本發(fā)明涉及包括立體框架的結(jié)構(gòu)以及形成立體框架結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)：
例如用于飛行器的典型的翼型結(jié)構(gòu)包括扭轉(zhuǎn)“機翼翼盒”，該扭轉(zhuǎn)“機翼翼盒”具有前縱向翼梁和后縱向翼梁、附連于前翼梁和后翼梁的多個橫翼肋以及在前翼梁和后翼梁之間延伸的上遮蓋件和下遮蓋件。多個縱向桁條典型地附連于遮蓋件或與遮蓋件一體地形成，以便加固或增強遮蓋件，從而能夠減小遮蓋件厚度并且因此減小遮蓋件的重量。翼肋、翼梁和遮蓋件以及有時還有桁條各自制造成分離的部件，這些分離的部件緊固或固定在一起以形成翼型結(jié)構(gòu)。近數(shù)十年來，為了減小結(jié)構(gòu)的重量，已經(jīng)朝向在翼型結(jié)構(gòu)中更多地使用復(fù)合材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬材料方向發(fā)展。常用的復(fù)合材料包括纖維增強聚合物層壓板，例如，碳纖維增強的聚合物。當(dāng)前，復(fù)合物翼型結(jié)構(gòu)的設(shè)計通常與它們多代替的金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計相似，具有附連于遮蓋件或者與遮蓋件一體地形成的桁條，遮蓋件經(jīng)由螺栓或粘接于翼梁和翼肋部件。到目前為止，復(fù)合材料未將它們的潛力發(fā)揮至如下程度：包括復(fù)合物和金屬部件的混合結(jié)構(gòu)(例如，具有復(fù)合物翼梁和復(fù)合物遮蓋件的金屬翼肋)有時表現(xiàn)出優(yōu)于全復(fù)合物結(jié)構(gòu)。由使用復(fù)合材料形成的相似部件直接替換金屬部件通常不能夠最有效地利用復(fù)合材料。已知的復(fù)合物或混合翼型結(jié)構(gòu)因此不能夠最優(yōu)化并且具有大量的部件。用相似的復(fù)合物部件直接替換金屬部件還不能夠使性能以及復(fù)合材料的可能的制造過程最大化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的第一方面提供了包括立體框架的結(jié)構(gòu)，該立體框架包含多個支柱段，該多個支柱段在立體框架內(nèi)的一個或多個位置處相交以便在每個相應(yīng)的相交位置處限定節(jié)點，其中，支柱段是包括多個層板層的層壓板，并且其中相交的支柱段的層板層在節(jié)點處交織。本發(fā)明的第二方面提供了形成立體框架結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括如 下步驟：a)提供用于鋪設(shè)層板層的層板鋪設(shè)裝置；以及b)鋪設(shè)層板層以形成多個層壓板支柱段，該多個層壓板支柱段在該結(jié)構(gòu)內(nèi)的一個或多個位置處相交以便在每個相應(yīng)的相交位置處限定節(jié)點，從而使得相交的支柱段的層板層在節(jié)點處交織。本發(fā)明的第三方面提供了翼型結(jié)構(gòu)，該翼型結(jié)構(gòu)包括立體框架和至少一個翼梁，其中，該立體框架限定適于接收上遮蓋件和下遮蓋件以形成翼型的上空氣動力表面和下空氣動力表面的籠，該至少一個翼梁大致順翼展方向在整個該結(jié)構(gòu)上延伸，其中，翼梁包括翼梁腹板以及上翼梁蓋板和下翼梁蓋板，并且其中，翼梁腹板設(shè)置在籠的內(nèi)側(cè)或外側(cè)中的一個上，并且翼梁蓋板附連于籠的內(nèi)側(cè)或外側(cè)中的另一個。在一個支柱段與立體框架的一個或多個其它支柱段相交的地方限定結(jié)構(gòu)中的每個節(jié)點。在節(jié)點處相交的支柱段可以是連續(xù)的，從而使得每個在節(jié)點處相交的支柱段延伸進入節(jié)點，穿過節(jié)點并且從節(jié)點的相反側(cè)離開。可替代地，在節(jié)點處與另一支柱段相交的至少一個支柱段在節(jié)點處終止，從而使得支柱段中的一個或多個延伸進入節(jié)點并且形成節(jié)點的一部分，但是不從節(jié)點的相反側(cè)延伸離開。