被構(gòu)造成附接到第二結(jié)構(gòu)的所述第一結(jié)構(gòu)的邊緣。所述金屬層在被構(gòu)造成接收多個(gè)緊固件的第一區(qū)域處具有第一厚度。所述金屬層在第二區(qū)域處具有第二厚度?，F(xiàn)在參考圖3，該圖示出根據(jù)有利的實(shí)施例的接頭環(huán)境。接頭環(huán)境300是可能會(huì)用來(lái)實(shí)施用于飛行器的接頭(比如用于圖2所示的飛行器200的接頭218)的環(huán)境的示例。在本說(shuō)明性的示例中，接頭302可以形成在第一結(jié)構(gòu)304和第二結(jié)構(gòu)306之間。在這些說(shuō)明性的示例中在第一結(jié)構(gòu)304和第二結(jié)構(gòu)306彼此連接的位置處形成接頭302。如圖所示，緊固件308用來(lái)使第一結(jié)構(gòu)304和第二結(jié)構(gòu)306彼此結(jié)合以便形成接頭302。在本說(shuō)明性示例中，第一結(jié)構(gòu)304是第一飛行器結(jié)構(gòu)312，并且第二結(jié)構(gòu)306是第二飛行器結(jié)構(gòu)314。具體地，第一飛行器結(jié)構(gòu)312是用于飛行器320的機(jī)翼318的蒙皮面板316。進(jìn)一步，第二飛行器結(jié)構(gòu)314是飛行器320的機(jī)身324中的機(jī)翼盒322。蒙皮面板316包括復(fù)合材料310的多個(gè)層326以及金屬層328。金屬層328附接到多個(gè)層326。更具體地，金屬層328結(jié)合到多個(gè)層326。在這些示例中，所述結(jié)合可以是使用粘接材料330而形成的化學(xué)結(jié)合。在本說(shuō)明性的示例中，金屬層328具有第一側(cè)面332和第二側(cè)面334。第一側(cè)面332與第二側(cè)334相反。換言之，第一側(cè)面332和第二側(cè)面334基本上是彼此平行的。在這些說(shuō)明性的示例中，多個(gè)層326和金屬層328具有邊緣336。邊緣336被構(gòu)造成接收在緊固件308中的多個(gè)緊固件338。進(jìn)一步，邊緣336被構(gòu)造成附接到第二飛行器結(jié)構(gòu)314。例如，在本示例中，邊緣336是蒙皮面板316的邊緣，并且被構(gòu)造成附接到機(jī)身324中的機(jī)翼盒322。在這些說(shuō)明性的示例中，金屬層328在第一區(qū)域342具有第一厚度340。第一區(qū)域342基本上位于邊緣336。第一區(qū)域342被構(gòu)造成接收多個(gè)緊固件338。另外，金屬層328在第二區(qū)域346具有第二厚度344。第二區(qū)域346在這些示例中遠(yuǎn)離邊緣336。第二區(qū)域346在這些示例中是沒(méi)有被配置成接收多個(gè)緊固件338的區(qū)域。金屬層328和多個(gè)層326可以以多種不同的方式被設(shè)置。例如，多個(gè)層326可能包括多個(gè)第一層348和多個(gè)第二層350。多個(gè)第一層348可以位于金屬層328的第一側(cè)面332上，而多個(gè)第二層350可以位于金屬層328的第二側(cè)面334上。在這些說(shuō)明性的示例中，多個(gè)第一層348可以通過(guò)使用粘接材料330的第一層352而結(jié)合到金屬層328的第一側(cè)面332。多個(gè)第二層350可以通過(guò)使用粘接材料330的第二層354而結(jié)合到金屬層328的第二側(cè)面334。在一些說(shuō)明性示例中，可以僅存在多個(gè)第一層348并且其位于金屬層328的第一側(cè)面332上。在這些說(shuō)明性的示例中，復(fù)合材料310的多個(gè)層326可以以用于構(gòu)造第一飛行器結(jié)構(gòu)312所希望的任意方式而形成。例如，根據(jù)具體的實(shí)施方式，在多個(gè)層326內(nèi)的不同層可以相對(duì)于其它層具有不同的角度或取向。進(jìn)一步，在多個(gè)層326中所使用的樹(shù)脂和其它材料也可能會(huì)根據(jù)具體實(shí)施方式
