專利名稱：混合式復(fù)合面板系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本公開的領(lǐng)域涉及復(fù)合面板系統(tǒng)與方法，且更為具體地，涉
及利用自動(dòng)與非自動(dòng)制造活動(dòng)的混合工藝來形成的非對(duì)稱復(fù)合面板。
背景技術(shù)：
0002由于復(fù)合材料良好的強(qiáng)度與重量特征，因此復(fù)合材料在各種工業(yè)中的利用繼續(xù)擴(kuò)展。在飛行器制造中，復(fù)合材料與復(fù)合結(jié)構(gòu)組件的使用日益增多，這導(dǎo)致了飛行器重量顯著減輕。這些重量的減輕轉(zhuǎn)化為燃油經(jīng)濟(jì)的顯著改進(jìn)，以及操作費(fèi)用與大氣排放的實(shí)質(zhì)性降低。例如，由于在大尺度上廣泛利用復(fù)合材料，因此，已經(jīng)估算出，飛行器消耗的燃料與當(dāng)代對(duì)比飛行器相比估計(jì)可少20%。
0003利用復(fù)合材料成形結(jié)構(gòu)的可行性取決于多種因素，包括結(jié)構(gòu)的尺寸與復(fù)雜性以及結(jié)構(gòu)將經(jīng)受的載荷。在飛行器制造的過程中，機(jī)翼蒙皮面板對(duì)于使用復(fù)合材料具有巨大挑戰(zhàn)。機(jī)翼蒙皮面板必須能承載極大載荷。當(dāng)前的方法利用附裝到蒙皮面板的桁條以便提供硬度，但是由于額外的機(jī)翼深度可能增加氣動(dòng)阻力，因此桁條的尺寸必須保持為最小值，尤其是在機(jī)翼的最外側(cè)部分。此外，復(fù)合材料的制造工藝包括大量手動(dòng)層合工作，而這可導(dǎo)致不期望的高成本與低產(chǎn)出率。因此，由飛行器機(jī)翼蒙皮面板所采用的符合強(qiáng)度與尺寸要求且可以以經(jīng)濟(jì)的方式制造的復(fù)合面板系統(tǒng)將有相當(dāng)大的實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容
0004根據(jù)本公開教導(dǎo)的混合式復(fù)合面板系統(tǒng)和方法可有利地符合飛行器機(jī)翼蒙皮面板所用的強(qiáng)度與尺寸要求，且可導(dǎo)致飛行器重量減輕、操作成本下降、提高燃油經(jīng)濟(jì)并減少排放。
0005在一個(gè)實(shí)施例中，組件包括主區(qū)段、與主區(qū)段接合的矩陣構(gòu)件、以及與該矩陣構(gòu)件接合的與主區(qū)段相對(duì)的次區(qū)段。該主區(qū)段包括多個(gè)由第一增強(qiáng)材料增強(qiáng)的第一復(fù)合層，且次區(qū)段包括多個(gè)由第二增強(qiáng)材料增強(qiáng)的第二復(fù)合層。所述主與次區(qū)段被構(gòu)造成承載至少部分橫向施加到所述第一與第二復(fù)合層的操作載荷，以及所述主與次區(qū)段被進(jìn)一步非對(duì)稱地構(gòu)造成使得所述主區(qū)段承載了所施加的操作載荷的大部分。
0006在另一個(gè)實(shí)施例中， 一種交通工具包括至少一個(gè)推進(jìn)單元以
及結(jié)構(gòu)組件，該結(jié)構(gòu)組件被連結(jié)到所述至少一個(gè)推進(jìn)單元并被構(gòu)造成支撐有效載荷。所述結(jié)構(gòu)組件包括至少一個(gè)復(fù)合面板，該復(fù)合面板包含主區(qū)段、與所述主區(qū)段接合的矩陣構(gòu)件以及次區(qū)段，所述次區(qū)段與所述主區(qū)段相對(duì)且與所述矩陣構(gòu)件接合。如上所述，該主區(qū)段包括多個(gè)由第一增強(qiáng)材料增強(qiáng)的第一復(fù)合層，且次區(qū)段包括多個(gè)由第二增強(qiáng)材料增強(qiáng)的第二復(fù)合層。所述主與次區(qū)段被構(gòu)造成承載至少部分橫于所述第一與第二復(fù)合層的操作載荷，并且所述主與次區(qū)段被非對(duì)稱地構(gòu)造成使得所述主區(qū)段承載了所施加的操作載荷的大部分。
