專利名稱：機翼面板結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛機、飛行器等，更特別涉及用于飛機或飛行器的機翼面板 結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
飛行器結(jié)構(gòu)諸如機身、機翼和其他部件重量應當盡可能輕，但是還能承 載正常操作過程中的預期載荷和應力。此外，所述結(jié)構(gòu)需要具備使空氣阻力 最小的尺寸和形狀，以提升操作效率并節(jié)省燃料。為了使空氣阻力最小，外 側(cè)機翼區(qū)段和面板具有非常淺的深度或者低矮的輪廓，但是還必須能承載較 高的載荷。較淺的深度可能限制觸及機翼面板內(nèi)側(cè)。常用機翼結(jié)構(gòu)采用連接 到飛行器主蒙皮的翼梁來增加剛性。翼梁可能需要額外的深度，這樣會增大 空氣阻力。此外，翼梁為單獨的部件，必須粘結(jié)或螺栓連接到主蒙皮，這樣 更可能增加設計和制造成本。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式， 一種用于飛行器或類似物的面板結(jié)構(gòu)可以 包括具有預定厚度的外層材料。芯部結(jié)構(gòu)可以設置在外層材料的至少一部分 上。內(nèi)層材料可以設置在至少芯部結(jié)構(gòu)上。內(nèi)層材料可以為小于外層材料預 定厚度的選定厚度。根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式， 一種用于飛行器或類似物的機翼面板結(jié) 構(gòu)包括具有預定厚度的外層材料。芯部結(jié)構(gòu)可以設置在外層材料的至少一部 分上。內(nèi)層材料可以形成在至少芯部結(jié)構(gòu)上。加強件可以設置在外層的另一 部分上，且支撐肋可以設置在加強件和包括芯部結(jié)構(gòu)和內(nèi)層材料的組件之間 的外層材料上。根據(jù)本發(fā)明的另 一種實施方式， 一種飛行器包括機身和從機身延伸的機 翼。機翼可以包括多個機翼面板結(jié)構(gòu)。每個機翼面板結(jié)構(gòu)可以包括具有預定 厚度的外層材料。芯部結(jié)構(gòu)可以設置在外層材料的至少一部分上。內(nèi)層材料6可以設置在至少芯部結(jié)構(gòu)上。內(nèi)層材料可以為小于外層材料預定厚度的選定厚度。根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式， 一種制作機翼面板結(jié)構(gòu)的方法，包括 形成具有預定厚度的外層材料；和將芯部結(jié)構(gòu)設置在外層材料的至少一部分 上。所述方法還包括形成內(nèi)層材料，內(nèi)層材料設置在至少芯部結(jié)構(gòu)上，其中 內(nèi)層材料具有小于外層材料預定厚度的選定厚度。在結(jié)合附圖審視以下本發(fā)明非限制性的詳細說明時，由權(quán)利要求書單獨 限定的本發(fā)明的其他方面和特征，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說更為直白。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的機翼面板結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖； 圖2是圖1所示機翼面板結(jié)構(gòu)沿著線2-2切開的截面圖； 圖3是圖l所示機翼面板結(jié)構(gòu)沿著線3-3切開的截面圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施方式用來制作機翼面板結(jié)構(gòu)的方法的示例流程 圖；和圖5是包括根據(jù)本發(fā)明實施方式的機翼面板結(jié)構(gòu)的飛行器的示例圖。
具體實施方式
實施方式以下的詳細說明參照了附圖，附圖示出了本發(fā)明的具體實施方 式。具有不同結(jié)構(gòu)和操作的其他實施方式并不脫離本發(fā)明的范圍。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的機翼面板結(jié)構(gòu)100的側(cè)視圖。機翼面板機 構(gòu)100可以用于飛機、飛行器等的機翼。同時參照圖2，圖2是圖1所示機 翼面板結(jié)構(gòu)沿著線2-2切開的截面圖。機翼面板結(jié)構(gòu)100可以包括預定厚度 "T，，的外層材料102。外層102可以包括一種結(jié)構(gòu)以主要支撐或承載機翼 載荷的大部分。因此，外層102材料可以包括多層片材料。材料可以包括多 條單向環(huán)氧帶材層片或類似材料，以提供一種結(jié)構(gòu)來主要支撐包含機翼面板 結(jié)構(gòu)100的機翼上的任何載荷。外層102的多層片材料可以固結(jié)并處理到較 之機翼面板結(jié)構(gòu)其他部件更高的強度規(guī)格。更高的強度規(guī)格通常涉及在約 300到約400華氏度的溫度區(qū)間以及約80到約100psi的壓力區(qū)間內(nèi)固結(jié)。 因此，外層102的多層片材料可以在敷設或形成機翼面板結(jié)構(gòu)100的其他部 件之前固結(jié)和處理。在以下更為詳細說明的本發(fā)明的另一個實施方式中，全部的機翼面板機構(gòu)100可以組裝然后固結(jié)到更高的強度規(guī)格。機翼面板結(jié)構(gòu)100還可以包括設置或敷設在外層102至少一部分106上 的芯部結(jié)構(gòu)104。芯部結(jié)構(gòu)104可以是蜂巢類型的結(jié)構(gòu)或者類似的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)， 從而加強外層102，同時允許機翼的這一部分的輪廓最小以減小空氣阻力， 但是強度最大。