而改變。
在這些說(shuō)明性的示例中，金屬層328由材料356組成。材料356可以會(huì)根據(jù)具體實(shí)施方式
而改變。例如，材料356可以選自鈦、鋼、金屬合金和/或其他合適類型的金屬中的一種。在這些說(shuō)明性的示例中，金屬層328除了第一厚度340和第二厚度344之外還具有寬度358和長(zhǎng)度360。在這些說(shuō)明性的示例中，第一厚度340是比第二厚度344更大的值。金屬層328可能以多種不同方式從第一厚度340過(guò)渡到第二厚度344。例如,金屬層328可以從第一厚度340漸縮到第二厚度344。在其他說(shuō)明性的示例中，金屬層328可以從第一厚度340以階梯形狀362改變到第二厚度344。當(dāng)然，根據(jù)具體的實(shí)施方式，可以選擇其他過(guò)渡類型。在這些說(shuō)明性的示例中，在第一飛行器結(jié)構(gòu)312中的多個(gè)層326被構(gòu)造成承擔(dān)第一負(fù)載364。金屬層328和復(fù)合材料310的多個(gè)層326被構(gòu)造成承擔(dān)第二負(fù)載366。在這些示例中第一負(fù)載364小于第二負(fù)載366。第一負(fù)載364基本上是將由接頭302中的第一飛行器結(jié)構(gòu)312在所述結(jié)構(gòu)的使用期間所承擔(dān)的最大預(yù)期負(fù)載。第二負(fù)載366被選擇成大于所述最大負(fù)載。結(jié)果,第二負(fù)載366提供安全系數(shù)。例如,在這些示例中第二負(fù)載366可以是第一負(fù)載364的約150%。以此方式，如果由第一飛行器結(jié)構(gòu)312所承擔(dān)的負(fù)載大于第一負(fù)載364 (其是所述最大預(yù)期負(fù)載)，那么減小了接頭302的性能的減少量的可能性。換句話說(shuō)，接頭302被構(gòu)造成承擔(dān)高達(dá)第二負(fù)載366，以致于接頭302性能降低一定量的所述可能性被降低了。圖3所示的接頭環(huán)境300并不意味著對(duì)于可能實(shí)施不同的有利實(shí)施例的所述方法的物理或架構(gòu)的限制?？梢允褂闷渌考?lái)補(bǔ)充和/或代替它們。在一些有利的實(shí)施例中一些部件可能是不必要的。此外，方框被用來(lái)示出一些功能性部件。這些方框中的一個(gè)或更多個(gè)在不同的有利實(shí)施例中實(shí)施的時(shí)候可以結(jié)合成和/或分成不同的方框。例如，在一些有利的實(shí)施例中，金屬層328沿邊緣336可具有不同的區(qū)段。在還有的其它有利的實(shí)施例中，除了金屬層328以外還可以呈現(xiàn)額外的多個(gè)金屬層。這些其他的金屬層可以散置于復(fù)合材料310的多個(gè)層326內(nèi)的其他層之間。在還有的其他說(shuō)明性的示例中，接頭302可以使用在除飛行器320之外的其他平臺(tái)。例如，接頭302可以使用在選自移動(dòng)平臺(tái)、靜止平臺(tái)、陸基結(jié)構(gòu)、水基結(jié)構(gòu)、空基結(jié)構(gòu)和/或一些其它合適的對(duì)象之一的平臺(tái)中。更具體地，不同的有利實(shí)施例可以應(yīng)用于例如但不限于潛艇、公共汽車、人員輸送車、坦克、火車、汽車、航天器、空間站、衛(wèi)星、水面艦艇、電站、水壩、橋梁、制造設(shè)施、建筑物和/或其他合適的對(duì)象。作為另一示例，在第一結(jié)構(gòu)304中的金屬層328可以由除金屬以外的材料類型組成的另一層所代替。所述材料可以被選擇成具有比多個(gè)第一層348和/或多個(gè)第二層350中的材料更大的強(qiáng)度。例如，在金屬層328中用來(lái)代替金屬的材料可以是例如但不限于復(fù)合材料、陶瓷、塑料和/或任意其他合適材料的多個(gè)層。這些其它材料可以具有可變厚度，其具有從第一厚度340到第二厚度344的變化。