0007在另一實(shí)施例中， 一種形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法包括形成主區(qū)
段，其中所述主區(qū)段包括多個(gè)用第一增強(qiáng)材料增強(qiáng)的第一復(fù)合層；將矩陣構(gòu)件與所述主區(qū)段接合；以及形成次區(qū)段，其中所述次區(qū)段包括多個(gè)用第二增強(qiáng)材料增強(qiáng)的第二復(fù)合層。所述次區(qū)段與所述主區(qū)段相對(duì)且與所述矩陣構(gòu)件相接合，其中所述主與次區(qū)段被構(gòu)造成承載至少部分橫于所述第一與第二復(fù)合層的操作載荷，并且所述主與次區(qū)段被非對(duì)稱地構(gòu)造成使得所述主區(qū)段承載了所施加的操作載荷的大部分。
0008上面已經(jīng)或下面將要討論的特征、功能以及有利之處可獨(dú)立地在各種實(shí)施例中獲得，或者可組合而成其他實(shí)施例，進(jìn)一步的細(xì)節(jié)將參考下列說明與附圖而見到。


0009下面參照下列附圖，將詳細(xì)描述根據(jù)本公開的教導(dǎo)的系統(tǒng)與方法的實(shí)施例。
0010圖1是包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混合式復(fù)合面板的飛行器的0011圖2是圖1的組件的機(jī)翼尖端部分的放大、剖視平面0012圖3是圖1的機(jī)翼組件的混合式復(fù)合面板的局部分解的、端部剖視圖；以及
0013圖4是用于制造根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的混合式復(fù)合面板的示例性工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
0014本公開傳授了混合式復(fù)合面板系統(tǒng)與方法。本發(fā)明的某些實(shí)施例的多個(gè)具體細(xì)節(jié)在下面的說明中以及圖1-4中被提出，以便提供對(duì)這樣的實(shí)施例的深刻理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本發(fā)明可具有其他實(shí)施例，或本發(fā)明可在沒有下面說明中所描述的幾個(gè)細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)現(xiàn)。
0015通常，根據(jù)本公開的教導(dǎo)，混合式復(fù)合面板系統(tǒng)與方法的實(shí)施例包括相對(duì)厚的、承重外側(cè)層板、蜂窩芯部以及一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)側(cè)纖維層板。外側(cè)層板可包括高強(qiáng)度、高模數(shù)、韌性的環(huán)氧單向復(fù)合帶
(epoxy uni-directional composite tape)， 其可禾U用一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)機(jī)器而被施加。承重材料的大部分駐留在這些外側(cè)帶層板內(nèi)。蜂窩芯部可設(shè)置在外側(cè)承重層板上，且然后被有限數(shù)量的內(nèi)側(cè)纖維層板覆蓋，其中所述內(nèi)側(cè)纖維層板可用手鋪設(shè)。因此，根據(jù)本公開的混合式復(fù)合面板系統(tǒng)與方法組合了更高硬度、更高強(qiáng)度且更耐用的單向復(fù)合帶層，以便提供一種具有理想硬度、強(qiáng)度、重量、耐用性以及可制造性特征的碳復(fù)合材料系統(tǒng)，其中可利用自動(dòng)工藝用更低廉的、更低強(qiáng)度的可用手鋪設(shè)的內(nèi)側(cè)纖維層板來形成所述復(fù)合帶層。