與具有相交支柱段——所述相交支柱段在節(jié)點處機械地緊固或粘接或者緊固或粘接于其中支柱段未附連至彼此或未彼此一體地形成的結(jié)構(gòu)——的等效結(jié)構(gòu)相比：通過提供具有在節(jié)點處交織的支柱段的立體框架結(jié)構(gòu)，能夠增加立體框架的強度和剛度。由于不要求機械緊固或粘接的接合部的簡化，還能夠減小結(jié)構(gòu)的重量。節(jié)點可具有單個地交替地層板層，從而使得每個層板層夾在來自另外的一個或多個支柱段的兩個層板層之間。可替代地，層板層不是在節(jié)點處單個地交替，而是至少某些層板層與來自相同的支柱段的另外的層板層相鄰或夾在相同支柱段的兩個其它的層板層之間。支柱段中的一個或多個沿它們的長度的至少一部分可具有大體非平面狀的(即，三維的)輪廓。與具有大致平面狀輪廓的支柱相比，三維輪廓適于給予支柱段更大的剛度。支柱例如可具有L形截面或C形截面或T形截面或箱形截面或頂帽形截面，或本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員能夠意識到的任何其它適合的支柱段。可替代地，支柱段中的至少一個具有大致平面狀的輪廓。節(jié)點中的至少一個可以是基本上平面狀的。基本上非平面狀的支柱段的輪廓當(dāng)其靠近節(jié)點時變平。通過在節(jié)點處使支柱段的輪廓變平，可以實現(xiàn)簡單、緊湊、交織的節(jié)點。通常，任何節(jié)點可以是平面狀的或非平面狀的。節(jié)點可形成在各自具有基本上三維輪廓的兩個或多個支柱段的相交點處；或具有大體平面狀輪廓的兩個或多個支柱段的相交點處；或至少一個具有三維輪廓并且至少一個具有大體平面狀輪廓的兩個或多個支柱段的相交點處。支柱段中的至少一個具有末端。末端可以是大致平面狀的。在具有末端的支柱段具有大致三維輪廓的地方，該三維輪廓當(dāng)靠近末端時變平以提供大致平面狀的末端。通過在其末端處將輪廓變平，末端可以更容易地被附連至另一部件，并且更適于將載荷傳遞至另一部件。當(dāng)將該結(jié)構(gòu)用在飛行器機翼結(jié)構(gòu)中時，在其末端具有平面狀的輪廓的支柱段可更適于將載荷傳遞至機翼遮蓋件或機身部件或附連于機翼結(jié)構(gòu)的任何其它部件。立體框架可包括復(fù)合材料。例如，立體框架的至少一部分形成為纖維增強的聚合物層板層的層壓板。復(fù)合材料例如可包括諸如樹脂(熱固性)基體或熱塑性基體之類的聚合物基體中的碳纖維和/或玻璃纖維和/或凱夫拉爾(Kevlar)層板層。如本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員能夠意識到的，可以使用其它合適的纖維和/或基體材料。通常，支柱段可包括適于形成層壓板部件的任何材料。具有交織的節(jié)點的立體框架可限定大致二維的結(jié)構(gòu)，例如，格構(gòu)面板。大致二維的立體框架可以是基本上平面狀的或可以具有彎曲。可以將多個離散的二維立體框架進行裝配以限定例如籠的三維結(jié)構(gòu)的側(cè)部。可替代地，立體框架可限定大致三維的結(jié)構(gòu)。三維結(jié)構(gòu)可具有至少兩個一體地形成的側(cè)部。三維結(jié)構(gòu)可限定一體地形成的籠。結(jié)構(gòu)可包括設(shè)置在立體框架的兩個相鄰的側(cè)部之間的拐角元件。拐角元件可處于拐角的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，并且可通過粘接或使用機械緊固件或通過粘接與機械緊固件的組合附連于立體框架。可替代地，拐角元件可以與立體框架一體地形成。拐角元件可在立體框架的相鄰側(cè)部相交處的結(jié)構(gòu)的邊緣處的多個支柱段之間延伸。立體框架可以是籠。立體框架可限定具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)的封圍件?；\可具有至少一個敞開側(cè)部或端部。籠可具有敞開的或封閉的橫截面。 籠的側(cè)部可形成為單個一體的結(jié)構(gòu)，或可替代地可以通過將多個立體框架部分附連在一起形成籠來形成籠。