用于承載負荷的箱式結(jié)構(gòu)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于承載負荷的箱式結(jié)構(gòu)及其制造方法。本發(fā)明提供了一種用于承載負荷的箱式結(jié)構(gòu)，該箱式結(jié)構(gòu)具有上部和下部復合集成夾層面板。這些面板具有夾有一個或多個芯部和在軸向上定向的相鄰密集包的面片材。該箱式結(jié)構(gòu)進一步具有多個翼梁。每個翼梁具有腹板和腹板附件并且具有在軸向上的翼梁長度。多個翼梁通過位于密集包處的腹板附件連接到面板。面片材被配置為主要承載剪切方向的扭轉(zhuǎn)和壓力負荷而不承載顯著的軸向負荷。密集包被配置為承載在軸向張力和壓縮負荷下的所有顯著的箱彎曲。
【專利說明】用于承載負荷的箱式結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及用于承載負荷的箱式結(jié)構(gòu)及其制造方法，并且特別涉及用于車輛和建筑結(jié)構(gòu)的復合結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于其高強度-重量比、耐腐蝕性和其它有利的性能，復合結(jié)構(gòu)(例如，碳纖維增強塑料(CFRP)復合結(jié)構(gòu))被廣泛地用于多種應用，包括用于制造飛機、宇宙飛船、旋翼飛機、汽車、船只和其它交通工具和結(jié)構(gòu)。例如，在飛機構(gòu)形中，使用大量的復合結(jié)構(gòu)來形成機翼、尾部、機身和其它部件。
[0003]現(xiàn)有的復合飛機運輸機翼和穩(wěn)定器箱式結(jié)構(gòu)可以利用由機械地連接或結(jié)合到內(nèi)部機翼框架上的外部復合機翼蒙皮面板(即“蒙皮”)組成的整體加強面板結(jié)構(gòu)。內(nèi)部機翼框架通?？梢杂稍鰪娊Y(jié)構(gòu)(例如翼梁、翼肋和縱梁)組成以改進蒙皮的強度、剛度、抗彎性和穩(wěn)定性。
[0004]這種復合飛機運輸機翼和穩(wěn)定器箱式結(jié)構(gòu)通常被加工成三個獨立的部分，這三個獨立的部分包括左側(cè)外翼或穩(wěn)定器、右側(cè)外翼或穩(wěn)定器和中間部分，并且隨后將這些部分組裝在一起。該加工過程可能涉及大量的時間和人力來組裝大量的零部件，并且這可能導致增加的制造成本。另外，這些部分可以用多個機械緊固件(例如，用于主要接合目的的干涉配合緊固件)接合在一起。這些緊固件可能由堅固且沉重的材料制成以便向這些部分施加足夠的強度，從而在飛機運行期間將這些部分保持在一起，并且承受各種氣動負荷和壓力。然而，多個沉重緊固件的使用可能增加飛機的重量，這進而可能降低飛機的性能并且可能導致增加給定的飛行軌跡所需的燃料。該增加的燃料需求可能進而導致增加的燃料成本。另外，這些緊固件可能需要額外的燃料緊密密封，該額外的燃料緊密密封可能增加加工時間、勞動力和成本，且其進而可能增加整體制造和運行成本。此外，由金屬制成的通過外部復合機翼蒙皮面板安裝的多個緊固件的使用可能導致增加的機翼遭受雷擊的風險。
[0005]另外，現(xiàn)有的復合飛機運輸機翼和穩(wěn)定器箱式結(jié)構(gòu)通?？梢宰裱阎慕饘僖硐浒胗矚な匠跫壺摵煞植?。如本文所使用的，“半硬殼式”是指一種通過使用物體的外部或外蒙皮和縱梁而不是使用隨后被覆以無負荷承載蒙皮的內(nèi)部框架來支撐結(jié)構(gòu)負荷的構(gòu)形方案。該方案通常需要將飛機運輸機翼和穩(wěn)定器箱彎曲和扭轉(zhuǎn)分布到蒙皮和縱梁中以提供多個故障安全負荷路徑的近似傳統(tǒng)的0° /±45° /90° (零度/正或負四十五度/九十度)準各向同性(例如，在幾個或更多面內(nèi)方向上的纖維取向)軸向加強層板疊層取向。然而，這種方案可能損害那些復合組件的效率，并且可能顯著增加翼肋和緊固件附件的零件數(shù)量，以便保持復合飛機運輸機翼和穩(wěn)定器箱式結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0006]因此，在本領(lǐng)域中存在對提供優(yōu)于已知結(jié)構(gòu)和方法的優(yōu)點的改進的復合結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)及其制造方法的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明滿足了對改進的復合結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)及其制造方法的需求。如在下面的詳細描述中所討論，改進的復合結(jié)合運輸機翼和穩(wěn)定器箱式結(jié)構(gòu)及其制造方法的實施例可以提供優(yōu)于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和方法的顯著優(yōu)點。
[0008]在本公開的實施例中，提供了一種用于承載負荷的箱式結(jié)構(gòu)。該箱式結(jié)構(gòu)包括上部和下部復合集成夾層面板。該集成夾層面板具有夾有一個或多個芯部和在軸向上定向的相鄰密集包的面片材。該箱式結(jié)構(gòu)進一步包括多個翼梁。每個翼梁包括腹板和腹板附件并且具有在軸向上的翼梁長度。多個翼梁通過位于密集包處的腹板附件連接到集成夾層面板上。面片材被配置為主要承載剪切方向的扭轉(zhuǎn)和壓力負荷而不承載顯著的軸向負荷，并且密集包被配置為承載在軸向張力和壓縮負荷下的所有顯著的箱彎曲。
[0009]在本公開的另一個實施例中，提供了一種具有用于承載負荷的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)的飛行器。該飛行器包括具有第一尖端和第二尖端的翼型框架。該飛行器進一步包括附連到翼型框架上的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)。該結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)包括從翼型框架的第一尖端到第二尖端連續(xù)的上部和下部復合集成夾層面板。集成夾層面板具有夾有一個或多個芯部和在軸向上定向的相鄰密集包的面片材。該結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)進一步包括多個翼梁。每個翼梁包括腹板和腹板附件，并且每個翼梁具有在軸向上的翼梁長度。多個翼梁通過位于密集包處的腹板附件連接到集成夾層面板上。面片材被配置為主要承載剪切方向的扭轉(zhuǎn)和壓力負荷而不承載顯著的軸向負荷。密集包被配置為承載在軸向張力和壓縮負荷下的所有顯著的箱彎曲。
[0010]在本公開的另一實施例中，提供了 一種制造用于飛行器的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括形成一對集成夾層面板的步驟。每個集成夾層面板通過將芯部夾在至少兩個復合面片材之間而加工復合蒙皮來形成。每個復合面片材通過鋪設(shè)基本由偏置取向?qū)影褰M成的面片材復合層板疊層并將該面片材復合層板疊層設(shè)計成使得該復合蒙皮能夠提供連續(xù)的扭轉(zhuǎn)、剪切和壓力負荷路徑來形成。每個集成夾層面板進一步通過將多個密集包接合到復合蒙皮來形成。每個密集包通過鋪設(shè)由基本正交的單向復合帶層壓板組成的密集包復合層板疊層并將該密集包復合層板疊層設(shè)計成使得該密集包能夠提供連續(xù)的彎曲和軸向負荷路徑來形成。該方法進一步包括將多個翼梁和穩(wěn)定肋結(jié)合在該對集成夾層面板之間以形成用于飛行器的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)的步驟。該結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)具有整體式構(gòu)形。
[0011]此外，本發(fā)明包括根據(jù)以下條款所述的實施例:
[0012]條款1.一種具有用于承載負荷的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)的飛行器，所述飛行器包括:
[0013]具有第一尖端和第二尖端的翼型框架；以及
[0014]附連到所述翼型框架上的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)，所述結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)包括:
[0015]從所述翼型框架的所述第一尖端到所述第二尖端連續(xù)的上部和下部復合集成夾層面板，所述集成夾層面板具有夾有一個或多個芯部和在軸向上定向的相鄰密集包的面片材；以及
[0016]多個翼梁，每個翼梁包括腹板和腹板附件并且具有在軸向上的翼梁長度，所述多個翼梁通過位于所述密集包處的所述腹板附件連接到所述集成夾層面板上，
[0017]其中所述面片材被配置為主要承載剪切方向的扭轉(zhuǎn)和壓力負荷而不承載顯著的軸向負荷，并且其中所述密集包被配置為承載在軸向張力和壓縮負荷下的所有顯著的箱彎曲。
[0018]條款2.根據(jù)條款I(lǐng)所述的飛行器，其進一步包括結(jié)合到并設(shè)置在從所述翼型框架的所述第一尖端到所述第二尖端的所述集成夾層面板之間的多個穩(wěn)定肋。