進(jìn)一步，雖然金屬層328中的第一厚度340被描述為處于或接近邊緣336并變化成遠(yuǎn)離邊緣336的第二厚度344，但是金屬層328中的第一厚度也可能位于遠(yuǎn)離邊緣336。例如，第一厚度340可以位于第二結(jié)構(gòu)306附接到第一結(jié)構(gòu)304處的任意位置。例如，第一厚度340可以位于第一結(jié)構(gòu)304內(nèi)的金屬層328內(nèi)的中途或中心。在一個(gè)說(shuō)明性的示例中，當(dāng)?shù)谝唤Y(jié)構(gòu)304是面板時(shí)，第一厚度340可以是在面板的中間，在此將安裝界標(biāo)形式的第二結(jié)構(gòu)306。這種構(gòu)造可以用來(lái)在第一厚度340處使第一結(jié)構(gòu)304附接第二結(jié)構(gòu)306。例如，第一厚度340可以是在使用多個(gè)緊固件將第一結(jié)構(gòu)304緊固到第二結(jié)構(gòu)306的任意位置。第一結(jié)構(gòu)304可以是例如面板、地板、墻壁或其它合適的結(jié)構(gòu)。第二結(jié)構(gòu)306可以是界標(biāo)、艙門(mén)或一些其它合適的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在參考圖4，該圖示出根據(jù)有利的實(shí)施例的飛行器。飛行器400是對(duì)于圖2中的飛行器200的一個(gè)實(shí)施例的示例。進(jìn)一步，飛行器400是圖2中的接頭218并且具體地圖3中的接頭302可能形成于其中的飛行器。在本說(shuō)明性的示例中，飛行器400具有附接到機(jī)身406的機(jī)翼402和404。飛行器400包括安裝于機(jī)翼的發(fā)動(dòng)機(jī)408、安裝于機(jī)翼的發(fā)動(dòng)機(jī)410以及尾翼412。現(xiàn)在參考圖5，該圖示出根據(jù)有利的實(shí)施例的在飛行器的機(jī)翼和機(jī)身之間形成的接頭的一部分的暴露的橫截面剖視圖。在本說(shuō)明性示例中，通過(guò)使機(jī)翼404附接到機(jī)身406而形成的接頭的一部分的暴露的橫截面剖視圖被示為沿圖4所示的線5-5截取。如圖所示，在本示例中，通過(guò)使機(jī)翼404附接到機(jī)身406來(lái)形成接頭500。具體地，用于機(jī)翼404的蒙皮面板502在蒙皮面板502的邊緣504被連接到用于機(jī)身406的機(jī)翼盒505的翼肋503。在本示例中蒙皮面板502由復(fù)合材料組成。進(jìn)一步,蒙皮面板502由所述復(fù)合材料的多個(gè)層506和金屬層508組成。在本說(shuō)明性的示例中，金屬層508由鈦組成。金屬層508包含鈦的片段510和片段512。如圖所示，金屬層508的片段510的第一區(qū)域514被構(gòu)造成接收緊固件516、518、520和522。在本示例中金屬層508的片段510的第二區(qū)域524沒(méi)有被構(gòu)造成接收緊固件。進(jìn)一步，金屬層508的片段512的第一區(qū)域526被構(gòu)造成接收緊固件528、530、532和534。在本示例中金屬層508的片段512的第二區(qū)域536沒(méi)有被構(gòu)造成接收緊固件。緊固件516、518、520、522、528、530、532和534被安裝在蒙皮面板502中以便形成接頭500。在這個(gè)示出的示例中，相對(duì)于沒(méi)有金屬層508的復(fù)合材料的多個(gè)層506的構(gòu)造，帶有金屬層508的多個(gè)層506的構(gòu)造允許接頭500在沿著軸線538的方向承擔(dān)更高的負(fù)載?，F(xiàn)在參考圖6，該圖示出根據(jù)有利的實(shí)施例的接頭的一部分的橫截面圖。在本說(shuō)明性的示例中，圖5所示的接頭橫截面圖被示為沿圖5所示的線6-6截取。正如在本示例中所示，蒙皮面板502附接到用于圖4和圖5所示的機(jī)身406的翼肋503。在本說(shuō)明性的示例中，金屬層508位于復(fù)合材料的多個(gè)層506之間。