立體框架可包括相對的節(jié)點并且結(jié)構(gòu)可進一步包括在節(jié)點之間延伸的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。結(jié)構(gòu)構(gòu)件可適于對抗相對的節(jié)點之間的載荷。結(jié)構(gòu)構(gòu)件可例如布置成用以對抗掉應(yīng)用于籠的側(cè)部的平面力，并且可以布置成用以進行拉伸和/或壓縮和/或剪切。相對的節(jié)點無需是正對的，而是大致相對的。在相對的節(jié)點之間延伸的結(jié)構(gòu)構(gòu)件可采用各種形式，并且可以是例如管狀構(gòu)件。立體框架可包括圍繞立體框架的周圍延伸的至少一個環(huán)狀部分。該環(huán)狀部分可包括一個或多個支柱段。環(huán)狀部分可形成封閉的環(huán)?？梢詫⒍鄠€封閉的環(huán)設(shè)置成在立體框架的縱向方向上間隔開?？商娲?，環(huán)狀部分可形成開口環(huán)，例如以螺旋線的形式圍繞籠的周圍一圈或多圈的環(huán)。該結(jié)構(gòu)可另外包括附連于立體框架的側(cè)部的例如板材材料的面板。立體框架可適于增強和/或加固附連于立體框架的面板，或可替代地面板可包括非結(jié)構(gòu)覆層。面板可以是大致連續(xù)的并且能夠與由下面的立體框架結(jié)構(gòu)限定的格構(gòu)面板區(qū)分開。面板可以附連于一個或多個支柱段。支柱段可具有用于面板的附連的附連表面。例如，具有L形截面或C形截面輪廓的支柱段可具有適于與面板接合的基座或壁，或具有頂帽形輪廓的支柱段可具有適于與面板接合的凸緣對。可通過粘接或使用機械緊固件或通過粘接和機械緊固件的組合或任何其它適合的附連方式將面板附連于立體框架。可替代地，面板可以通過例如共同固化與立體框架一體地形成。結(jié)構(gòu)可進一步包括待附連于立體框架的相應(yīng)的其它側(cè)部的例如為板材材料的至少一個其它面板?？商娲兀Ⅲw框架可不具有增強面板的主要功能，并且可以不具有附連于立體框架的面板。特別地，立體框架可限定敞開的格構(gòu)結(jié)構(gòu)，例如用于不具有外部覆層面板的起重機等的格構(gòu)結(jié)構(gòu)。面板可附連于立體框架，其中，立體框架的節(jié)點限定用于支撐面板的表面的平臺。面板可緊固或附連于該平臺?？商娲?，面板可附連于立體框架，其中，立體框架的節(jié)點在垂直于面板表面的方向上與面板的表面分離。與具有由于增加的極矩而抵靠面板的表面放置的節(jié)點的立 體框架相比，將來自面板的節(jié)點與表面分離可改善立體框架在節(jié)點處加固和/或增強面板的能力。本發(fā)明的另外的方面提供了包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的結(jié)構(gòu)的翼型。該翼型可用于飛行器并且可以是例如固定的機翼、穩(wěn)定器、可運動的控制表面或旋轉(zhuǎn)機翼?？商娲兀硇涂梢允秋L(fēng)輪機葉片或任何其它翼型應(yīng)用。在另一方面，該結(jié)構(gòu)可用在水翼或任何其它流體-箔(fluid-foil)中。翼型可包括附連于立體框架的相對側(cè)的上遮蓋件和下遮蓋件。翼型可進一步包括附連于立體框架的相對側(cè)的前翼梁和后翼梁。每個翼梁可包括翼梁腹板以及上翼梁蓋板和下翼梁蓋板。翼梁腹板可設(shè)置在籠的內(nèi)側(cè)或外側(cè)中的一個上，并且翼梁蓋板可附連于籠的內(nèi)側(cè)或外側(cè)中的另一個上或與籠的內(nèi)側(cè)或外側(cè)中的另一個一體地形成。立體框架可替代傳統(tǒng)上在翼型扭轉(zhuǎn)翼盒結(jié)構(gòu)中使用的桁條。通過為立體框架提供在立體框架的相對側(cè)之間延伸的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，還能夠替代傳統(tǒng)上在扭轉(zhuǎn)翼盒中使用的翼肋。與傳統(tǒng)扭轉(zhuǎn)翼盒中使用的獨立的翼肋和桁條相比，立體框架的一體的支柱段可提供結(jié)構(gòu)上更加有效的設(shè)計。