[0019]條款3.根據(jù)條款I(lǐng)所述的飛行器，其中每個所述面片材具有基本由偏置取向?qū)影褰M成的面片材復合層板疊層，所述面片材復合層板疊層被設(shè)計成使得所述面片材能夠主要提供連續(xù)的扭轉(zhuǎn)、剪切和壓力負荷路徑。
[0020]條款4.根據(jù)條款I(lǐng)所述的飛行器，其中每個所述密集包具有密集包復合層板疊層，所述密集包復合層板疊層包括由以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向?qū)影褰M成的基本正交的單向復合帶層壓板，所述密集包復合層板疊層被設(shè)計成使得所述密集包能夠提供所有顯著的連續(xù)彎曲和軸向負荷路徑。
[0021]條款5.根據(jù)條款I(lǐng)所述的飛行器，其中由于所述集成夾層面板和所述翼梁腹板使硬的軸向剛性密集包完全穩(wěn)定，每個集成夾層面板具有增加的面板剛度比。
[0022]條款6.—種制造用于飛行器的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括以下步驟:
[0023]形成一對集成夾層面板，每個面板通過如下步驟形成:
[0024]通過將芯部夾在至少兩個復合面片材之間來加工復合蒙皮，每個復合面片材通過鋪設(shè)基本由偏置取向?qū)影褰M成的面片材復合層板疊層并將所述面片材復合層板疊層設(shè)計成使得所述復合蒙皮能夠提供連續(xù)的扭轉(zhuǎn)、剪切和壓力負荷路徑來形成；以及
[0025]將多個密集包接合到所述復合蒙皮上,每個密集包通過鋪設(shè)由基本正交的單向復合帶層壓板組成的密集包復合層板疊層并將所述密集包復合層板疊層設(shè)計成使得所述密集包能夠提供連續(xù)的彎曲和軸向負荷路徑來形成；以及
[0026]將多個翼梁和穩(wěn)定肋結(jié)合在該對集成夾層面板之間以形成用于飛行器的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)，所述結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)具有整體式構(gòu)形。
[0027]條款7.根據(jù)條款6所述的方法，其進一步包括用包括一個或多個機械緊固件的一個或多個損壞制動元件將所述多個翼梁和穩(wěn)定肋固定到每個集成夾層面板上。
[0028]條款8.根據(jù)條款6所述的方法，其進一步包括通過將所述緊固件定位在箱式結(jié)構(gòu)邊界的外部來減少所述結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)上的緊固件的數(shù)目，由此導致降低的所述結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)遭受雷擊的風險。
[0029]條款9.根據(jù)條款6所述的方法，其中將所述多個翼梁和穩(wěn)定肋結(jié)合在該對集成夾層面板之間進一步包括形成一個或多個翼梁圍攏接頭以將所述多個翼梁結(jié)合到每個集成夾層蒙皮面板的所述密集包上。
[0030]已經(jīng)討論過的特征、功能和優(yōu)點可以在本發(fā)明的各種實施例中單獨實現(xiàn)，或者可以在其它實施例中結(jié)合使用，進一步的細節(jié)將參考下列說明與附圖而見到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]參照下面的詳細描述并結(jié)合附圖可以更好地理解本發(fā)明，其中附圖舉例說明了優(yōu)選的和示例性的實施例，但是附圖不必是按比例繪制的，其中:
[0032]圖1A是包含本發(fā)明的箱式結(jié)構(gòu)實施例的飛行器的透視圖的圖示；
[0033]圖1B是本發(fā)明的箱式結(jié)構(gòu)實施例之一的從后向前的透視圖的圖示；
[0034]圖2A是本發(fā)明的箱式結(jié)構(gòu)實施例之一的上表面的局部平面圖的圖示；
[0035]圖2B是沿著圖2A中的線2B-2B截取的橫截面圖的圖示，其示出了接合到翼梁上的本發(fā)明的集成夾層面板的一個實施例；[0036]圖2C是示出了進入開口(access opening)的本發(fā)明的箱式結(jié)構(gòu)實施例之一的下表面的局部平面圖的圖示；
[0037]圖3A是具有多個翼梁構(gòu)形的本發(fā)明的箱式結(jié)構(gòu)實施例之一的局部透視圖的圖示；
[0038]圖3B是沿著圖3A中的線3B-3B截取的橫截面圖的圖示，其示出了多個翼梁構(gòu)形的放大圖；
[0039]圖3C是圖3B中的圓圈3C的放大橫截面圖的圖示；
[0040]圖3D是圖3B中的圓圈3D的放大橫截面圖的圖示；
[0041]圖3E是圖3B中的圓圈3E的放大橫截面圖的圖示；
[0042]圖4-10是可以與本發(fā)明的箱式結(jié)構(gòu)實施例一起使用的翼梁圍攏接頭的各種實施例的圖示；
[0043]圖11是飛機生產(chǎn)和檢修方法的流程圖的圖示；
[0044]圖12是飛機的方框圖的圖示；以及
[0045]圖13是示出了本發(fā)明的方法的實施例的流程圖的圖示。
【具體實施方式】
[0046]以下將參照附圖更完整地描述公開的實施例，其中示出一些但非全部公開的實施例。實際上，幾個不同的實施例可以被提供并且不應被解釋為局限于在此闡述的實施例。相反，這些實施例被提供以使得本公開將本發(fā)明的范圍徹底地和完全地傳達給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0047]現(xiàn)在將參照附圖，圖1A是包含由本發(fā)明的方法300實施例之一(參見圖13)制造或加工的箱式結(jié)構(gòu)12實施例的飛行器10 (例如飛機)的透視圖的圖示。如圖1A所示，飛行器10包括具有翼型框架14的運輸機翼結(jié)構(gòu)13。翼型框架14包括前緣15、第一尖端16、后緣17、第二尖端18和多個控制表面19。在一個實施例中，如圖1A所示，箱式結(jié)構(gòu)12可以包括運輸機翼箱式結(jié)構(gòu)12a，其可以附連到或結(jié)合到運輸機翼結(jié)構(gòu)13的翼型框架14上。運輸機翼箱式結(jié)構(gòu)20可以通過中間部分21 (參見圖1A)附連在頂部20 (參見圖1A)之上，或者附連到飛行器10的機身22的下部(未示出)。如圖1A所示，飛行器10進一步包括一個或多個穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)24，該穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)24包括水平穩(wěn)定器24a和垂直穩(wěn)定器24b。穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)24 (例如，水平穩(wěn)定器24a)組合起來看可以具有翼型框架14a，該翼型框架14a具有第一尖端16a和第二尖端18a。在另一個實施例中，如圖1A所示，箱式結(jié)構(gòu)12可以包括穩(wěn)定器箱式結(jié)構(gòu)12b，其能夠附連到或者結(jié)合到一個或多個穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)24的翼型框架14a中。優(yōu)選地，該箱式結(jié)構(gòu)12被結(jié)合并具有整體式(單件)構(gòu)形26 (參見圖1A)，并且提供橫跨箱式結(jié)構(gòu)12的一個或多個連續(xù)負荷路徑28。
[0048]在公開的實施例中，如圖1A-2C所示，提供了一種用于承載負荷的箱式結(jié)構(gòu)12。如上所述，箱式結(jié)構(gòu)12在一個實施例中可以包括如圖1A所示的運輸機翼箱式結(jié)構(gòu)12a，并且在另一個實施例中可以包括穩(wěn)定器箱式結(jié)構(gòu)12b。特別地，箱式結(jié)構(gòu)12可以包括例如飛機機翼箱式結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定器箱式結(jié)構(gòu)、旋翼飛機轉(zhuǎn)子葉片、直升機槳葉、飛行器懸臂結(jié)構(gòu)、飛行器轉(zhuǎn)矩箱式結(jié)構(gòu)，或者另一合適的箱式結(jié)構(gòu)體系，例如轉(zhuǎn)矩箱類型的結(jié)構(gòu)，其中該穩(wěn)定器箱式結(jié)構(gòu)包括水平穩(wěn)定器、垂直穩(wěn)定器、橫尾翼和鴨式翼。盡管圖1A所示的飛行器10通常表示商用客機，但如本文所公開的箱式結(jié)構(gòu)12的一個或多個實施例也可以在其它類型的飛行器中采用。更具體地，所公開實施例的教導可以應用于其它客機、貨機、軍用飛機、旋翼飛機和具有箱式結(jié)構(gòu)體系如轉(zhuǎn)矩箱類型的結(jié)構(gòu)的其它類型飛行器。另外，所公開實施例的教導可以應用于:包括風車葉片的風車結(jié)構(gòu)；包括汽車擾流板的汽車結(jié)構(gòu)；包括船轉(zhuǎn)子葉片的船舶結(jié)構(gòu)；以及利用箱式結(jié)構(gòu)體系如轉(zhuǎn)矩箱類型的結(jié)構(gòu)的其他車輛或建筑結(jié)構(gòu)。