芯部104的蜂巢類型的結(jié)構(gòu)可以是^t空領(lǐng)域已知的復合材料 或類似材料。機翼面板結(jié)構(gòu)IOO還可以包括設置或形成在外層102上的玻璃纖維、鈦、 鋁、銅或者其他無損檢測(NDI)反射材料或類似材料制成的層108。 NDI 反射材料制成的層108可以方便檢查機翼面板結(jié)構(gòu)，諸如確認層102內(nèi)的多 個層片的完整性以及機翼面板100的其他重要結(jié)構(gòu)特性。內(nèi)層IIO材料可以敷設或形成在至少芯部結(jié)構(gòu)104上。如圖1所示，內(nèi) 層還可以敷設在外層102上或NDI反射材料層108上。內(nèi)層IIO可以包括多 個織物層片。多個織物層片可以是航空級碳纖維織物或類似材料。內(nèi)層110 或多個織物層片可以在約200到約300華氏度的溫度區(qū)間和約40到約50psi 的壓力區(qū)間內(nèi)處理。如圖2最佳示出，內(nèi)層IIO可以具有小于外層102材料 預定厚度"T，，的選定厚度"t"。如前所述，希望外層102主要支撐機翼載 荷。具有較少層片材料的內(nèi)層IIO降低機翼面板IOO的重量和制造成本。外 層102層片材料可以借助自動化機器鋪設。內(nèi)層IIO層片可以用手和機器鋪 設。一并參照圖3，圖3是圖1所示機翼面板機構(gòu)100沿著線條切開的截面 圖。機翼面板結(jié)構(gòu)IOO還可以包括加強件112。加強件112形成或敷設在外 層102或NDI層108上，位于機翼面板100的另一部分114上。機翼面板 100的部分106可以位于機翼外側(cè)部分，這里希望機翼輪廓較'J、一些，以減 少空氣阻力但是仍然提供足夠的強度來處理任何超過預期機翼載荷的部分。 另一部分U4可以位于機翼內(nèi)側(cè)部分，這里希望機翼輪廓較大。加強件ll2 可以為'T，形截面加強件、"T"形截面加強件或類似結(jié)構(gòu)部件。加強件可是復合材料或其他輕質(zhì)高強度材料。機翼面板結(jié)構(gòu)IOO還可以包括支撐肋116。支撐肋116可以形成或敷設 在外層102材料或NDI層108上。支撐肋116可以設置在加強件112和包括 芯部結(jié)構(gòu)104和內(nèi)層110的組件118之間。支撐肋116可以是復合材料或其 他輕質(zhì)高強度材料。在本發(fā)明的實施方式中，內(nèi)層IIO可以在肋116下面延伸，并且重疊加強件112底部法蘭122的一部分120。肋116可以接合或連 接到內(nèi)層110,并且內(nèi)層110可以在固結(jié)或處理過程中與底部法蘭122的部 分120接合或整體形成。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施方式制作機翼面板結(jié)構(gòu)的方法400的示例流程 圖。方法400可以用來制作圖1所示的機翼面板結(jié)構(gòu)100。在方塊402中， 多個層片材料可以形成或敷設在工具表面或類似物上。如前所述，可以敷設 或形成層片材料來主要支撐或承載機翼載荷的大部分。多個層片才可以借助 自動化機器敷設。多個層片可以是借助自動化帶材鋪設機器等鋪設的韌化單 向環(huán)氧帶材層片或類似帶材層片。在方塊404中，外層片材料可以固結(jié)并處理到高強度規(guī)格。如前所述， 更高的強度規(guī)格涉及在約300到約400華氏度的溫度區(qū)間和約80到約1 OOpsi 的壓力區(qū)間內(nèi)固結(jié)。在本發(fā)明的另一種實施方式中，機翼面板結(jié)構(gòu)基本上完 全組裝，然后可以在一個步驟中固結(jié)和處理，如下所述。在方塊406中，可以形成或敷設玻璃纖維、鈦、鋁、銅或其他NDI反射 材料層，類似于前述。如前所述，芯部結(jié)構(gòu)可以是蜂巢類型的結(jié)構(gòu)或組件，或者其他輕質(zhì)高強度結(jié) 構(gòu)。在方塊410中，可以形成或^設多個內(nèi)層片材料。內(nèi)層片材料可以是選 定數(shù)量的織物層片。如前所述，內(nèi)層片或?qū)涌梢跃哂忻黠@小于外層或?qū)悠?厚度。芯部結(jié)構(gòu)或?qū)悠梢韵薅C翼面板組件的外側(cè)機翼部分，類似于圖1 中的區(qū)段或部分106。在方塊412中，可以形成或敷設翼梁或內(nèi)側(cè)翼梁或加強件。翼梁或加強 件可以為'T形截面或"T，，形截面加強件或翼梁，類似于圖l所示的加強 件或翼梁112或者其他支撐結(jié)構(gòu)。在方塊414中，可以固結(jié)并處理機翼面板的最終組件。在外層片之后增 加芯部結(jié)構(gòu)和內(nèi)織物層片允許最終組件處理到較低的制造規(guī)格，這樣允許內(nèi) 織物較之外層片更便宜并且限制內(nèi)層片的數(shù)量。在另一種實施方式中，機翼面板結(jié)構(gòu)可以基本上完全組裝，然后在一個 步驟中固結(jié)或處理。在該實施方式中，最終組件可以固結(jié)或處理到更高的強 度規(guī)格。9圖5是包括根據(jù)本發(fā)明實施方式的機翼面板結(jié)構(gòu)502的飛行器500的示 例圖。機翼面板結(jié)構(gòu)502可以具有類似于圖1所示機翼面板結(jié)構(gòu)100的結(jié)構(gòu)。 機翼面板結(jié)構(gòu)502可以形成飛行器500機翼504的一部分。機翼504可以從 飛行器500的機身506延伸。機翼面板結(jié)構(gòu)502并未遵循比例，而僅僅示出 如何將機翼面板結(jié)構(gòu)502用于形成機翼504。機翼可以包括多件這種面板。附圖中的方塊圖示出了系統(tǒng)的架構(gòu)、功能和可能實現(xiàn)的操作以及根據(jù)本 發(fā)明各種實施方式的方法。在這方面，方塊圖中的每一個方塊可以代表模塊、 部件、元件或區(qū)段。