具體地，金屬層508位于復(fù)合材料的多個(gè)第一層600和復(fù)合材料的多個(gè)第二層602之間。在本說(shuō)明性的示例中，金屬層508的片段510的第一區(qū)域514具有被構(gòu)造成接收緊固件516和緊固件518的第一厚度。金屬層508的片段510的第二區(qū)域524具有沒(méi)有被配置用來(lái)接收所述緊固件的第二厚度。所述第一厚度具有比所述第二厚度更大的值。正如在本示例中所示，第一區(qū)域514中的所述第一厚度以階梯形狀604改變成第二區(qū)域524中的所述第二厚度?，F(xiàn)在參考圖7，該圖示出根據(jù)有利的實(shí)施例的接頭的一部分的橫截面圖。在本說(shuō)明性的示例中，圖6所示的接頭500的橫截面圖在圖7中被示出，不過(guò)金屬層508的片段510的第二區(qū)域524具有錐形形狀700。如圖所示，第一區(qū)域514的所述第一厚度以錐形形狀700漸縮成第二區(qū)域524的所述第二厚度。在這些說(shuō)明性的示例中，相比于制造沒(méi)有這種逐漸減少的帶有從第一區(qū)域514的所述第一厚度改變?yōu)榈诙^(qū)域524的第二厚度的片段510，帶有圖7所示的錐形形狀700和圖6所示的階梯形狀604的金屬層508的片段510的逐漸減少的厚度，可以允許蒙皮面板502更容易地制造。另外，圖7所示的錐形形狀700和圖6所示的階梯形狀604的使用允許由金屬層508所承擔(dān)的所述負(fù)載逐漸地轉(zhuǎn)移到復(fù)合材料的多個(gè)層506?，F(xiàn)在參考圖8，該圖示出根據(jù)有利實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。在本說(shuō)明性的示例中，結(jié)構(gòu)800是蒙皮面板802。蒙皮面板802由多個(gè)第一層804、多個(gè)第二層806和金屬層808組成。在本示例中多個(gè)第一層804和多個(gè)第二層806由復(fù)合材料組成。金屬層808由鈦組成。如圖所示，金屬層808具有第一區(qū)域810和第二區(qū)域812。第一區(qū)域810具有比第二區(qū)域812的厚度更大的值的厚度并且被構(gòu)造成接收緊固件816。進(jìn)一步，在本示例中第一區(qū)域810的厚度以階梯形狀814改變?yōu)榈诙^(qū)域812的厚度。如圖所示，多個(gè)第一層804具有邊緣818。在本說(shuō)明性的示例中金屬層808具有延伸超出邊緣818的凸片820。凸片820可以用來(lái)測(cè)試金屬層808能夠承擔(dān)的負(fù)載。以此方式，能夠測(cè)試金屬層808以便確保在金屬層808結(jié)合到多個(gè)第二層806的同時(shí)金屬層808能夠承擔(dān)選定負(fù)載。所述選定負(fù)載是比在結(jié)構(gòu)800的使用壽命期間預(yù)期會(huì)產(chǎn)生的最大預(yù)期負(fù)載要小的負(fù)載?，F(xiàn)在參考圖9，該圖示出根據(jù)有利的實(shí)施例的用于制造飛行器的機(jī)翼的過(guò)程的流程圖。圖9中示出的過(guò)程可以經(jīng)實(shí)施用來(lái)制造例如圖3所示的飛行器320的機(jī)翼318。具體地，本過(guò)程可以被實(shí)施成制造圖3所示的飛行器320的機(jī)翼318的蒙皮面板316。所述過(guò)程開(kāi)始于，針對(duì)所述蒙皮面板鋪設(shè)復(fù)合材料的多個(gè)第一層(操作900)。在操作900中，所述復(fù)合材料的多個(gè)第一層可以鋪設(shè)在用于所述飛行器的機(jī)翼的所述蒙皮面板的模具上。進(jìn)一步，可以通過(guò)使用鋪設(shè)復(fù)合材料的任意當(dāng)前可用處理過(guò)程來(lái)執(zhí)行操作900。接著，所述過(guò)程將所述金屬層放置在所述復(fù)合材料的多個(gè)第一層上(操作902)。所述金屬層在所述機(jī)翼的邊緣處在第一區(qū)域具有第一厚度并且在第二區(qū)域具有第二厚度。