[0049]圖1B是箱式結(jié)構(gòu)12 (例如呈現(xiàn)為運輸機翼箱式結(jié)構(gòu)12a的形式)實施例之一的從后向前的透視圖的圖示。如圖1A-1B所示，箱式結(jié)構(gòu)12優(yōu)選具有第一端30、第二端32、主體34 (參見圖1A)、前緣36 (參見圖1A)以及后緣38 (參見圖1A)。箱式結(jié)構(gòu)12進一步具有上表面Ila (參見圖2A)和下表面Ilb (參見圖2C)。圖2A是本發(fā)明的箱式結(jié)構(gòu)12實施例之一的上表面Ila的局部平面圖的圖示。圖2C是本發(fā)明的箱式結(jié)構(gòu)12實施例之一的下表面Ilb的局部平面圖的圖不。
[0050]如圖1B和圖2A所示，箱式結(jié)構(gòu)12包括結(jié)合或接合到并設(shè)置在一對集成夾層面板62之間的多個翼梁40和多個穩(wěn)定肋48。如圖3A所示，每個翼梁40包括腹板112和腹板附件114并且具有在軸向上的翼梁長度。如圖1B和圖2A進一步所示，多個翼梁40優(yōu)選包括三個翼梁40，即包括前翼梁42、后翼梁44和中間翼梁46。前翼梁42優(yōu)選沿著箱式結(jié)構(gòu)12的前緣36順翼展方向定位。后翼梁44優(yōu)選沿著箱式結(jié)構(gòu)12的后緣38順翼展方向定位。中間翼梁46優(yōu)選沿著箱式結(jié)構(gòu)12的主體34順翼展方向在中心定位。多個翼梁40可以用彎曲構(gòu)形41 (參見圖1B)來構(gòu)造。如圖1B所示，多個翼梁40優(yōu)選在翼型框架14的第一尖端16和第二尖端18之間是連續(xù)的，并且前翼梁42和后翼梁44優(yōu)選從翼型框架14的第一尖端16到第二尖端18是連續(xù)的。多個翼梁40可以向箱式結(jié)構(gòu)12提供強度并且可以承載軸向力和彎曲力矩。
[0051]在一個實施例中，多個翼梁40可以由翼梁夾層結(jié)構(gòu)97 (參見圖10)形成，該翼梁夾層結(jié)構(gòu)97包括被夾在至少兩個翼梁面片材98之間的芯部66。每個翼梁面片材98優(yōu)選具有由基本準各向同性復合帶層壓板87 (參見圖10)組成的翼梁面片材復合層板疊層103(參見圖10)。在一個實施例中，多個穩(wěn)定肋48可以由類似于包括被夾在至少兩個面片材之間的芯部的翼梁夾層結(jié)構(gòu)97 (參見圖10)的夾層結(jié)構(gòu)形成。每個翼肋面片材(未示出)優(yōu)選具有由類似于翼梁面片材復合層板疊層103 (參見圖10)的基本準各向同性復合帶層壓板87的基本準各向同性復合帶層壓板組成的翼肋面片材復合層板疊層(未示出)。
[0052]如圖1B和圖2A進一步所示，多個穩(wěn)定肋48對箱式結(jié)構(gòu)12a提供支撐并分離運輸機翼結(jié)構(gòu)13 (參見圖1A)內(nèi)的各個燃料箱。多個穩(wěn)定肋48優(yōu)選與箱式結(jié)構(gòu)12的主體34中的多個翼梁40相交。如圖1B和圖2A所示，多個穩(wěn)定肋48可以優(yōu)選包括鄰近緩沖燃料箱52并在前翼梁42和后翼梁44之間相交的箱體末端翼肋50。如圖1B和圖2A所示，多個穩(wěn)定肋48可以優(yōu)選進一步包括在前翼梁42和中間翼梁46之間相交或在后翼梁44和中間翼梁46之間相交的支柱附連翼肋54。如圖1B和圖2A所示，多個穩(wěn)定肋48可以優(yōu)選進一步包括在前翼梁42、中間翼梁46和后翼梁44之間相交的襟翼導軌和中間翼梁終端翼肋56。如圖1B和圖2A所示，多個穩(wěn)定肋48可以優(yōu)選進一步包括在箱式結(jié)構(gòu)12的中心線翼肋60附近并在前翼梁42、中間翼梁46和后翼梁44之間相交的機身集成翼肋58的側(cè)面。穩(wěn)定肋48可以傳送多個翼梁40和集成夾層面板62之間的負荷。
[0053]如圖2A、2B、2C所示，箱式結(jié)構(gòu)12包括一對集成夾層面板62。優(yōu)選地，該集成夾層面板62是復合集成夾層面板。該對集成夾層面板62優(yōu)選從翼型框架14 (參見圖1A)的第一尖端16到第二尖端18是連續(xù)的，箱式結(jié)構(gòu)12可以附連到該翼型框架14上。集成夾層面板62優(yōu)選包括上部集成夾層面板62a (參見圖2A)和下部集成夾層面板62b (參見圖2C)。圖2B是沿圖2A中的線2B-2B截取的橫截面圖的圖示，其示出了接合到翼梁40上的集成夾層面板62的一個實施例。
[0054]如圖2B所示，每個集成夾層面板62具有夾層結(jié)構(gòu)，該夾層結(jié)構(gòu)提供了集成夾層面板62的增加的穩(wěn)定性。如圖2B進一步所示，每個集成夾層面板62包括面片材70 (參見圖2B)，例如夾有一個或多個芯部66和在軸向上定向的相鄰密集包80的復合蒙皮面片材。如圖2B所示，芯部66和密集包80被夾在兩個面片材70之間。復合蒙皮64 (參見圖2B)優(yōu)選通過將芯部66夾在至少兩個面片材70 (例如，兩個復合蒙皮面片材)之間來形成。芯部66優(yōu)選包括蜂窩狀芯68 (參見圖2B)。然而，芯部66還可以包括泡沫芯、具有纖維增強的泡沫芯、閉孔泡沫、桁架結(jié)構(gòu)或本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到的另一種合適的芯材料或結(jié)構(gòu)。密集包80是一種類型的翼梁蓋108 (參見圖2B)。如本文所用，“密集包”是指附連到集成夾層面板的面片材(例如，復合蒙皮面片材)上并用作翼梁蓋的一種類型的翼梁蓋。如圖3A所示，多個翼梁40通過位于密集包80處的腹板附件114連接到集成夾層面板62上。
[0055]如圖2B進一步所示，面片材70可以包括外部面片材72和內(nèi)部面片材74。如圖2B所示，在一個實施例中，每個面片材70(例如呈現(xiàn)為外部面片材72和內(nèi)部面片材74的形式)具有基本由偏置取向?qū)影?6組成的面片材復合層板疊層76。如本文所用，“偏置取向?qū)影濉笔侵赋沙肆愣?0° )或大約零度(0° )和除了九十度(90° )以外的角度的任何層板，并且如本文所用，“大約零度(0° )”是指從零度(0° )至十度(10° )的范圍。優(yōu)選地，該偏置取向?qū)影?6包括具有以正或負四十五度(±45° )或大約正或負四十五度(±45° )取向的纖維的層板。如本文所用，“約正或負四十五度(±45° )”指的是從正或負四十度(±40° )至正或負五十度(±50° )的范圍。更優(yōu)選地，該面片材復合層板疊層76可以包括:具有以正或負四十五度(±45° )或大約正或負四十五度(±45° )取向的纖維的70%-80%偏置取向?qū)影?6 ;具有以九十度(90° )或大約九十度(90° )取向的纖維的10%-20%層板，其中“大約九十度(90° )”是指八十五度(85° )至九十五度(95° )的范圍；具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的0%-20%單向?qū)影?5 (參見圖2B)。最優(yōu)選地，該面片材復合層板疊層76可以包括:具有以正或負四十五度(±45° )或大約正或負四十五度(±45° )取向的纖維的80%偏置取向?qū)影?6 ;具有以九十度(90° )或大約九十度(90° )取向的纖維的10%層板；以及具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的10%單向?qū)影?5。面片材70被配置為主要承載剪切方向的扭轉(zhuǎn)和壓力負荷而不承載顯著的軸向負荷。面片材復合層板疊層76被優(yōu)選設(shè)計成使得面片材70僅能夠提供橫跨箱式結(jié)構(gòu)12(參見圖1A)和橫跨運輸機翼結(jié)構(gòu)13 (參見圖1A)或穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)24 (參見圖1A)的連續(xù)的扭轉(zhuǎn)、剪切和壓力負荷路徑28 (參見圖1A)。
[0056]面片材70 (例如，呈現(xiàn)為復合蒙皮面片材的形式)可以通過以下步驟來形成:在工具(例如，模具)上將偏置取向?qū)影?6并且優(yōu)選地將具有以正或負四十五度(±45° )或大約正或負四十五度(±45° )取向的纖維的偏置取向?qū)影?6、具有以九十度(90° )或大約九十度(90° )取向的纖維的層板和/或具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的單向?qū)影?5鋪設(shè)成期望的面片材復合層板疊層76，并且設(shè)置面片材70以便限定它們之間的空間以被芯部66填充，或者可替換地，將面片材70設(shè)置在芯部66之上以便夾住芯部66。
[0057]如圖2B進一步所示，每個集成夾層面板62進一步包括鄰近一個或多個芯部66并優(yōu)選通過結(jié)合/鍵合(bonding)接合到面片材70且與其成一體的密集包80。如圖2B所示，在一個實施例中，每個密集包80優(yōu)選具有密集包復合層板疊層82，該密集包復合層板疊層82由基本正交的單向復合帶層壓板84組成，該復合帶層壓板84由以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向?qū)影褰M成。如本文所用，“大約零度(0° )”指的是從零度(0° )至十度(10° )的范圍。在另一個實施例中，更優(yōu)選地，該密集包復合層板疊層82可以包括:由具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的單向?qū)影?5組成的70%-100%基本正交的單向復合帶層壓板84;具有在正或負五十度(±50° )至正或負七十五度(±75° )的取向范圍內(nèi)取向的且更優(yōu)選地以正或負六十五度(±65° )取向的纖維的0%-25%偏置取向?qū)影?6;以及具有以九十度(90° )取向的纖維的0%-10%層板。最優(yōu)選地，該密集包復合層板疊層82可以包括:具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的80%基本正交的單向?qū)影?；具有在正或負五十?±50° )至正或負七十五度(±75° )的取向范圍內(nèi)取向的且更優(yōu)選地以正或負六十五度(± 65 ° )取向的20%偏置取向?qū)影澹灰约熬哂幸跃攀?90° )取向的纖維的0%層板。