0016圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的飛行器100的等軸側(cè)圖。在本實(shí)施例中，飛行器100包括機(jī)身102，其具有被構(gòu)造成承載乘客與貨物的內(nèi)部區(qū)域。 一對(duì)機(jī)翼組件110從機(jī)身102的中間區(qū)段橫向向外凸出。每一個(gè)機(jī)翼組件110均包括根據(jù)本公開教導(dǎo)的混合式復(fù)合面板120，如下更為全面描述的。尾翼組件104被附裝到機(jī)身102的后部分，且推進(jìn)單元106被附裝到每個(gè)機(jī)翼組件110。飛行器100也包括多個(gè)部件與 系統(tǒng)，這些部件和系統(tǒng)大致是本領(lǐng)域公知的且協(xié)同地提供飛行器100 正確操作的理想性能，限于篇幅將不在此詳細(xì)描述這些部件和系統(tǒng)。
0017圖2是圖1的飛行器100的機(jī)翼組件110中的一個(gè)(即左側(cè) 機(jī)翼組件110)的放大剖切平面圖。更為具體地，在圖2中，機(jī)翼組件 110的上側(cè)部分已被移除，而暴露出包括混合式復(fù)合面板120的機(jī)翼組 件110的下側(cè)部分。作為參考，機(jī)翼組件110具有機(jī)翼尖端部分112、 前緣114以及后緣116。將要理解的是，機(jī)翼組件110可包括多個(gè)混合 式復(fù)合面板120，且為了可視的目的從圖2被移除的上側(cè)部分也可包括 一個(gè)或多個(gè)混合式復(fù)合面板120。
0018圖3是圖2沿線3-3所示的機(jī)翼組件110的混合式復(fù)合面板 120的局部分解的、端部剖視圖。在本實(shí)施例中，混合式復(fù)合面板120 被構(gòu)造為非對(duì)稱，并包括高強(qiáng)度、抗沖擊部分122以及低強(qiáng)度部分124。 高強(qiáng)度、抗沖擊部分122被構(gòu)造成承載施加到混合式復(fù)合面板120的 大部分載荷，且低強(qiáng)度部分124被構(gòu)造成基本承載所施加載荷的小部 分。例如，在一些實(shí)施例中，高強(qiáng)度部分122被構(gòu)造成，在正常操作 條件下，承載施加到混合式復(fù)合面板120的載荷的至少70%。在其他 實(shí)施例中，高強(qiáng)度部分122被構(gòu)造成承載超過所施加載荷的90%。
0019如圖3中進(jìn)一步所示，高強(qiáng)度、抗沖擊部分122包括由多個(gè) 纖維增強(qiáng)的復(fù)合層形成的主區(qū)段126。主區(qū)段126是高強(qiáng)度部分122 的主要承重區(qū)段。在一些實(shí)施例中，利用自動(dòng)復(fù)合層施加裝置來形成 主區(qū)段126。外側(cè)層128被形成在主區(qū)段126的外向表面上，其提供了 相對(duì)光滑、相對(duì)耐用的保護(hù)性表面，這樣的表面有助于保護(hù)主區(qū)段126 免受由元件所致的可能的物理損壞與老化。結(jié)合層130 (例如粘合劑) 被形成在主區(qū)段126的內(nèi)向表面上。
0020低強(qiáng)度部分124包括由多個(gè)纖維增強(qiáng)的復(fù)合層形成的次區(qū)段 132。在一些實(shí)施例中，利用人工或"用手層合"的工藝來形成次區(qū)段 132的層。次結(jié)合層134被連結(jié)在硬度更高的區(qū)段136以及次區(qū)段132 之間。硬度更高的區(qū)段136為混合式復(fù)合面板120提供硬度。在一些實(shí)施例中，硬度更高的區(qū)段136由輕質(zhì)矩陣材料形成，且該輕質(zhì)矩陣 材料具有由相對(duì)剛性材料的交叉薄壁限定的多個(gè)開放空間
(open-space)單元。更為具體的，在具體實(shí)施例中，硬度更高的區(qū)段 136由矩陣材料(例如，鋁、鈦、非金屬浸漬樹脂材料，鋁鈦合金、其 他金屬或非金屬等)形成，且其中所述矩陣材料具有多邊或"蜂窩" 狀單元。低強(qiáng)度部分124被連結(jié)到高強(qiáng)度部分122的結(jié)合層130。