此夕卜，所述第一厚度通過(guò)使用錐形形狀和階梯形狀之一改變?yōu)樗龅诙穸?。所述機(jī)翼的所述邊緣的所述第一區(qū)域被構(gòu)造成接收多個(gè)緊固件。所述第二區(qū)域沒(méi)有被構(gòu)造成接收多個(gè)緊固件。在本說(shuō)明性的示例中，金屬層具有施加于所述金屬層的第一側(cè)面的第一粘接材料層和施加于所述金屬層的第二側(cè)面的第二粘接材料層。在操作902中，所述金屬層被放置在所述多個(gè)第一層上，以致在所述金屬層的第一側(cè)面上的所述第一粘接材料層接觸所述復(fù)合材料的多個(gè)第一層。在其他說(shuō)明性的示例中，所述第一粘接材料層可以在執(zhí)行操作902之前被施加于所述復(fù)合材料的多個(gè)第一層。進(jìn)一步，在一些說(shuō)明性示例中所述第二粘接劑材料層可以在執(zhí)行操作902之后被施加于所述金屬層。之后所述過(guò)程針對(duì)所述蒙皮面板在所述金屬層的頂部上鋪設(shè)所述復(fù)合材料的多個(gè)第二層(操作904)。在本說(shuō)明性的示例中，在操作904中在所述金屬層的第二側(cè)面上的所述第二粘接材料層接觸于所述復(fù)合材料的多個(gè)第二層。其后，所述過(guò)程使所述復(fù)合材料的多個(gè)第一層、所述金屬層和所述復(fù)合材料的多個(gè)第二層結(jié)合在一起(操作906)，所述過(guò)程隨后終止?？梢酝ㄟ^(guò)使所述復(fù)合材料的多個(gè)第一層、所述金屬層和所述復(fù)合材料的多個(gè)第二層固化在一起來(lái)執(zhí)行操作906。例如，可以通過(guò)在烘箱、高壓釜或一些其它合適的加熱設(shè)備中的至少一個(gè)內(nèi)加熱不同層來(lái)固化所述層。當(dāng)然，用于固化材料的任意當(dāng)前可用的方法可以用來(lái)執(zhí)行操作906?，F(xiàn)在參考圖10，該圖示出根據(jù)有利的實(shí)施例的用于形成接頭的過(guò)程的流程圖。圖10中示出的過(guò)程可以被實(shí)施用來(lái)在圖3所示的蒙皮面板316和機(jī)翼盒322之間形成接頭302。所述過(guò)程開(kāi)始于，相對(duì)于飛行器的機(jī)身中的機(jī)翼盒定位飛行器的機(jī)翼的蒙皮面板(操作1000)。所述蒙皮面板由復(fù)合材料的多個(gè)層和結(jié)合到所述復(fù)合材料的多個(gè)層的金屬層組成。所述金屬層在被構(gòu)造成接收多個(gè)緊固件的第一區(qū)域中具有第一厚度并且在沒(méi)有被構(gòu)造成接收所述多個(gè)緊固件的第二區(qū)域中具有第二厚度。之后，所述過(guò)程在所述蒙皮面板的包括所述金屬層的所述第一區(qū)域的一部分中安裝多個(gè)緊固件(操作1002)，所述過(guò)程隨后終止。在操作1002中，所述多個(gè)緊固件的安裝在所述蒙皮面板和所述機(jī)翼盒之間形成所述接頭。在不同實(shí)施例中描述的所述流程圖和方框圖示出不同有利的實(shí)施例中的設(shè)備和方法的一些可能的實(shí)施例的架構(gòu)、功能和操作。在這方面，所述流程圖或方框圖中的每個(gè)方框可以表示模塊、段、功能和/或操作或步驟的一部分。在一些備選實(shí)施方案中，所述方框中指出的所述功能或多個(gè)功能可能會(huì)不按照附圖中指出的順序發(fā)生。例如，在某些情況下連續(xù)顯示的兩個(gè)方框可以基本上同時(shí)執(zhí)行，或所述方框有時(shí)可以以相反的順序執(zhí)行，這取決于所涉及的功能性。此外，除了在流程圖或方框圖中所示的方框以外可以添加其他的方框。例如，在一些說(shuō)明性示例中，在操作906中的所述復(fù)合材料的多個(gè)第一層和所述金屬層的結(jié)合可以在操作904中鋪設(shè)復(fù)合材料的多個(gè)第二層之前被執(zhí)行。在這些類型的示例中，之后，在所述多個(gè)第二層被鋪設(shè)到所述金屬層的頂部上之后單獨(dú)地執(zhí)行所述金屬層和復(fù)合材料的多個(gè)第二層的結(jié)合。