[0058]密集包80被配置為承載在軸向應力和壓縮負荷下的所有顯著的箱彎曲。密集包復合層板疊層82被設(shè)計成使得密集包80能夠提供橫跨箱式結(jié)構(gòu)12 (參見圖1A)和橫跨運輸機翼結(jié)構(gòu)13 (參見圖1A)或穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)24 (參見圖1A)的所有顯著的連續(xù)的彎曲和軸向負荷路徑28 (參見圖1A)。密集包80優(yōu)選在翼型框架14 (參見圖1A)的第一尖端16 (參見圖1A)和第二尖端18 (參見圖1A)之間是連續(xù)的。
[0059]用來制造箱式結(jié)構(gòu)12的組件例如集成夾層面板62、翼梁40和/或穩(wěn)定肋48的復合材料可以包括已知的復合材料如織造、非織造和編織結(jié)構(gòu)的碳、玻璃或聚芳酰胺纖維。在原材料階段中，纖維可以形成為條帶、長絲和/或織物片材，其可以預先浸潰未固化的樹脂。該原材料可以通過將它們鋪設(shè)和/或?qū)訅旱焦ぞ弑砻嫔喜⑶胰缓笫┘訜崃亢蛪毫σ怨袒瘶渲⒂不搶訅喊宥恢瞥上涫浇Y(jié)構(gòu)12的組件。可以使用的額外合適的復合材料的示例包括:碳纖維復合材料；包括碳纖維增強聚苯硫醚(PPS)、碳纖維增強聚醚醚酮(PEEK)、碳纖維增強聚醚酮酮(PEKK)以及碳纖維增強聚乙烯亞胺(PEI)的碳纖維增強聚合物材料；尼龍或本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到的另一合適的復合材料。該復合材料可以呈現(xiàn)為復合條帶材料、預浸潰單向條帶、預浸潰織物或另一合適的復合材料的形式。
[0060]將箱式結(jié)構(gòu)12合并到運輸機翼結(jié)構(gòu)13 (參見圖1A)的翼型框架14 (參見圖1B)上能夠顯著地減少穩(wěn)定肋48 (參見圖1B、2A)的數(shù)目，所述穩(wěn)定肋48被設(shè)置在從翼型框架14 (參見圖1B)的第一尖端16 (參見圖1B)到第二尖端18 (參見圖1B)的集成夾層面板62之間。優(yōu)選地，與不采用本文所公開的箱式結(jié)構(gòu)12的實施例的翼型框架相比，設(shè)置在從翼型框架14 (參見圖1B)的第一尖端16 (參見圖1B)到第二尖端18 (參見圖1B)的集成夾層面板62之間的穩(wěn)定肋48 (參見圖1B、2A)的數(shù)目的減少可以在從約50%至約90%的范圍內(nèi)。由于集成夾層面板62和翼梁腹板112使硬的軸向剛性密集包80完全穩(wěn)定，因此每個集成夾層面板62優(yōu)選具有增加的面板剛度比。集成夾層面板62的面片材70優(yōu)選是軟的，并且集成夾層面板62的密集包80優(yōu)選是硬的和軸向剛性的。[0061]箱式結(jié)構(gòu)12可以進一步包括結(jié)合元件88 (參見圖2B)，該結(jié)合元件88被配置為補充性地將多個翼梁40和穩(wěn)定肋48結(jié)合到每個集成夾層面板62上。如圖2B所示，翼梁40通過結(jié)合元件88被補充性地結(jié)合到集成夾層面板62上。特別地，翼梁40在接頭96處(參見圖2B)被補充性地結(jié)合到集成夾層面板62的內(nèi)部面片材74上。優(yōu)選地，結(jié)合元件88包括粘合材料90 (參見圖2B)，例如環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯或本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到的其他合適的粘合材料。
[0062]箱式結(jié)構(gòu)12可以進一步包括一個或多個損壞制動元件92 (參見圖2B)。優(yōu)選地，該一個或多個損壞制動元件92包括一個或多個機械緊固件94 (參見圖2B),例如螺栓、夾具、鉚釘或本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到的其它合適的機械緊固件。該一個或多個損壞制動元件92可以被配置為將多個穩(wěn)定肋48固定到每個集成夾層面板62上，可以被配置為將多個翼梁40固定到每個集成夾層面板62上，或者可以被配置為將多個翼梁40和多個穩(wěn)定肋48固定到每個集成夾層面板62上。如圖2B所示，翼梁40通過損壞制動元件92被固定到集成夾層面板62上。特別地，翼梁40被固定到集成夾層面板62的內(nèi)部面片材74上。
[0063]如圖2C所示,進入開口(access opening) 110可以沿箱式結(jié)構(gòu)12的下表面Ilb被定位在不同的位置處?？赡苄枰@種進入開口 110以進入內(nèi)部結(jié)構(gòu)從而用于例如制造、檢修和修理。優(yōu)選地，由于多個穩(wěn)定肋48 (參見圖2A)的減少，下表面Ilb可以具有進入開口 110，從而允許增加內(nèi)部訪問。進入開口 110的減少數(shù)目在數(shù)量上優(yōu)選對應于穩(wěn)定肋48的減少數(shù)目。這可能源于由穩(wěn)定肋48的數(shù)目的減少引起的內(nèi)部燃料箱訪問的增加。
[0064]圖3A-3E是可以與本發(fā)明的箱式結(jié)構(gòu)12的實施例一起使用的翼梁40的翼梁構(gòu)形的各種實施例的圖示。圖3A是本發(fā)明的箱式結(jié)構(gòu)12的實施例之一的局部透視圖的圖示，該箱式結(jié)構(gòu)具有帶有多個翼梁構(gòu)形(例如，第一翼梁構(gòu)形40a、第二翼梁構(gòu)形40b、第三翼梁構(gòu)形40c和/或另外合適的翼梁構(gòu)形)的翼梁40。圖3A示出了包括具有夾有一個或多個芯部66和相鄰密集包80的面片材70的集成夾層面板62的箱式結(jié)構(gòu)12，并且示出了每個翼梁40都具有腹板112和腹板附件114。集成夾層面板62通過位于密集包80處的腹板附件114連接(優(yōu)選經(jīng)由結(jié)合)到翼梁40上，密集包80包括一種類型的翼梁蓋108。
[0065]圖3B是沿圖3A中的線3B-3B截取的橫截面圖的圖示，其示出了翼梁構(gòu)形40a、40b,40c的放大圖。如圖3B所示，第一翼梁構(gòu)形40a可以呈現(xiàn)為具有帶有腹板附件114的腹板112的工形截面構(gòu)形的形式。如圖3B進一步所示，腹板112可以包括用來穩(wěn)定腹板112的腹板芯元件112a (例如，蜂窩狀芯元件)。如圖3B進一步所示，腹板附件114可以包括腹板附接凸緣114a。該腹板附接凸緣114a被優(yōu)選附連到集成夾層面板62的密集包80上。
[0066]圖3C是圖3B中的圓圈3C的放大橫截面圖的圖示。如圖3C所示，第一翼梁構(gòu)形40a的腹板附件114 (例如呈現(xiàn)為腹板附接凸緣114a的形式)可以通過形成腹板附接凸緣114a和密集包80之間的結(jié)合線116a的結(jié)合元件116被結(jié)合到密集包80(包括一種類型的翼梁蓋108)上。圖3C進一步示出了面片材70和鄰近密集包80的芯部66。腹板112 (例如呈現(xiàn)為腹板芯元件112a的形式)可以進一步包括具有夾有腹板芯元件112a的一個或多個腹板面片材120a的腹板夾層結(jié)構(gòu)118a。
[0067]如圖3B進一步所示，第二翼梁結(jié)構(gòu)40b可以呈現(xiàn)為工形截面結(jié)構(gòu)的形式，其具有帶有腹板附件114的腹板112。如圖3B進一步所示，腹板112可以包括用來穩(wěn)定腹板112的腹板芯元件112b (例如，蜂窩狀芯元件)。如圖3B進一步所示，腹板附件114可以包括腹板附接條狀凸緣114b。該腹板附接條狀凸緣114b被優(yōu)選附連到集成夾層面板62的密集包80上。
[0068]圖3D是圖3B中的圓圈3D的放大橫截面圖的圖示。如圖3D所示，第二翼梁構(gòu)形40b的腹板附件114 (例如呈現(xiàn)為腹板附接條狀凸緣114b的形式)可以通過形成腹板附接條狀凸緣114b和密集包80之間的結(jié)合線116b的結(jié)合元件116被結(jié)合到密集包80 (包括一種類型的翼梁蓋108)上。圖3D進一步示出了面片材70和鄰近密集包80的芯部66。腹板112 (例如呈現(xiàn)為腹板芯元件112b的形式)可以進一步包括具有夾有腹板芯元件112b的一個或多個腹板面片材120b的腹板夾層結(jié)構(gòu)118b。
[0069]如圖3B進一步所示，第三翼梁構(gòu)形40c可以呈現(xiàn)為C形截面結(jié)構(gòu)的形式，其具有帶有腹板附件114的腹板120。如圖3B進一步所示，腹板112可以包括腹板主體元件112c。如圖3B進一步所示，腹板附件114可以包括腹板附接端部114c。該腹板附接端部114c被優(yōu)選附連到集成夾層面板62的密集包80上。