0021可以理解，混合式復(fù)合面板120的具體設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)(例如尺寸、 材料、熱機(jī)械性能等)可變化地調(diào)節(jié)成廣泛地滿足各種要求與操作條 件。例如，在一些實(shí)施例中，主區(qū)段126由纖維增強(qiáng)的、復(fù)合帶材料 的連續(xù)層而制成，且其中所述纖維增強(qiáng)的、復(fù)合帶材料具有大致沿一 條軸線(例如主應(yīng)力方向)對(duì)齊的單向纖維。然而，在替換實(shí)施例中， 主區(qū)段126的增強(qiáng)纖維可以被定向?yàn)槎喾较颉?br> 0022在具體實(shí)施例中，主區(qū)段126的厚的、耐用的承重外側(cè)層板 是韌性環(huán)氧單向帶，其通過自動(dòng)機(jī)器被置于工具表面。大部分承重材 料被置留在這些外側(cè)帶層板內(nèi)。利用纖維增強(qiáng)的復(fù)合帶連續(xù)層形成復(fù) 合結(jié)構(gòu)的自動(dòng)系統(tǒng)包括那些例如在授予Holmes等人的No. 6,799,619 B2號(hào)美國專利以及授予Engdbart等人的No. 6,871,684 B2號(hào)美國專利 中公開的系統(tǒng)。蜂窩芯部可被放置在這些層板上，并然后被有限數(shù)量 的內(nèi)側(cè)纖維增強(qiáng)層板覆蓋，其中所述內(nèi)側(cè)纖維增強(qiáng)的層板可用手鋪設(shè)。 這樣的構(gòu)造結(jié)合了較高強(qiáng)度和硬度的單向帶，該單向帶利用自動(dòng)化用 通過手鋪設(shè)的、更低廉的較低強(qiáng)度與硬度的內(nèi)側(cè)纖維層板而被制作。
0023可利用各種材料制成增強(qiáng)纖維，所述材料包括含有金屬、合 金、聚合物、陶瓷、自然存在材料、合成材料或任何其他適合材料的 纖維。熱硬化性與熱塑性的纖維增強(qiáng)復(fù)合帶材料的范圍一般是公知的。 例如，可被用于高強(qiáng)度部分122內(nèi)的、適合的纖維增強(qiáng)的復(fù)合帶材料 包括那些從Lowell， Massachusetts的Specialty Materials, Inc.可購買到的 材料，以及那些由Langley Virginia的the NASA Langley Research Center 與Greenbelt， Maryland的the NASA Goddard Space Flight Center所研制
(或代表)的材料，或者任何其他適合的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。相似的，用于低強(qiáng)度部分124的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可包括可從New York, New York的Argosy International, Inc.購買的那些材料，或者由Cleveland, Ohio的the NASA Glenn Research Center研發(fā)(或代表)的那些材料， 或者任何其他適合的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料。
0024根據(jù)本公開所教導(dǎo)的混合式復(fù)合面板可由多種方式制造。例 如，圖4是用于制造根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的混合式復(fù)合面板的示 例性工藝200的流程圖。為了討論的目的，參考圖1至圖3的上述示 例性部件，下面將描述示例性工藝200。
0025在本實(shí)施例中，工藝200包括提供適合的成形工具(或心軸 (mandrel)),其中在該成形工具(或心軸)上將部分或完全形成混合 式復(fù)合面板，在202處。例如，在一些實(shí)施例中，成形工具的形狀可 被制成形成飛行器部件(例如，機(jī)翼蒙皮面板)。在204，高強(qiáng)度部分 122的主區(qū)段126利用自動(dòng)工藝在成形工具上被成形。在204，主區(qū)段 126的成形可包括連續(xù)的纖維增強(qiáng)復(fù)合層的施加與固化?？商鎿Q地，在 204的成形可包括纖維增強(qiáng)復(fù)合層的施加，且纖維增強(qiáng)復(fù)合層的固化可 在工藝200的另一部分處發(fā)生。