因此，不同的有利實(shí)施例提供包括用于第一飛行器結(jié)構(gòu)的多個(gè)復(fù)合材料層和結(jié)合到所述多個(gè)復(fù)合材料層的金屬層的設(shè)備。所述金屬層和所述多個(gè)復(fù)合材料層具有被構(gòu)造成附接到第二飛行器結(jié)構(gòu)的邊緣。所述金屬層在所述第一飛行器結(jié)構(gòu)的所述邊緣在第一區(qū)域處具有第一厚度，且所述金屬層被構(gòu)造成在所述第一區(qū)域內(nèi)接收所述多個(gè)緊固件。所述金屬層在第二區(qū)域處具有第二厚度，該第二區(qū)域沒(méi)有被構(gòu)造成接收所述多個(gè)緊固件。不同的有利實(shí)施例提供用于在第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)之間形成接頭的方法和設(shè)備，其中通過(guò)在所述第一結(jié)構(gòu)中安裝緊固件來(lái)形成所述接頭。所述接頭具有承擔(dān)比用于所述第一結(jié)構(gòu)的使用壽命期間所預(yù)期的最大負(fù)載更高負(fù)載的能力，其使用多個(gè)復(fù)合材料層和結(jié)合到并位于多個(gè)復(fù)合材料層之間的金屬層。為了示出和描述的目的已呈現(xiàn)不同的有利實(shí)施例的描述，其并非意在窮舉或限制以所述公開(kāi)形式的所述實(shí)施例。多個(gè)修改和改變對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)是顯而易見(jiàn)的。進(jìn)一步，不同的有利實(shí)施例相比于其它有利的實(shí)施例可以提供不同優(yōu)點(diǎn)。選擇和描述已選擇的實(shí)施例或多個(gè)實(shí)施例是為了最好地解釋實(shí)施例和實(shí)際應(yīng)用的原理，并且能夠使其他本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員明白帶有各種修改的各種實(shí)施例的本公開(kāi)適合于所述預(yù)期的特定用途。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，其包括: 用于機(jī)翼(318)的復(fù)合材料的多個(gè)第一層(600)； 用于所述機(jī)翼(318)的所述復(fù)合材料的多個(gè)第二層(602);和 在所述機(jī)翼(318)中位于所述多個(gè)第一層(600)和所述多個(gè)第二層(602)之間的金屬層(508)，其中所述金屬層(508)在被構(gòu)造成接收多個(gè)緊固件(308)的第一區(qū)域處具有第一厚度并且在第二區(qū)域處具有第二厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第二區(qū)域被構(gòu)造成使由所述金屬層(508)承擔(dān)的負(fù)載被傳遞到在所述第二區(qū)域的所述多個(gè)第一層(600)和所述多個(gè)第二層(602)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的設(shè)備，其中所述金屬層(508)通過(guò)從所述第一厚度漸縮到所述第二厚度以及從所述第一厚度以階梯形狀改變到所述第二厚度中的至少一種方式產(chǎn)生厚度改變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)第一層(600)、所述多個(gè)第二層(602)和所述金屬層(508)延伸到所述機(jī)翼(318)的邊緣，該邊緣被構(gòu)造成附接到飛行器的機(jī)身，其中被構(gòu)造成接收所述多個(gè)緊固件(308)的所述金屬層(508)的所述第一區(qū)域處在所述機(jī)翼(318)的所述邊緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述金屬層(508)的一部分延伸超出所述多個(gè)第一層(600)和多個(gè)第二層(602)的邊緣，其中所述金屬層(508)的所述部分被構(gòu)造成用于使用選 定負(fù)載來(lái)測(cè)試所述金屬層(508)，其中該選定負(fù)載小于在飛行器的飛行期間預(yù)期到的最大負(fù)載。