[0070]圖3E是圖3B中的圓圈3E的放大橫截面圖的圖示。如圖3E所示，第三翼梁構(gòu)形40c的腹板附件114 (例如呈現(xiàn)為腹板附接端部114c的形式)可以通過形成腹板附接端部114c和密集包80之間的結(jié)合線116c的結(jié)合元件116被結(jié)合到密集包80 (包括一種類型的翼梁蓋108)上。圖3E進一步示出了面片材70和鄰近密集包80的芯部66。
[0071 ] 如上所述，對于集成夾層面板62，多個密集包80可以與面片材70成一體并結(jié)合到面片材70上，該面片材70夾有一個或多個芯部66 (參見圖3A)和相鄰密集包80 (參見圖3A)。圖4-10是將翼梁40接合到密集包80上并且可以與本發(fā)明的箱式結(jié)構(gòu)12的實施例一起使用的翼梁圍攏接頭的各種實施例的圖示。
[0072]圖4是本發(fā)明的翼梁圍攏接頭130a的第一實施例的局部橫截面圖的圖示。圖4示出了密集包80、外部面片材72、內(nèi)部面片材74和芯部66。圖4進一步示出了具有第一翼梁圍攏附連角度106a和第二翼梁圍攏附連角度106b的翼梁40的填充物部分128 (例如，軟層壓板)。圖4所示的翼梁圍攏接頭130a位于內(nèi)部部分132處，并在沿著內(nèi)部面片材74的結(jié)合線134處將翼梁40的填充物部分128接合到密集包80上。翼梁圍攏接頭130a在組裝期間使用單獨的角度136來用作翼梁40的填充物部分128的向前位置止動件。該實施例可以具有允許翼梁40自定位的有利特征。
[0073]圖5是本發(fā)明的翼梁圍攏接頭130b的第二實施例的局部橫截面圖的圖示。圖5示出了密集包80、外部面片材72、內(nèi)部面片材74和芯部66。圖5進一步示出了翼梁40的填充物部分128 (例如，軟層壓板)，其中翼梁40呈現(xiàn)為中間翼梁46的形式。圖5進一步示出了第一翼梁圍攏附連角度106a和第二翼梁圍攏附連角度106b。圖5所示的翼梁圍攏接頭130b被附連在密集包80上的中心部分138處。該實施例可以具有將翼梁40的填充物部分128置于密集包80的中心處的有利特征，這可以減少由于密集包80的任何離面運動而導致的外部面片材72和內(nèi)部面片材74中的反作用負荷。
[0074]圖6是本發(fā)明的翼梁圍攏接頭130c的第三實施例的局部橫截面圖的圖示。圖6示出了劃分成密集包節(jié)段80a、80b的密集包80，并示出了外部面片材72、內(nèi)部面片材74和芯部66。圖6進一步示出了翼梁40的填充物部分128 (例如，軟層壓板)，該填充物部分具有方形邊緣142并具有包括第一翼梁面片材100和第二翼梁面片材102的夾層構(gòu)形。圖6所示的翼梁圍攏接頭130c是分開的密集包類型并且具有分別在密集包部分140a、140b處被包含在密集包108內(nèi)的第一翼梁圍攏附連角度106a和第二翼梁圍攏附連角度106b。另夕卜，第一翼梁圍攏附連角度106a和第二翼梁圍攏附連角度106b可以是錐形的并且不需要是完整的長度。優(yōu)選地，第一翼梁圍攏附連角度106a盡可能地靠近內(nèi)部面片材74。該實施例可以具有促進負荷再分布的有利特征。
[0075]圖7是本發(fā)明的翼梁圍攏接頭130d的第四實施例的局部橫截面圖的圖示。圖7示出了密集包80、外部面片材72、具有不連續(xù)部分144的內(nèi)部面片材74以及芯部66。圖7進一步示出了翼梁40的填充物部分128(例如，軟層壓板)，該填充物部分具有方形邊緣142并且具有第一翼梁圍攏附連角度106a和第二翼梁圍攏附連角度106b。圖7所示的翼梁圍攏接頭130d是分開的密集包類型并且位于密集包80的中心處。如圖7所示，第一翼梁圍攏附連角度106a在中心附接部分146a處被附連并置于密集包80的中心處，而第二翼梁圍攏附連角度106b在中心附接部分146b處被附連并置于密集包80的中心處。該實施例可以具有允許支撐翼梁圍攏附連角度106a、106b的有利特征。
[0076]圖8是本發(fā)明的翼梁圍攏接頭130e的第五實施例的局部橫截面圖的圖示。圖8示出了劃分成密集包節(jié)段80a、80b的密集包80，并示出了外部面片材72、內(nèi)部面片材74和芯部66。圖8進一步示出了具有第一翼梁面片材100和第二翼梁面片材102的翼梁40的填充物部分128 (例如，軟層壓板)。圖8所示的翼梁圍攏接頭130e是分開的密集包類型并且具有共同在外部部分148的外側(cè)上的第一翼梁圍攏附連角度106a和第二翼梁圍攏附連角度106b。該實施例可以具有以下有利特征:具有簡單的較不復雜的兩片式密集包設(shè)計。
[0077]圖9是本發(fā)明的翼梁圍攏接頭130f的第六實施例的局部橫截面圖的圖示。圖9示出了劃分成密集包節(jié)段80a、80b的密集包80，并示出了外部面片材72、內(nèi)部面片材74和芯部66。圖9進一步示出了具有第一翼梁面片材100和第二翼梁面片材102的翼梁40的填充物部分128 (例如，軟層壓板)。圖9所示的翼梁圍攏接頭130f是分開的密集包類型，并且第一翼梁圍攏附連角度106a是由外部面片材72形成的并附連在第一外部附接部分150處。第二翼梁圍攏附連角度106b保持分開并附連在第二外部附接部分152處。該實施例可以具有以下有利特征:具有減少的零件數(shù)量(因為只需要一個單獨的翼梁圍攏附連角度)，并且還具有簡單的較不復雜的兩片式密集包設(shè)計。
[0078]圖10是本發(fā)明的翼梁圍攏接頭130g的第七實施例的局部橫截面圖的圖示。圖10示出了具有夾有密集包80的面片材70(優(yōu)選為復合蒙皮面片材，例如呈現(xiàn)為外部面片材72和內(nèi)部面片材74的形式)的集成夾層面板62，其中密集包80包括一種類型的翼梁蓋108。圖10進一步示出了具有包括夾在至少兩個翼梁面片材98(例如呈現(xiàn)為第一翼梁面片材100和第二翼梁面片材102的形式)之間的芯部66 (例如，蜂窩狀芯68)的翼梁夾層結(jié)構(gòu)97的翼梁40。如圖10所示，每個翼梁面片材98可以優(yōu)選具有由基本準各向同性復合帶層壓板87組成的翼梁面片材復合層板疊層103。如圖10進一步所示，翼梁圍攏接頭130g具有附連到第一翼梁面片材100并且也附連到內(nèi)部面片材74上的第一翼梁圍攏附連角度106a。如圖10進一步所示，翼梁圍攏接頭130g具有附連到第二翼梁面片材102并且也附連到內(nèi)部面片材74上的第二翼梁圍攏附連角度106b。如圖10進一步所示，翼梁圍攏通道104被定位在第一翼梁面片材100、第二翼梁面片材102和內(nèi)部面片材74之間并且附連到這三者上。在制造箱式結(jié)構(gòu)12或?qū)涫浇Y(jié)構(gòu)12的組成部件期間的某一時間點處，可以形成翼梁圍攏通道104和內(nèi)部面片材74之間的間隙部分154a、154b，并且可以用粘合劑填充所述間隙部分。該實施例可以具以下有利特征:具有用有助于穩(wěn)定翼梁40和密集包80的翼梁夾層結(jié)構(gòu)97構(gòu)造的翼梁40。
[0079]在本發(fā)明的另一實施例中，提供一種具有用于承載負荷的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)12 (參見圖1A)的飛行器10 (參見圖1A)。飛行器10包括具有第一尖端16 (參見圖1A)和第二尖端18 (參見圖1A)的翼型框架14 (參見圖1A)。飛行器10進一步包括附連到翼型框架14上的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)12。結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)12包括從翼型框架14的第一尖端16到第二尖端18連續(xù)的上部和下部復合集成夾層面板62 (參見圖2B)。集成夾層面板62具有夾有一個或多個芯部66 (參見圖2B)和在軸向上定向的相鄰密集包80 (參見圖2B)的面片材70 (參見圖2B)。由于集成夾層面板62和翼梁腹板112使硬的軸向剛性密集包80完全穩(wěn)定，因此每個集成夾層面板62優(yōu)選具有增加的面板剛度比。
[0080]結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)12進一步包括多個翼梁40(參見圖3A)。如圖3A所示，每個翼梁40包括腹板112和腹板附件114，并且每個翼梁40具有在軸向上的翼梁長度。如圖3A進一步所示，多個翼梁40優(yōu)選通過位于密集包80處的腹板附件114被連接到集成夾層面板62上。面片材70被配置為主要承載剪切方向的扭轉(zhuǎn)和壓力負荷而不承載顯著的軸向負荷。每個面片材70具有基本由偏置取向?qū)影?6 (參見圖2B)組成并且優(yōu)選由具有以正或負四十五度(±45° )取向的纖維的偏置取向?qū)影?6組成的面片材復合層板疊層76。該面片材復合層板疊層76被設(shè)計成使得面片材70能夠主要提供連續(xù)的扭轉(zhuǎn)、剪切和壓力負荷路徑。
[0081]密集包80被配置為承載在軸向張力和壓縮負荷下的所有顯著的箱彎曲。每個密集包80優(yōu)選具有包括由以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向?qū)影?5 (參見圖2B)組成的基本正交的單向復合帶層壓板的密集包復合層板疊層82 (參見圖2B)。密集包復合層板疊層82被設(shè)計成使得密集包80能夠提供所有顯著連續(xù)的彎曲和軸向負荷路徑。
[0082]如圖1B所示，飛行器10 (參見圖1A)的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)12可以進一步包括結(jié)合到并設(shè)置在從翼型框架14的第一尖端16到第二尖端18的集成夾層面板62之間的多個穩(wěn)定肋48。如圖1B進一步所示，多個翼梁40優(yōu)選包括前翼梁42、后翼梁44和中間翼梁46。