機翼結(jié)構(gòu)因此可以更輕，從而導(dǎo)致增加的燃料效率以及較低排放，并且零件數(shù)量的減少導(dǎo)致了制造和運行成本的降低。用于對抗掉遮蓋件之間的平面載荷的結(jié)構(gòu)構(gòu)件與他們所替代的翼肋相比可具有較小的體積。因此可增加機翼內(nèi)的自由內(nèi)部體積，從而導(dǎo)致機翼內(nèi)能夠攜帶的燃料的最大體積增加，由此增加飛行器的范圍。支柱段可與結(jié)構(gòu)的承載方向基本上對齊。通過將支柱段布置在希望的承載方向上，該結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的縱向桁條和橫向翼肋相比在結(jié)構(gòu)上更加有效。通過將每個支柱段內(nèi)的層板層中的纖維的占優(yōu)方向與局部承載方向?qū)R，諸如碳纖維之類的材料的方向性能因此可以用于使結(jié)構(gòu)的效率最大化。在翼型結(jié)構(gòu)的上下文中，支柱段可以例如朝向頂端與翼型的弦向方向更加對齊，以抵抗翼型扭轉(zhuǎn)，并且朝向根端與翼型的翼展方向更加對齊，以抵抗彎曲和升力載荷?？商娲兀c橫過大部分翼型結(jié)構(gòu)的弦向方向相比，支柱段通常與翼展方向更加對齊，以抵抗機翼彎曲。在本發(fā)明的第二方面的方法中，層板層可鋪設(shè)在工具上?？梢栽? 自動的、半自動的或手動過程中使用一個或多個層板鋪設(shè)裝置鋪設(shè)層板層。例如，可以使用一個或多個層板鋪設(shè)頭鋪設(shè)層板層。層板層可作為熱固性的或熱塑性的預(yù)浸漬層或可替代地作為干的或浸濕的纖維層板被鋪設(shè)。層板層可以是編織的或是單向的，或用于制造層壓板材料的任何其它適合形式層板層。在普通的材料帶(stocktape)寬度上鋪設(shè)層板層。可替代地，可以在定制的寬度上鋪設(shè)層板層，或具有層板的鋪設(shè)時可改變的寬度，或隨后進行修整。支柱段可各自具有通用的寬度、層板布設(shè)、材料和/或輪廓?？商娲?，支柱段的寬度、層板布設(shè)、材料和/或輪廓可以沿其長度而改變，并且支柱段的寬度、層板方向、材料和/或輪廓可以與結(jié)構(gòu)內(nèi)的其它支柱段不同。每個支柱段可使得其大部分纖維與支柱段的縱向軸線對齊。可替代地，支柱段可具有用以提供希望的結(jié)構(gòu)性能特征的任何的層板布設(shè)。層板層可鋪設(shè)在成形成為支柱段中的至少一個提供非平面狀的(三維的)橫截面輪廓的工具上。在層板鋪設(shè)過程中可以相對于層板鋪設(shè)裝置旋轉(zhuǎn)該結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，該結(jié)構(gòu)圍繞其縱向旋轉(zhuǎn)，或可替代地層板鋪設(shè)裝置運動時該結(jié)構(gòu)可保持靜止。該旋轉(zhuǎn)可以以恒定的速度或可替代地以可變的——例如循環(huán)地改變——速度出現(xiàn)。在層板鋪設(shè)過程中該旋轉(zhuǎn)可以是連續(xù)的，或可替代地存在不出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的時間。在層板鋪設(shè)過程中，層板鋪設(shè)裝置可以相對于結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)的縱向軸線的方向上運動。當(dāng)層板鋪設(shè)裝置在縱向軸線的方向上運動時，該結(jié)構(gòu)可以在縱向方向上保持靜止(但是仍然可以進行旋轉(zhuǎn))?？商娲兀摻Y(jié)構(gòu)可以在縱向方向上運動并且層板鋪設(shè)裝置可以在縱向方向上保持靜止(但是仍然可以進行旋轉(zhuǎn))。