0026此外，在一些實(shí)施例中，可利用用于纖維增強(qiáng)復(fù)合帶材料的 施加與加固(例如，定位、壓緊、固化等)的自動(dòng)系統(tǒng)可在204處成 形主區(qū)段126。在主區(qū)段126的復(fù)合層內(nèi)的增強(qiáng)纖維可以是單向的(例 如，沿機(jī)翼組件110的縱軸線延伸)，或可替換地，可以被被定向?yàn)槎?個(gè)方向。如前面所述，主區(qū)段126可被構(gòu)造成，承載在正常操作條件 期間由混合式復(fù)合面板經(jīng)受的所施加載荷的大部分。在可選框205，假 定主區(qū)段126在204處成形期間已被固化，則可針對(duì)任何所需的特征
(如強(qiáng)度、多孔性、缺陷等)對(duì)主區(qū)段126進(jìn)行無損檢測(cè)。
0027如圖4進(jìn)一步所示，硬度更高的區(qū)段136在206被連結(jié)到主 區(qū)段126。在一些實(shí)施例中，硬度更高的區(qū)段136經(jīng)由粘合層130 (圖 3)而被連結(jié)到主區(qū)段126，該粘合層130可由適合的粘合劑形成?？?替換地，任何其他適合的技術(shù)可被用于將硬度更高的區(qū)段136連結(jié)到 主區(qū)段126，且包括使用一個(gè)或多個(gè)中間層。0028在208，利用手工施加工藝在硬度更高的區(qū)段136上形成低強(qiáng) 度部分124的次區(qū)段132。更為具體地，在一些實(shí)施例中，可通過施加 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的連續(xù)層、利用人工或"手動(dòng)層合"工藝而形成次 區(qū)段132。次區(qū)段132的成形(在208)可包括連續(xù)的纖維增強(qiáng)復(fù)合層 的施加與固化，或可替換地，纖維增強(qiáng)復(fù)合層的固化可在工藝200的 另一部分進(jìn)行。
0029在可選框210，混合式復(fù)合面板組件的一個(gè)或多個(gè)部分可被固 化與完成。例如，在210處的固化可包括固化(例如，利用升高的溫 度、升高的壓力或此兩者)主區(qū)段126、次區(qū)段132或此兩者。在具體 實(shí)施例中，主區(qū)段126在204成形過程中被固化，而次區(qū)段132則在 210通過將混合式復(fù)合面板組件置于高壓釜內(nèi)并利用包括受控地施加 升高的溫度和/或壓力的固化工藝而被固化。在210處的完成也可包括 在主區(qū)段126上形成保護(hù)性外側(cè)層128，或其他任何所需的成形、機(jī)加 工或調(diào)節(jié)操作。
0030應(yīng)當(dāng)理解，示例性工藝200是一個(gè)可能的實(shí)施例，且可以想 到根據(jù)本公開會(huì)有多種工藝。例如，在替換實(shí)施例中，形成復(fù)合面板 組件的工藝可包括復(fù)合層板的高強(qiáng)度架構(gòu)，在第一升高溫度或壓力下 固化該高強(qiáng)度架構(gòu)，以及針對(duì)多孔性或其他特征對(duì)高強(qiáng)度架構(gòu)進(jìn)行無 損檢測(cè)。檢測(cè)之后，工藝包括將硬化的矩陣構(gòu)件應(yīng)用到高強(qiáng)度架構(gòu)上， 在硬化的矩陣構(gòu)件上形成復(fù)合層板的低強(qiáng)度架構(gòu)，以及然后在低于第 一升高的溫度和/或壓力的第二溫度和/或壓力下固化該組件。此替換工 藝有利地確保高強(qiáng)度架構(gòu)以高強(qiáng)度架構(gòu)被連結(jié)到硬度更高且低強(qiáng)度架 構(gòu)之后不實(shí)用或不可能的方式被徹底檢查(例如針對(duì)多孔性)。
0031根據(jù)本公開的制造工藝(例如工藝200)的實(shí)施例可被用于制 造各種部件。例如，在替換實(shí)施例中，根據(jù)本公開的混合式復(fù)合面板 可用于飛行器的各個(gè)部分。更為具體地，如圖1所示，混合式復(fù)合面 板的實(shí)施例可被用于尾翼組件104 (例如面板120b)、機(jī)身102 (例如 面板120c)、推進(jìn)單元106 (例如面板120d)或飛行器100的任何其他 適當(dāng)部分。0032盡管圖1所示的飛行器100 —般代表了伊利諾斯州商用載客