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述金屬層(508)被結(jié)合到所述多個(gè)第一層(600)和所述多個(gè)第二層(602)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述金屬層(508)具有第一側(cè)面和與所述第一側(cè)面相反的第二側(cè)面并且進(jìn)一步包括: 位于所述金屬層(508)的所述第一側(cè)面上的第一粘接材料層，其中所述多個(gè)第一層(600)在所述第一粘接材料層上；和 位于所述金屬層(508)的所述第二側(cè)面上的第二粘接材料層，其中所述多個(gè)第二層(602)在所述第二粘接材料層上。
8.一種用于制造飛行器的機(jī)翼(318)的方法，所述方法包括: 鋪設(shè)用于所述機(jī)翼(318)的復(fù)合材料的多個(gè)第一層(600)； 在所述復(fù)合材料的所述多個(gè)第一層(600)上放置金屬層(508)，其中所述金屬層(508)在被構(gòu)造成接收多個(gè)緊固件(308)的第一區(qū)域處具有第一厚度并且在第二區(qū)域處具有第二厚度，并且其中第一粘接材料層是在所述金屬層(508)的第一側(cè)面上并且第二粘接材料層是在所述金屬層(508)的第二側(cè)面上； 在所述金屬層(508)的頂部上鋪設(shè)用于所述機(jī)翼(318)的所述復(fù)合材料的多個(gè)第二層(602);和 使所述復(fù)合材料的所述多個(gè)第一層(600)、所述金屬層(508)和所述復(fù)合材料的所述多個(gè)第二層(602)結(jié)合在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括: 在所述金屬層(508)放置在所述復(fù)合材料的所述多個(gè)第一層(600)上之前，使所述第一粘接材料層施加到所述金屬層(508)的所述第一側(cè)面；和 使所述第二粘接材料層施加到所述金屬層(508)的所述第二側(cè)面。
10.根據(jù)權(quán)利要求8和9所述的方法，其中使所述復(fù)合材料的所述多個(gè)第一層(600)、所述金屬層(508)和所述復(fù)合材料的所述多個(gè)第二層(602)結(jié)合的步驟包括: 使所述復(fù)合材料的所述多個(gè)第一層(600)、所述金屬層(508)和所述復(fù)合材料的所述多個(gè)第二層(602)固化。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中任意 權(quán)利要求所述的方法，其中所述金屬層(508)通過(guò)從所述第一厚度漸縮到所述第二厚度以及從所述第一厚度以階梯形狀改變到所述第二厚度中的至少一種方式產(chǎn)生厚度改變。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-11中任意權(quán)利要求所述的方法，其中所述多個(gè)第一層(600)、所述多個(gè)第二層(602)和所述金屬層(508)被構(gòu)造成承載比所述飛行器飛行期間預(yù)期的最大負(fù)載更大的負(fù)載。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法和設(shè)備，其包括用于機(jī)翼的復(fù)合材料的多個(gè)第一層、用于所述機(jī)翼的復(fù)合材料的多個(gè)第二層和位于所述機(jī)翼中在所述多個(gè)第一層和所述多個(gè)第二層之間的金屬層。所述金屬層在被構(gòu)造成接收多個(gè)緊固件的在第一區(qū)域處具有第一厚度并且在第二區(qū)域處具有第二厚度。
文檔編號(hào)B64C3/26GK103079954SQ201180041067
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者K·B·卡吉塔, D·A·弗里希 申請(qǐng)人:波音公司