[0083]在本發(fā)明的另一實施例中，提供一種用于例如飛機的飛行器10 (參見圖1A)的運輸機翼結(jié)構(gòu)13 (參見圖1A)或穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)24 (參見圖1A)。運輸機翼結(jié)構(gòu)13優(yōu)選包括具有第一尖端16 (參見圖1A)和第二尖端18 (參見圖1A)的翼型框架14 (參見圖1A)。穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)24優(yōu)選包括具有第一尖端16a (參見圖1A)和第二尖端18a (參見圖1A)的翼型框架14a(參見圖1)。運輸機翼結(jié)構(gòu)13進一步包括附連到翼型框架14上的運輸翼箱12a(參見圖1A)。穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)24進一步包括附連到翼型框架14a上的穩(wěn)定器箱式結(jié)構(gòu)12b (參見圖 1A)。
[0084]運輸翼箱12a或穩(wěn)定器箱式結(jié)構(gòu)12b包括從翼型框架14、14a的第一尖端16、16a到第二尖端18、18a連續(xù)的一對集成夾層面板62(參見圖1B)。如圖2B所示，并且如上面所討論，每個集成夾層面板62包括面片材70(參見圖2B)，例如，夾有一個或多個芯部66和在軸向上定向的相鄰密集包80的復合蒙皮面片材。如上面所詳細討論和圖2B所示，在一個實施例中，每個面片材70具有基本由偏置取向?qū)影?6組成并且優(yōu)選由具有以正或負四十五度(±45° )或大約正或負四十五度(±45° )取向的纖維的偏置取向?qū)影?6組成的面片材復合層板疊層76。在另一個實施例中，更優(yōu)選地，該面片材復合層板疊層76可以包括:具有以正或負四十五度(±45° )或大約正或負四十五度(±45° )取向的纖維的70%-80%偏置取向?qū)影?6 ;具有以九十度(90° )或大約九十度(90° )取向的纖維的10%-20%層板；以及具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的0%-20%單向?qū)影?5 (參見圖2B)。最優(yōu)選地，該面片材復合層板疊層76可以包括:具有以正或負四十五度(±45° )或大約正或負四十五度(±45° )取向的纖維的80%偏置取向?qū)影?6 ;具有以九十度(90° )或大約九十度(90° )取向的纖維的10%層板；以及具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的10%單向?qū)影?5。面片材70被配置為主要承載剪切方向的扭轉(zhuǎn)和壓力負荷而不承載顯著的軸向負荷。面片材復合層板疊層76被優(yōu)選設(shè)計成使得面片材70能夠僅提供橫跨箱式結(jié)構(gòu)12和橫跨運輸機翼結(jié)構(gòu)13或穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)24的連續(xù)的扭轉(zhuǎn)、剪切和壓力負荷路徑28 (參見圖1A)。
[0085]每個集成夾層面板62進一步包括鄰近一個或多個芯部66并優(yōu)選通過結(jié)合接合到面片材70并與面片材70成一體的密集包80。如上面所詳細討論和圖2B所示，在一個實施例中，每個密集包80優(yōu)選具有密集包復合層板疊層82，該密集包復合層板疊層82由基本正交的單向復合帶層壓板84組成，該復合帶層壓板84由具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的單向?qū)影?5組成。如本文所用，“大約零度(0° )”指的是從零度(0° )至十度(10° )的范圍。在另一個實施例中，更優(yōu)選地，密集包復合層板疊層82可以包括:由具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的單向?qū)影?5組成的70%-100%基本正交的單向復合帶層壓板84;具有在正或負五十度(±50° )至正或負七十五度(±75° )的取向范圍內(nèi)取向并優(yōu)選以正或負六十五度(±65° )取向的纖維的0%-25%偏置取向?qū)影?6;以及具有以九十度(90° )取向的纖維的0%-10%層板。最優(yōu)選地，密集包復合層板疊層82可以包括:具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的80%基本正交的單向?qū)影?；具有在正或負五十?±50° )至正或負七十五度(±75° )的取向范圍內(nèi)取向并優(yōu)選以正或負六十五度(±65° )取向的纖維的20%偏置取向?qū)影?；以及具有以九十?90° )取向的纖維的0%層板。密集包80被配置為承載在軸向張力和壓縮負荷下的所有顯著的箱彎曲。密集包復合層板疊層82被設(shè)計成使得密集包80能夠提供橫跨箱式結(jié)構(gòu)12和橫跨運輸機翼結(jié)構(gòu)13或穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)24的連續(xù)的彎曲和軸向負荷路徑28(參見圖1A)，并且優(yōu)選提供所有顯著連續(xù)的彎曲和軸向負荷路徑28。密集包80優(yōu)選在翼型框架14 (參見圖1A)的第一尖端16 (參見圖1A)和第二尖端18 (參見圖1A)之間是連續(xù)的。
[0086]如圖1B、圖2A所示，運輸翼箱12a或穩(wěn)定器箱式結(jié)構(gòu)12b進一步包括優(yōu)選結(jié)合到并設(shè)置在從翼型框架14、14a的第一尖端16、16a到第二尖端18、18a的一對集成夾層面板62之間的多個翼梁40和穩(wěn)定肋48。如圖1B所示，多個翼梁40優(yōu)選包括前翼梁42、后翼梁44和中間翼梁46。每個集成夾層面板62優(yōu)選通過夾層結(jié)構(gòu)來穩(wěn)定，并且由于集成夾層面板62和翼梁腹板112使硬的軸向剛性密集包80完全穩(wěn)定，因此每個集成夾層面板62具有增加的面板剛度比。優(yōu)選地，面片材70是軟的，密集包80是硬的且軸向剛性的。
[0087]如上面所詳細討論，多個翼梁40中的每一個可以具有翼梁夾層結(jié)構(gòu)97 (參見圖10)。飛機機翼12a或穩(wěn)定器箱式結(jié)構(gòu)12b可以進一步包括一個或多個損壞制動元件92(參見圖2B)。一個或多個損壞制動元件92可以包括一個或多個機械緊固件94。一個或多個損壞制動元件92可以被配置為將多個穩(wěn)定肋48固定到每個集成夾層面板62上，可以被配置為將多個翼梁40固定到每個集成夾層面板62上，或者可以被配置為將多個翼梁40和多個穩(wěn)定肋48固定到每個集成夾層面板62上。
[0088]圖11是本發(fā)明的飛機制造和檢修方法200的實施例的流程圖的圖示。圖12是飛機220的功能框圖的圖示。參照圖11-12，本發(fā)明的實施例可以在圖11所示的飛機制造和檢修方法200以及圖12所示的飛機220的背景下進行描述。在預生產(chǎn)期間，示例性飛機制造和檢修方法200可以包括飛機220的規(guī)格和設(shè)計202以及材料采購204。在生產(chǎn)期間，進行飛機220的部件和子組件制造206和系統(tǒng)集成208。此后，飛機220可以經(jīng)歷認證和交付210以便投入使用212中。在由客戶投入使用中212時，飛機220被安排進行日常維護和檢修214 (其還可以包括修改、重新配置、翻新等)。
[0089]飛機制造和檢修方法200的每個過程可以由系統(tǒng)集成商、第三方和/或操作者(例如，客戶)來執(zhí)行或?qū)嵤?。為了本說明書的目的，系統(tǒng)集成商可以包括但不限于任何數(shù)量的飛機制造商和主系統(tǒng)分包商；第三方可以包括但不限于任何數(shù)量的賣主、分包商和供應商；而操作者可以是航空公司、租賃公司、軍事實體、服務組織等。
[0090]如圖12所示，由示例性飛機制造和檢修方法200生產(chǎn)的飛機220可以包括具有多個高級系統(tǒng)224的機身222和內(nèi)部226。高級系統(tǒng)224的示例可以包括推進系統(tǒng)228、電氣系統(tǒng)230、液壓系統(tǒng)232和環(huán)境系統(tǒng)234中的一個或多個。可以包括任何數(shù)量的其它系統(tǒng)。盡管示出了航空航天的示例，但本發(fā)明的原理可以應用于其它產(chǎn)業(yè)(例如，汽車工業(yè))。
[0091]可以在飛機制造和檢修方法200的任何一個或多個階段期間采用本文所體現(xiàn)的方法和結(jié)構(gòu)。例如，對應于部件或子組件制造206的部件或子組件可以以類似于當飛機220在使用中212時生產(chǎn)的部件或子組件的方式來加工或制造。另外，在部件和子組件制造206以及系統(tǒng)集成208期間，通過例如充分加快飛機220的裝配或降低飛機220的成本，可以使用一個或多個裝置實施例、方法實施例或其組合。類似地，當飛機220在使用中212時可以使用一個或多個裝置實施例、方法實施例或其組合，例如但不限于日常維護和檢修214。