附圖說明圖1圖示了飛行器的平面視圖；圖2圖示了穿過飛行器的機翼的示意性橫截面，其包括具有立體框架籠結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)“機翼翼盒”、前翼梁和后翼梁以及上機翼遮蓋件和下機翼遮蓋件；圖3圖示了包括多個一體地形成的層壓板支柱段的立體框架結(jié)構(gòu)；圖4a圖示了支柱段相交處的立體框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點；圖4b圖示了示出層壓板支柱段的交織的層板層的節(jié)點的分解狀態(tài)視圖；圖4c圖示了立體框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點至機翼遮蓋件的附連；圖5圖示了立體框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點的可替代實施方式；圖6圖示了支柱段的末端；圖7圖示了立體框架結(jié)構(gòu)的相對側(cè)上的節(jié)點之間的結(jié)構(gòu)構(gòu)件；圖8詳細地圖示了翼梁腹板和翼梁蓋板至立體框架結(jié)構(gòu)的附連；圖9圖示了用于形成立體框架結(jié)構(gòu)的工具；圖10圖示了立體框架籠結(jié)構(gòu)的可替代實施方式；以及圖11圖示了立體框架籠結(jié)構(gòu)的另外的可替代實施方式。具體實施方式圖1圖示了具有機身2和機翼3、4的飛行器1。如圖2示意性地示出的，機翼3具有扭轉(zhuǎn)機翼翼盒結(jié)構(gòu)，該扭轉(zhuǎn)機翼翼盒結(jié)構(gòu)包括上遮蓋件5和下遮蓋件6、前翼梁腹板7和后翼梁腹板8、立體框架格構(gòu)型籠9以及翼梁蓋板10。遮蓋件5、6部分地限定機翼3的機翼輪廓的上空氣動力表面和下空氣動力表面。翼梁腹板7、8和它們各自的翼梁蓋板10一起形成機翼的在機翼的縱向方向上順翼展方向延伸的前翼梁和后翼梁。機翼3還包括完成翼型輪廓的前緣和后緣結(jié)構(gòu)(未示出)以及為了不影響對本發(fā)明的理解而在圖2中省略的各種其它部件。圖3中所示的立體框架籠9是由例如碳纖維增強聚合物層板的層壓板復(fù)合材料形成的一體地形成的立體框架結(jié)構(gòu)?；\9具有上表面9a和下表面9b、前表面9c和后表面9d以及機內(nèi)端9e和機外端9f。表面9a-9d全部一體地形成，從而使得籠9是一體式部件。上遮蓋件5和下遮蓋件6分別附連于上表面9a和下表面9b的外側(cè)并且前翼梁腹板7和后翼梁腹板8分別附連于前表面9c和后表面9d的外側(cè)?；\9在其機內(nèi)端9e和機外端9f處是敞開的并且機內(nèi)端9e適于附連至機身2。翼梁蓋板10在四個表面9a-9d之間形成的拐角處設(shè)置在籠的內(nèi)側(cè)上。籠9增強并且加固上遮蓋件5和下遮蓋件6并且為機翼翼盒結(jié)構(gòu)提供主要的結(jié)構(gòu)增強。籠9因此代替?zhèn)鹘y(tǒng)機翼翼盒結(jié)構(gòu)的桁條，并且至少部分地代替機翼翼盒結(jié)構(gòu)的翼肋。如下文中詳細地描述的，這導(dǎo)致了重量的減少以及機翼翼盒的結(jié)構(gòu)性能的改善。機翼翼盒可附加地包括翼肋(未示出)，例如用以提供油箱邊界或提供例如用于傳感器或泵的附連點。翼肋可以基本上橫向于機翼3的翼展方向并且可以沿著翼展間隔開以便將機翼翼盒分成多個隔間。翼肋中的每一個可以包括基本上豎直的腹板段以及附連于上遮蓋件5和下遮蓋件6的上凸緣部分和下凸緣部分或翼肋腳，其中，該腹板段適于提供附連點并且用以對抗垂直于機翼表面的載荷。翼肋可進一步包括切口，該切口例如用于節(jié)省重量或允許支柱段11穿過翼肋。翼肋可以比傳統(tǒng)機翼結(jié)構(gòu)中使用的翼梁輕，因為籠9執(zhí)行通常由翼肋執(zhí)行的一些結(jié)構(gòu)功能。布置在籠9的拐角的內(nèi)側(cè)的翼梁蓋板10允許遮蓋件5、6和翼梁腹板7、8直接附連于籠9的外側(cè)，從而使得機翼翼盒能夠更緊湊并且有效地被封裝。立體框架籠9包括在橫過該結(jié)構(gòu)的各個位置處相交的多個支柱段11，每個相交位置限定如4a所示的節(jié)點12。如圖4b中節(jié)點12的分解狀態(tài)視圖所示，支柱段11是包括多個層板層13的層壓板，并且相交支柱段11的層板層13在節(jié)點12處交織。通過使相交的支柱段11的層板層交織，能夠使得該結(jié)構(gòu)比具有例如翼肋和桁條的分離的單獨的增強構(gòu)件的等效的機翼增強結(jié)構(gòu)更強并且更輕。