飛行器，但是，將會(huì)理解，在替換實(shí)施例中，可裝備有根據(jù)本公開的 混合式復(fù)合面板的任何其他類型的飛行器實(shí)施例。例如，在替換實(shí)施 例中，根據(jù)本公開的系統(tǒng)與方法可被包含在宇航飛行器的其他類型中， 包括軍用飛行器、螺旋槳飛行器、無人航空飛行器、導(dǎo)彈、火箭以及 交通工具與站臺(tái)的任何其他類型，如同在各種參考文獻(xiàn)中更為完整示
例的，例如可從Coulsdon, Surrey, UK的Jane's Information Group, Ltd.
得到的Jane's All The World's Aircraft 。在其他實(shí)施例中，根據(jù)本公開的
混合式復(fù)合面板可被用于船只、車輛、建筑部件、容器以及任何其他 結(jié)構(gòu)與組件。
0033根據(jù)本公開教導(dǎo)的混合式復(fù)合面板系統(tǒng)與方法的實(shí)施例可提 供顯著的有利之處。例如，這種混合式復(fù)合系統(tǒng)與方法可有利地滿足 由所需的操作環(huán)境，例如，飛行器機(jī)翼蒙皮面板以及其他高載荷、高 局限性的環(huán)境，所施加的強(qiáng)度、重量以及尺寸要求。更為具體地，混 合式復(fù)合面板的實(shí)施例確保了滿足高承重要求的薄型機(jī)翼的研發(fā)。薄 型機(jī)翼研發(fā)增加了機(jī)翼性能，導(dǎo)致飛行器操作成本的降低，改進(jìn)了燃 油經(jīng)濟(jì)，并減少了排放。
0034此外，根據(jù)本公開的混合式面板確保外側(cè)層板(例如高強(qiáng)度 部分122)承載大部分機(jī)翼載荷。外側(cè)層板的制造允許自動(dòng)機(jī)器做絕大 部分的制作，減少了人工工時(shí)并降低了整體的制造費(fèi)用。此外，單向 帶比相似強(qiáng)度的可比纖維材料典型地更便宜，這樣帶來了額外的費(fèi)用 減少。如上所述，在一些實(shí)施例中，可在增加硬度更高的區(qū)段以及次 區(qū)段的內(nèi)側(cè)、纖維增強(qiáng)層之前通過固化來將外側(cè)層板固化并加工成更 高強(qiáng)度規(guī)格。通過在施加外側(cè)層之后，增加硬度更高的區(qū)段與內(nèi)側(cè)纖 維層(例如，低強(qiáng)度部分124)，混合式復(fù)合面板組件可被加工成更低 的制造規(guī)格，而這允許使用較便宜的內(nèi)側(cè)纖維材料，并限制了所需層 板的數(shù)量。這樣有利地減少了手工制造的時(shí)間量并降低了人工成本。
0035將要理解的是，在架構(gòu)(buildup)中或完成的產(chǎn)品中應(yīng)用復(fù) 合層板的方法可通過檢查而被確定。典型地，利用自動(dòng)架構(gòu)工藝所制造的部件顯示出比利用手工架構(gòu)工藝更好的均勻度。在一些實(shí)施例中， 自動(dòng)工藝也可將容易辨別的特性與特征(例如循環(huán)或重復(fù)的特征)留 在架構(gòu)內(nèi)，該架構(gòu)可通過檢查而被檢測(cè)，并可被用于確認(rèn)架構(gòu)被形成 的方式。
0036盡管如上所述，本發(fā)明的具體實(shí)施例己在此示出并描述，但
是，無需脫離本發(fā)明的精神與范圍仍可實(shí)現(xiàn)多種變化。因此，本發(fā)明
的范圍并不應(yīng)限于上述具體實(shí)施例的公開。相反，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)完全通 過參考其權(quán)利要求而被確定。
權(quán)利要求