[0092]在本發(fā)明的另一個實施例中，提供一種制造用于飛行器10 (參見圖1A)的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)12 (參見圖1A)的方法300。圖13是示出本發(fā)明的方法300的實施例的流程圖的圖示。如圖13所示，方法300包括步驟302:形成一對集成夾層面板62 (參見圖2B)。如圖13所示，方法300進一步包括步驟304:通過將芯部66 (參見圖2B)夾在至少兩個面片材70 (參見圖2B)之間而加工復合蒙皮64 (參見圖2B)來形成每個集成夾層面板62。優(yōu)選地，面片材70是復合蒙皮面片材。
[0093]如圖13所示，方法300進一步包括步驟306:通過鋪設(shè)面片材復合層板疊層76(參見圖2B)來形成每個面片材70 (例如呈現(xiàn)為復合蒙皮面片材的形式)，該面片材復合層板疊層76基本由偏置取向?qū)影?6 (參見圖2B)組成，并且優(yōu)選由具有以正或負四十五度(±45° )或大約正或負四十五度(±45° )取向的纖維的偏置取向?qū)影?6組成，并且將面片材復合層板疊層76設(shè)計成使得復合蒙皮64能夠提供橫跨結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)12的連續(xù)的扭轉(zhuǎn)、剪切和壓力負荷路徑28 (參見圖1A)。形成每個面片材70 (例如呈現(xiàn)為復合蒙皮面片材的形式)的步驟306優(yōu)選進一步包括鋪設(shè)面片材復合層板疊層76，該面片材復合層板疊層76包括:具有以正或負四十五度(±45° )或大約正或負四十五度(±45° 45° )取向的纖維的70%-80%偏置取向?qū)影?6 (參見圖2B);具有以九十度(90° )或大約九十度(90° )取向的纖維的10%_20%層板；以及具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的0%-20%單向?qū)影?5 (參見圖2B)。[0094]如圖13所示，方法300進一步包括利用將多個密集包80 (參見圖2B)接合到復合蒙皮64上的步驟308來形成每個集成夾層面板62。如圖13所示，方法300進一步包括步驟310:通過鋪設(shè)由基本正交的單向復合帶層壓板84 (參見圖2B)組成的密集包復合層板疊層82 (參見圖2B)來形成每個密集包80，并且將密集包復合層板疊層82設(shè)計成使得密集包80能夠提供橫跨結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)12的連續(xù)的彎曲和軸向負荷路徑28 (參見圖1A)，并且優(yōu)選地提供橫跨結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)12的所有顯著連續(xù)的彎曲和軸向負荷路徑28。形成每個密集包80的步驟310優(yōu)選進一步包括鋪設(shè)密集包復合層板疊層82，該密集包復合層板疊層82包括:具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的70%-100%基本正交的單向?qū)影?5 (參見圖2B);具有在正或負五十度(±50° )至正或負七十五度(±75° )的取向范圍內(nèi)取向的纖維的0%-25%偏置取向?qū)影?6 ;以及具有以九十度(90° )取向的纖維的0%-10% 層板。
[0095]如圖13所示，方法300進一步包括步驟312:將多個翼梁40 (參見圖2A)和穩(wěn)定肋48 (參見圖2A)結(jié)合在一對集成夾層面板62之間以形成用于飛行器10 (參見圖1A)的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)12。結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)12優(yōu)選具有整體式構(gòu)形26(參見圖1)。該對集成夾層面板62優(yōu)選從翼型框架14 (參見圖1A)的第一尖端16 (參見圖1A)到第二尖端18 (參見圖1A)是連續(xù)的，其中結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)12附連到飛行器10的該翼型框架14上。將多個翼梁40(參見圖2A)和穩(wěn)定肋48結(jié)合在該對集成夾層面板62之間的步驟312可以進一步包括:形成一個或多個翼梁圍攏接頭130a?130g (參見圖4-10)以將多個翼梁40結(jié)合到每個集成夾層面板62的翼梁蓋80 (參見圖4-10)上。
[0096]如圖13所示，方法300可以進一步包括可選步驟314:利用翼梁夾層構(gòu)形97 (參見圖10)來加工多個翼梁40。翼梁夾層構(gòu)形97可以通過將芯部66夾在至少兩個翼梁面片材98 (參見圖10)之間來形成，每個翼梁面片材98通過鋪設(shè)由基本準各向同性復合帶層壓板87 (參見圖10)組成的翼梁面片材復合層板疊層103 (參見圖10)來形成。方法300可以進一步包括以下可選步驟:通過將芯部66 (參見圖10)夾在至少兩個面片材如翼肋面片材(未示出)之間，以類似于翼梁夾層構(gòu)形97 (參見圖10)的夾層構(gòu)形加工多個穩(wěn)定肋48，其中每個翼肋面片材可以通過鋪設(shè)翼肋面片材復合層板疊層(未示出)來形成，該翼肋面片材復合層板疊層由類似于多個翼梁40的翼梁面片材復合層板疊層103 (參見圖10)的基本準各向同性復合帶層壓板87 (參見圖10)的基本準各向同性復合帶層壓板組成。
[0097]如圖13所示，方法300可以進一步包括可選步驟316:用結(jié)合元件88(參見圖2B)補充性地將多個翼梁40和穩(wěn)定肋48結(jié)合到該對集成夾層面板62上。結(jié)合元件88優(yōu)選包括粘合材料90 (參見圖2B)或另一合適的結(jié)合元件。
[0098]如圖13所示，方法300可以進一步包括可選步驟318:用一個或多個損壞制動元件92 (參見圖2B)將多個翼梁40和穩(wěn)定肋48固定到每個集成夾層面板62上。損壞制動元件92優(yōu)選包括一個或多個機械緊固件94 (參見圖2B)。方法300可以進一步包括通過將緊固件156定位在箱式結(jié)構(gòu)邊界158 (參見圖1A)的外部來減少結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)12上的緊固件156 (參見圖1A)的數(shù)目，由此降低結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)12遭受雷擊的風險。
[0099]箱式結(jié)構(gòu)12 (例如，結(jié)合箱式結(jié)構(gòu))及其制造方法300的公開的實施例與現(xiàn)有的翼箱結(jié)構(gòu)和方法相比可以提供顯著減少的零件數(shù)量、制造成本、重量和流動時間(flow-time)。重量的減少可以允許飛機性能的增加，這可能導致給定的飛行軌跡需要較少的燃料。利用較少的燃料可以減少運行成本，并且可以通過減小運輸過程中的碳足跡來對環(huán)境造成較小的影響。流動時間的減少可以允許增加吞吐量和降低庫存成本。
[0100]另外，箱式結(jié)構(gòu)12及其制造方法300的公開的實施例提供了一種具有連續(xù)的集成夾層面板62 (參見圖1B)的尖端到尖端的運輸機翼箱式結(jié)構(gòu)12a (參見圖1A)或穩(wěn)定器箱式結(jié)構(gòu)12b (參見圖1A)，該集成夾層面板62具有夾有一個或多個芯部66和在軸向上定向的相鄰密集包80的面片材70。箱式結(jié)構(gòu)12優(yōu)選具有整體式構(gòu)形26 (參見圖1A)，該構(gòu)形具有增加的蒙皮面板剛度比(具有如包括一種類型的翼梁蓋的硬密集包的軟面片材如復合蒙皮面片材)。與現(xiàn)有翼箱設(shè)計的三件式結(jié)構(gòu)相比，單件整體式構(gòu)形26提供了單個單件結(jié)構(gòu)(尖端至尖端對比接合到飛行器10的機身上的外側(cè)機翼左側(cè)和右側(cè)(參見圖1A))。箱式結(jié)構(gòu)12及其制造方法300的公開的實施例提供了為特定負荷應用特別設(shè)計的層板疊層(例如，軸向堅硬的接近正交的單向帶層壓板疊層)，其被用于承載在軸向張力和壓縮負荷下的所有顯著的箱彎曲的穩(wěn)定密集包80和主要承載在剪切方向的扭轉(zhuǎn)和壓力負荷的軸向軟面片材70。與具有多個縱梁和翼肋的現(xiàn)有翼箱結(jié)構(gòu)相比，優(yōu)選通過需要非常少的穩(wěn)定肋48的夾層結(jié)構(gòu)來整體穩(wěn)定集成夾層面板62。較少的穩(wěn)定肋48可以允許更大的內(nèi)部燃料箱訪問，這可以減少檢修門和支撐結(jié)構(gòu)例如進入開口 110 (參見圖2C)的數(shù)量。
[0101]此外，箱式結(jié)構(gòu)12及其制造方法300的公開的實施例可以向用次級結(jié)合元件88例如用粘合材料90 (參見圖2B)接合的集成夾層面板62提供翼梁40和穩(wěn)定肋48。粘合材料可以替代在現(xiàn)有翼箱結(jié)構(gòu)中可能存在的多個緊固件的使用。用于結(jié)合連接的損壞制動元件92 (參見圖2B)可以由在翼梁40和穩(wěn)定肋48處附連到集成夾層面板62上的機械緊固件94 (參見圖2B)組成。與現(xiàn)有翼箱結(jié)構(gòu)相比，寬間隔的小直徑的損壞制動元件或其它緊固件的數(shù)目可以顯著地減少。根據(jù)本文公開的箱式結(jié)構(gòu)12和方法300，為了電磁的(例如，雷電保護)、安裝的(需要較少的密封以防止?jié)撛诘娜剂闲孤?和制造可用性、可檢修性和可維修性的原因，大多數(shù)緊固件156 (參見圖1A)可以位于箱式結(jié)構(gòu)邊界158的外側(cè)。由于使用穿過集成夾層面板62的較少的緊固件，可以導致防雷風險的降低。此外，多個翼梁40可以用為箱式結(jié)構(gòu)12提供增加的穩(wěn)定性的翼梁夾層結(jié)構(gòu)97 (參見圖10)來形成。