支柱段11具有用于增加剛度的非平面狀的頂帽形輪廓。每個支柱段的輪廓包括兩個凸緣部分14和中間部分15。凸緣部分14關(guān)于籠9面向外并且提供用于上遮蓋件5和下遮蓋件6以及前翼梁腹板7和后翼梁板8的附連的附連表面16。節(jié)點12是基本上平面狀的并且每個支柱段11的輪廓當(dāng)支柱段靠近節(jié)點時變平，如圖4a所示。以這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的、緊湊的交織的節(jié)點，同時增加節(jié)點之間的支柱段的彎曲剛度。當(dāng)輪廓變平時支柱段11的寬度增加，從而使得貫穿整個節(jié)點層板層13的寬度是恒定的。以這種方式，貫穿每個節(jié)點，能夠使用恒定或標(biāo)準(zhǔn)寬度的層板層。此外，因為纖維能夠連續(xù)地穿過節(jié)點，所以改善了通過節(jié)點的載荷傳遞。在一個實施方式中，當(dāng)支柱段靠近節(jié)點12時，每個支柱段11的非 平面狀的輪廓變平并且趨向于接近包含附連表面16的平面，如圖4a所示。凸緣部分14的附連表面16因此與節(jié)點12的外表面大致共面。遮蓋件5、6可螺栓連接、粘接或附連于節(jié)點12。圖4c圖示了用于將上遮蓋件5附連于節(jié)點12的機械緊固位置。在另一實施方式中，當(dāng)支柱段靠近節(jié)點12時，每個支柱段11的非平面狀的輪廓變平并且趨向遠離包含附連表面16的平面，如圖5所示。當(dāng)例如遮蓋件5或6的平面在節(jié)點12a的上方附連于籠9的外側(cè)，節(jié)點與面板分離，由此增加了極矩。以這種方式，能夠使節(jié)點位置處面板的彎曲剛度的降低最小化或者消除。支柱段11中的一些具有末端17，如圖6所示。支柱段11的大致非平面狀的輪廓朝向末端17處的大致平面狀根端安裝部18變平。根端安裝部18適于附連于飛行器的另一區(qū)段，例如機身2的部件或機翼遮蓋件5、6中的一個。立體框架籠9包括多個相對的節(jié)點，例如如圖7所示位于籠9的上表面9a和下表面9b上的相對的節(jié)點12。機翼翼盒結(jié)構(gòu)進一步包括在相對的節(jié)點12之間延伸并且附連于該相對的節(jié)點12的結(jié)構(gòu)構(gòu)件19。盡管為了清晰的目的在圖3中省略了結(jié)構(gòu)構(gòu)件19，但是幾對相對的節(jié)點12由相似的結(jié)構(gòu)構(gòu)件19連接。形成籠之后，能夠容易地將結(jié)構(gòu)構(gòu)件19穿過格構(gòu)型立體框架籠9中的支柱段11之間的開口插入籠9中。結(jié)構(gòu)構(gòu)件19通常是管狀支柱，并且包括兩個柱段19a、19b和中間部19c。中間部19c可旋擰入柱段19a、19b，從而使得關(guān)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件19的縱向軸線旋轉(zhuǎn)中間部19c能夠使柱段19a、19b運動分離，由此增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件19的長度，以便使結(jié)構(gòu)構(gòu)件19的端部與相對節(jié)點12接合。以這種方式，結(jié)構(gòu)構(gòu)件能夠定位在兩個節(jié)點之間并且將結(jié)構(gòu)構(gòu)件延伸至與兩個節(jié)點相接以便附連于該兩個節(jié)點?？墒褂脵C械緊固件或通過粘接將支柱段19附連于節(jié)點12。結(jié)構(gòu)構(gòu)件對抗上表面9a和下表面9b之間的載荷，并且因此能夠傳遞掉應(yīng)用于上表面9a和下表面9b或上機翼遮蓋件5和下機翼遮蓋件6的平面載荷，從而充當(dāng)了翼肋的角色傳遞掉機翼結(jié)構(gòu)中的平面壓縮載荷。由結(jié)構(gòu)構(gòu)件提供的內(nèi)部增強也增加了籠的剛度，從而減小了籠的重量。支柱段11定位和定向成符合機翼3的特定設(shè)計的剛度要求并且布 置在希望的載荷方向上，并且因此使得結(jié)構(gòu)的效率以及碳纖維層板的方向性能最大化。