1.一種組件，其包括包括用第一增強(qiáng)材料增強(qiáng)的多個(gè)第一復(fù)合層的主區(qū)段；與所述主區(qū)段接合的矩陣構(gòu)件；以及包括用第二增強(qiáng)材料增強(qiáng)的多個(gè)第二復(fù)合層的次區(qū)段，該次區(qū)段與所述主區(qū)段相對(duì)地接合于所述矩陣構(gòu)件，其中所述主區(qū)段與所述次區(qū)段被構(gòu)造成承載至少部分橫于所述第一復(fù)合層與所述第二復(fù)合層的操作載荷，且所述主區(qū)段與所述次區(qū)段還被非對(duì)稱地構(gòu)造，從而所述主區(qū)段承載了所施加操作載荷的大部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述第一增強(qiáng)材料包括多種 增強(qiáng)纖維，且所述第二增強(qiáng)材料包括一種增強(qiáng)纖維。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件，其中所述多種增強(qiáng)纖維包括多種 單向纖維。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中利用自動(dòng)施加過程而形成所 述主區(qū)段的所述多個(gè)第一復(fù)合層，且利用手工施加過程而形成所述次 區(qū)段的所述多個(gè)第二復(fù)合層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組件，其中所述自動(dòng)施加過程包括自動(dòng) 復(fù)合帶施加過程。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述矩陣構(gòu)件包括多個(gè)交叉 壁，所述多個(gè)交叉壁被定向成近似橫于所述多個(gè)第一復(fù)合層，所述交 叉壁由近似剛性的材料形成，并限定了多個(gè)開放空間單元。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件，其中所述多個(gè)開放空間單元包括 多個(gè)多邊形單元。
8. —種交通工具，其包括至少一個(gè)推進(jìn)單元；結(jié)構(gòu)組件，其被連結(jié)到所述至少一個(gè)推進(jìn)單元并被構(gòu)造成支撐有 效載荷，所述結(jié)構(gòu)組件包括至少一個(gè)復(fù)合面板，該復(fù)合面板包含..主區(qū)段，其包括用第一增強(qiáng)材料增強(qiáng)的多個(gè)第一復(fù)合層； 與所述主區(qū)段接合的矩陣構(gòu)件；以及次區(qū)段，其包括用第二增強(qiáng)材料增強(qiáng)的多個(gè)第二復(fù)合層，所述 次區(qū)段與所述主區(qū)段相對(duì)地接合于所述矩陣構(gòu)件，其中所述主區(qū)段 與所述次區(qū)段被構(gòu)造成承載至少部分橫向施加到所述第一復(fù)合層 與所述第二復(fù)合層的操作載荷，以及所述主區(qū)段與所述次區(qū)段被進(jìn) 一步非對(duì)稱地構(gòu)造，從而所述主區(qū)段承載了所施加的操作載荷的大 部分。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的交通工具，其中所述第一增強(qiáng)材料包括 多種增強(qiáng)纖維，且所述第二增強(qiáng)材料包括一種增強(qiáng)纖維。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的交通工具，其中利用自動(dòng)施加過程來形 成所述主區(qū)段的所述多個(gè)第一復(fù)合層，且利用手工施加過程來形成所 述次區(qū)段的所述多個(gè)第二復(fù)合層。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的交通工具，其中所述至少一個(gè)推進(jìn)單元 包括飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的交通工具，其中所述結(jié)構(gòu)組件包括帶 有被構(gòu)造成接收所述有效載荷的內(nèi)部區(qū)域的細(xì)長機(jī)身、從所述機(jī)身向 外突出并被構(gòu)造成提供氣動(dòng)升力的一對(duì)機(jī)翼組件以及連結(jié)到所述機(jī)身 的端部部分的尾翼組件，且其中所述至少一個(gè)復(fù)合面板被置于所述機(jī) 身、所述機(jī)翼組件以及所述尾翼組件中的至少一個(gè)內(nèi)。