[0102]從以上說明書和相關(guān)附圖給出的教導獲益的與本公開內(nèi)容有關(guān)的領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易想到到本公開內(nèi)容的許多修改和其它實施例。在此描述的實施例是說明性的而不是限制性的或窮盡性的。雖然在此使用了特定的術(shù)語，但是它們只是通用的和描述性的目的，并非出于限制的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于承載負荷的箱式結(jié)構(gòu)，所述箱式結(jié)構(gòu)包括: 上部和下部復合集成夾層面板； 所述集成夾層面板具有夾有一個或多個芯部和在軸向上定向的相鄰密集包的面片材；以及 多個翼梁，每個翼梁包括腹板和腹板附件并且具有在軸向上的翼梁長度，所述多個翼梁通過位于所述密集包處的所述腹板附件連接到所述集成夾層面板； 其中所述面片材被配置為主要承載剪切方向的扭轉(zhuǎn)和壓力負荷而不承載顯著的軸向負荷，并且其中所述密集包被配置為承載在軸向張力和壓縮負荷下的所有顯著的箱彎曲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中每個所述面片材具有基本由偏置取向?qū)影褰M成的面片材復合層板疊層，所述面片材復合層板疊層被設(shè)計成使得所述面片材能夠主要提供連續(xù)的扭轉(zhuǎn)、剪切和壓力負荷路徑。
3.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的結(jié)構(gòu)，其中每個所述面片材具有面片材復合層板疊層，所述面片材復合層板疊層包括:具有以正或負四十五度(±45° )或大約正或負四十五度(±45° )取向的纖維的70%-80%偏置取向?qū)影?；具有以九十?90° )或大約九十度(90° )取向的纖維的1 0%-20%層板；以及具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的0%-20%單向?qū)影濉?br> 4.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的結(jié)構(gòu)，其中每個所述密集包具有密集包復合層板疊層，所述密集包復合層板疊層包括由以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向?qū)影褰M成的基本正交的單向復合帶層壓板，所述密集包復合層板疊層被設(shè)計成使得所述密集包能夠提供所有顯著連續(xù)的彎曲和軸向負荷路徑。
5.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的結(jié)構(gòu)，其中每個所述密集包具有密集包復合層板疊層，所述密集包復合層板疊層包括:具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的70%-100%基本正交的單向?qū)影?；具有在正或負五十?±50° )至正或負七十五度(±75° )的取向范圍內(nèi)取向的纖維的0%-25%偏置取向?qū)影?；以及具有以九十?90° )取向的纖維的0%-10%層板。
6.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的結(jié)構(gòu)，其進一步包括多個穩(wěn)定肋，其中所述多個穩(wěn)定肋和所述多個翼梁被結(jié)合到并設(shè)置在所述集成夾層面板之間以形成結(jié)合的箱式結(jié)構(gòu)，其中每個集成夾層面板是用允許減少設(shè)置在所述集成夾層面板之間的所述多個穩(wěn)定肋的數(shù)目的夾層結(jié)構(gòu)來穩(wěn)定的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)，其進一步包括一個或多個損壞制動元件，所述損壞制動元件包括一個或多個機械緊固件，其中所述一個或多個損壞制動元件被配置為將所述多個穩(wěn)定肋固定到每個集成夾層面板上，被配置為將所述多個翼梁固定到每個集成夾層面板上，或者被配置為將所述多個翼梁和所述多個穩(wěn)定肋固定到每個集成夾層面板上。
8.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的結(jié)構(gòu)，其中所述箱式結(jié)構(gòu)具有整體式構(gòu)形并且包括以下之一:包括飛機翼箱的運輸翼箱；包括水平穩(wěn)定器、垂直穩(wěn)定器、橫尾翼和鴨式翼的穩(wěn)定器箱；旋翼機轉(zhuǎn)子葉片；直升機槳葉；飛行器懸臂結(jié)構(gòu)；飛行器轉(zhuǎn)矩箱式結(jié)構(gòu)；包括風車葉片的風車結(jié)構(gòu)；包括汽車擾流板的汽車結(jié)構(gòu)；以及包括船轉(zhuǎn)子葉片的船舶結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的結(jié)構(gòu)，其中由于所述集成夾層面板和所述翼梁腹板使硬的軸向剛性密集包完全穩(wěn)定，每個集成夾層面板具有增加的面板剛度比。
10.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的結(jié)構(gòu)，其中所述多個翼梁中的每一個具有翼梁夾層結(jié)構(gòu)，所述翼梁夾層結(jié)構(gòu)包括夾在至少兩個翼梁面片材之間的芯部，每個翼梁面片材具有由基本準各向同性復合帶層壓板組成的翼梁面片材復合層板疊層。
11.一種制造用于飛行器的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括以下步驟:形成一對集成夾層面板，每個面板通過如下步驟形成: 通過將芯部夾在至少兩個復合面片材之間來加工復合蒙皮，每個復合面片材通過鋪設(shè)基本由偏置取向?qū)影褰M成的面片材復合層板疊層來形成，并將所述面片材復合層板疊層設(shè)計成使得所述復合蒙皮能夠提供連續(xù)的扭轉(zhuǎn)、剪切和壓力負荷路徑；以及 將多個密集包接合到所述復合蒙皮上，每個密集包通過鋪設(shè)由基本正交的單向復合帶層壓板組成的密集包復合層板疊層來形成，并將所述密集包復合層板疊層設(shè)計成使得所述密集包能夠提供連續(xù)的彎曲和軸向負荷路徑；以及 將多個翼梁和穩(wěn)定肋結(jié)合在該對集成夾層面板之間以形成用于飛行器的結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)，所述結(jié)合箱式結(jié)構(gòu)具有整體式構(gòu)形。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中形成每個復合面片材進一步包括鋪設(shè)所述面片材復合層板疊層，所述面片材復合層板疊層包括:具有以正或負四十五度(±45° )或大約正或負四十五度(±45° )取向的纖維的70%-80%偏置取向?qū)影?；具有以九十?90° )或大約九十度(90° )取向的纖維的10%-20%層板；以及具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的0%-20%單向?qū)影濉?br> 13.根據(jù)權(quán)利要求11-12所述的方法，其中形成每個密集包進一步包括鋪設(shè)所述密集包復合層板疊層，所述密集包復合層板疊層包括:具有以零度(0° )或大約零度(0° )取向的單向纖維的70%-100%基本正交的單向?qū)影澹痪哂性谡蜇撐迨?±50° )至正或負七十五度(±75° )的取向范圍內(nèi)取向的纖維的0%-25%偏置取向?qū)影?；以及具有以九十?90° )取向的纖維的0%-10%層板。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13所述的方法，其中將所述多個翼梁和穩(wěn)定肋結(jié)合在該對集成夾層面板之間進一步包括用包括粘合材料的結(jié)合元件補充性地將所述多個翼梁和穩(wěn)定肋結(jié)合到該對集成夾層面板上。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14所述的方法，其進一步包括通過將芯部夾在至少兩個翼梁面片材之間來將所述多個翼梁加工成翼梁夾層結(jié)構(gòu)，每個翼梁面片材是通過鋪設(shè)由基本準各向同性復合帶層壓板組成的翼梁面片材復合層板疊層形成的。
【文檔編號】B64C1/08GK103963956SQ201410035502
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月26日
【發(fā)明者】J·L·馬科, P·S·努德曼, S·T·布朗, W·G·羅埃斯埃萊爾, T·K·伊索穆拉, W·N·韋斯特雷 申請人:波音公司