與傳統(tǒng)機翼結(jié)構(gòu)的縱向桁條和橫向翼肋相比，籠9因此能夠更有效地增強機翼遮蓋件，從而能夠減小籠9的重量，同時提供至少相同的或改善的結(jié)構(gòu)性能。支柱段11朝向機翼頂端9f與籠9的縱向軸線更加對齊以抵抗機翼扭轉(zhuǎn)，并且朝向根端9e與飛行器機身2的縱向軸線更加對齊以抵抗彎曲和升力載荷。當(dāng)裝配機翼3時，立體框架籠9提供為一體式部件并且機翼遮蓋件5、6以及翼梁腹板7、8關(guān)于籠9定位并且附連于籠9。機翼遮蓋件5、6以及翼梁腹板7、8經(jīng)由機械緊固件和粘合劑的組合附連于附連表面9a-9c。與將許多桁條單獨地定位和附連于機翼遮蓋件的復(fù)雜的并且耗時的先前的過程相比，以這種方式，機翼遮蓋件增強件(由籠提供)可以應(yīng)用為一體式部件并且在單個操作中應(yīng)用。代替?zhèn)鹘y(tǒng)桁條，用一體地形成的籠來增強機翼遮蓋件，因此顯著地減少了機翼3的裝配時間。有利地，一體式增強籠9與遮蓋件5、6和翼梁腹板7、8的簡單附連還允許遮蓋件和翼梁腹板的設(shè)計簡化，從而進一步減小重量、時間、成本和制造過程的復(fù)雜性。例如，在由立體框架籠結(jié)構(gòu)內(nèi)的構(gòu)建區(qū)域提供附加的局部增強的情況下，遮蓋件可具有均一的厚度。類似地，翼梁腹板可具有均一的厚度。籠9還為其它部件的附連提供了方便的結(jié)構(gòu)，并且在裝配過程中，提供了通過格構(gòu)型立體框架結(jié)構(gòu)中的支柱段11之間的孔的易于進出性。如圖8所示，大致非平面狀的支柱段11在立體框架籠9的側(cè)部9a和9d之間以及側(cè)部9b和9d之間的拐角處變平。類似地，大致非平面狀的支柱段11在籠的前部的立體框架籠9的側(cè)部9a和9c之間以及側(cè)部9b和9c之間的拐角處變平(未示出)。翼梁腹板8緊固、粘接或附接于籠9的側(cè)部9d的外側(cè)。類似地，翼梁腹板8緊固、粘接或附接于籠的前部處的籠9的側(cè)部9d的外側(cè)(未示出)。各個翼梁蓋板10粘接或附接于籠9的各個拐角的內(nèi)側(cè)。在可替代實施方式中，翼梁蓋板10與籠9一體地形成。翼梁蓋板充當(dāng)立體框架的另外的支柱段，并且限定結(jié)構(gòu)的另外的相交節(jié)點。在一個示例中，在層板鋪設(shè)過程之前，將翼梁蓋板布設(shè)在工具20上或單獨地形成并放置在工具上。然后如上所述地將籠9布設(shè)在工具20和翼梁蓋板10上。然后，使籠9和翼梁蓋板10共同固化，從而使得籠和翼梁蓋板形成一體式部件。在另一示例中，翼梁蓋板中的一個或多個可以通 過將翼梁蓋板的層板層與籠的層板層13交織而與籠9一體地形成。在可替代實施方式中，籠9’可形成為如圖10所示的具有多個大體上縱向的支柱段11’和多個大體上橫向的支柱段11”的一體的籠。在本實施方式中，縱向支柱段11’在整個結(jié)構(gòu)的各個位置處與支柱段11”相交，每個相交位置限定節(jié)點12’。與前述實施方式類似，支柱段11’是包括在節(jié)點12’處交織多個層板層的層壓板?；\9’包括上文中關(guān)于籠9描述的其它的特征并且類似地附連于上遮蓋件5和下遮蓋件、前翼梁腹板7和后翼梁腹板8以及翼梁蓋板10。如9所示，籠9’形成在工具20上。由鋪設(shè)頭21或多個鋪設(shè)頭在自動層板鋪設(shè)過程中將層板層13作為預(yù)浸漬條帶鋪設(shè)在工具20上。工具具有多個特征22，該特征22適于在將層板層13布設(shè)在工具上時給予支柱段11’、11”和節(jié)點12’希望的輪廓形狀。工具具有縱向軸線23，在層板鋪設(shè)過程中工具圍繞該縱向軸線23旋轉(zhuǎn)。當(dāng)工具20圍繞縱向軸線23旋轉(zhuǎn)時，層板鋪設(shè)頭為橫向支柱段11”鋪設(shè)層板層。當(dāng)工具20靜止時，層板鋪設(shè)頭為縱向支柱段11’鋪設(shè)層板層。支柱段11’、11”以這種方式形成并且在節(jié)點12’處相交。單個的層板層無需是連續(xù)的，但是由此形成的立體框架結(jié)構(gòu)是一體式的。實際上，優(yōu)選地終止層板層以更換不同的層壓材料規(guī)格?