13. —種形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法，其包括形成包括用第一增強(qiáng)材料增強(qiáng)的多個(gè)第一復(fù)合層的主區(qū)段； 使矩陣構(gòu)件與所述主區(qū)段接合；以及形成包括用第二增強(qiáng)材料增強(qiáng)的多個(gè)第二復(fù)合層的次區(qū)段，所述次區(qū)段與所述主區(qū)段相對(duì)地接合于所述矩陣構(gòu)件，其中所述主區(qū)段與所述次區(qū)段被構(gòu)造成承載至少部分橫于所述第一復(fù)合層與所述第二復(fù)合層的操作載荷，以及所述主區(qū)段與所述次區(qū)段被進(jìn)一步非對(duì)稱地構(gòu)造，從而所述主區(qū)段承載所施加的操作載荷的大部分。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中形成主區(qū)段首先包括形成包含用多種增強(qiáng)纖維增強(qiáng)的多個(gè)第一復(fù)合層的主區(qū)段，且其中形成次區(qū)段包括形成包括用一種增強(qiáng)纖維增強(qiáng)的多個(gè)第二復(fù)合層的次區(qū)段。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中形成主區(qū)段首先包括利用自動(dòng)施加過程來形成主區(qū)段，且其中形成次區(qū)段包括利用手工施加過程來形成次區(qū)段。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述自動(dòng)施加過程包括自動(dòng)復(fù)合帶施加過程。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中使矩陣構(gòu)件與所述主區(qū)段接合包括將包含有多個(gè)近似橫向定向的交叉壁的矩陣構(gòu)件接合到所述多個(gè)第一復(fù)合層，所述交叉壁由近似剛性材料形成且限定了多個(gè)開放空間單元。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中形成所述主區(qū)段包括在使所述矩陣元件與所述主區(qū)段接合之前，固化所述主區(qū)段。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中固化所述主區(qū)段包括在第一升高溫度和壓力下固化所述主區(qū)段，所述方法進(jìn)一步包括在使所述矩陣構(gòu)件與所述主區(qū)段接合之后以及在形成所述次區(qū)段之后，在第二升高溫度和壓力下固化所述次區(qū)段，所述第二升高溫度和/或壓力低于所述第一升高溫度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中形成所述主區(qū)段與形成所述次區(qū)段中的至少一者包括固化所述主區(qū)段與所述次區(qū)段中的相應(yīng)一水
全文摘要
公開了混合式復(fù)合面板系統(tǒng)(120)及方法。在一個(gè)實(shí)施例中，組件包括主區(qū)段(126)、與該主區(qū)段(132)接合的矩陣構(gòu)件(136)以及與該主區(qū)段相對(duì)且接合矩陣構(gòu)件的次區(qū)段。主區(qū)段包括用第一增強(qiáng)材料增強(qiáng)的多個(gè)第一復(fù)合層，且次區(qū)段包括用第二增強(qiáng)材料增強(qiáng)的多個(gè)第二復(fù)合層。主與次區(qū)段被構(gòu)造成承載至少部分橫向施加到所述第一與第二復(fù)合層的操作載荷，且所述主與次區(qū)段被非對(duì)稱地構(gòu)造成使得所述主區(qū)段承載了所施加的操作載荷的大部分。
文檔編號(hào)B29D24/00GK101652240SQ200880009468
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者G·R·格里森, J·F·阿克爾曼 申請(qǐng)人:波音公司