；\9形成在類似于已經(jīng)討論的工具20的工具上，該工具在層板鋪設(shè)過程中圍繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)。盡管為了形成籠9’工具20在層板鋪設(shè)過程中的某些時間段內(nèi)旋轉(zhuǎn)并且在其它的時間段內(nèi)保持靜止，但是為了形成籠9在層板鋪設(shè)頭在縱向軸線的方向上向上和向下運動工具的長度時工具可以連續(xù)地且以恒定的速度進行旋轉(zhuǎn)，從而使得層板層13鋪設(shè)在圍繞工具纏繞的形成支柱段11且在多個節(jié)點12處相交的封閉的環(huán)中。與工具經(jīng)歷重復(fù)的角加速度和減速度的過程相比，通過使得工具能夠以恒定的速度旋轉(zhuǎn)，能夠減少層板鋪設(shè)時間以及減少旋轉(zhuǎn)工具所需的能量。當(dāng)構(gòu)建層板層13以形成籠9時，形成支柱段11中的每一個的層板層在節(jié)點處交替地相交，從而形成在節(jié)點處帶有交織的層板層的結(jié)構(gòu)。因此，盡管支柱段并不都是連續(xù)的，但籠本身形成為一體式部件?？梢酝ㄟ^在每個行程鋪設(shè)單個層板層13從而使得在每個節(jié)點12處層板層單個地交替來構(gòu)建籠9?？商娲兀梢栽诿總€行程鋪設(shè)多個層板層13 從而使得在節(jié)點12處至少一些層板層與來自相同支柱段11的另一層板層相鄰。在同時布設(shè)多個層板的地方，這些層板可包括不同材料規(guī)格的層板。通過制造一體式籠9來增強機翼遮蓋件5、6，機翼結(jié)構(gòu)不在需要制造傳統(tǒng)上制成機翼翼盒結(jié)構(gòu)的多個不同的單獨的桁條和結(jié)構(gòu)翼肋部件。由于具有較少的部件以及較少的運動、布設(shè)、切削、固化和檢查操作，制造過程因此被簡化，從而導(dǎo)致制造過程的復(fù)雜性、成本和時間的減少。在可替代實施方式中，機翼遮蓋件5、6中的一個或兩個和/或翼梁腹板7、8中的一個或兩個粘接于籠9或與籠一體地形成。在可替代實施方式中，如圖11所示的立體框架結(jié)構(gòu)109包括在一個或多個位置處相交的多個支柱段111，每個相交位置限定節(jié)點112。結(jié)構(gòu)109不具有封閉的段，取而代之的是構(gòu)建成面板。類似于上述籠9的支柱段11，支柱段111由在節(jié)點112處交織的多個層板層形成。結(jié)構(gòu)109形成為一體式部件。機翼遮蓋件可附連于立體框架結(jié)構(gòu)109，從而使得結(jié)構(gòu)109支持和增強機翼遮蓋件。在可替代實施方式中，包括立體框架的結(jié)構(gòu)適于增強和/或加固飛行器或航天器或任何其它結(jié)構(gòu)的任何面板，其中，該立體框架包含在交織的節(jié)點處交織的多個層壓板支柱段。例如，面板或籠可適于支撐飛行器中的任何翼型遮蓋件或蒙皮面板或機身蒙皮面板或地板面板或建筑物中的地板或墻壁或天花板部件。立體框架可采用適于增強和/或加固任何面板的任何形狀。在另一實施方式中，包括包含在交織的節(jié)點處交織的多個層壓板支柱段的立體框架的結(jié)構(gòu)可用作不具有增強面板的主要功能的結(jié)構(gòu)部件。例如，立體框架可提供建筑物或車輛或任何其它應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)格構(gòu)面板、或適于被用作建筑物或車輛或任何其它應(yīng)用中的柱體或梁或支柱的籠。立體框架可采用適于結(jié)構(gòu)部件的任何形狀。如本領(lǐng)域中的那些技術(shù)人員將意識到的，可以對上述實施方式中的每一個的一個或多個方面進行適當(dāng)?shù)慕M合。盡管已經(jīng)參考一個或多個優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行了描述，應(yīng)當(dāng)意識到在不偏離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下可以進行各種改變或改進。