還應該在注意，在某些替代實施方式中，顯示在方塊中 的功能可能脫離附圖所示的順序進行。例如，連續(xù)示出的兩個方塊實際上基 本上同時進行，或者一些方塊有時以相反的順序進行，取決于所涉及的功能。 還要注意，方塊圖中的每一個方塊以及方塊圖中的方塊組合，可以由執(zhí)行指 定的功能或操作的、基于硬件的專用系統(tǒng)來實現(xiàn)，或者由專用硬件組合來實 現(xiàn)。文中所用術(shù)語目的僅在于說明特定實施方式，而并不限制本發(fā)明。如文 中所用，單數(shù)形式"一 (a)"、 "一 (an)"和"該(the)"應該也包括復數(shù)形 式，除非文中明確指明相反。還要進一步理解，術(shù)語"包括"和/或"包含"， 如果用在說明書中，則表示存在所述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/ 或部件，但是并不排除存在或增加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、 元件、部件和/或它們的集合。雖然文中說明了具體的實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，考慮來實 現(xiàn)相同目的的任何布置都可以替換所示的具體實施方式
，并且本發(fā)明在其他 場合具有其他用處。本申請旨在覆蓋本發(fā)明的任何適配變化和變形。后面的 權(quán)利要求書并不以任何方式將本發(fā)明的范圍限縮于文中所述的具體實施方 式。
權(quán)利要求
1.一種用于飛行器的機翼面板結(jié)構(gòu)，包括具有預定厚度的外層材料；設置在外層材料的至少一部分上的芯部結(jié)構(gòu)；設置在至少芯部結(jié)構(gòu)上的內(nèi)層材料，其中內(nèi)層材料具有小于外層材料預定厚度的選定厚度。
2. 如權(quán)利要求1所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外層材料包 括主要支撐機翼載荷的結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求1所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外層材料包 括多個層片材料。
4. 如權(quán)利要求3所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多個層片材 料固結(jié)并處理到較之所述芯部結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)層材料更高的強度規(guī)格，并且在 所述芯部結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)層材料設置在所述機翼面板結(jié)構(gòu)之前固結(jié)和處理。
5. 如權(quán)利要求3所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多個層片材料包括多個單向環(huán)氧帶材層片。
6. 如權(quán)利要求5所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多個單向環(huán)氧帶材層片在設置所述芯部結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)層材料之前固結(jié)和處理。
7. 如權(quán)利要求3所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述層片材料在所述機翼面板的范圍內(nèi)連續(xù)。
8. 如權(quán)利要求1所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，進一步包括形成在所述外層材 料和所述芯部結(jié)構(gòu)之間的無損檢測(NDI)反射材料。
9. 如權(quán)利要求1所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述芯部結(jié)構(gòu)包 括蜂巢類型的結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外層、所述 芯部結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)層在固結(jié)之前組裝。
11. 如權(quán)利要求1所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外層、所述 芯部結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)層固結(jié)并處理到更高的強度規(guī)格。
12. 如權(quán)利要求11所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述更高的強 度規(guī)格包括在約300到約400華氏度的溫度區(qū)間和約80到約100psi的壓力 區(qū)間內(nèi)固結(jié)。
13. 如權(quán)利要求1所迷的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)層材料包 括多個織物層片。
14. 如權(quán)利要求1所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，進一步包括 形成在至少外層材料上的加強件；和形成在所述加強件和包括所述芯部結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)層材料的組件之間的 所述內(nèi)層材料上的支撐肋，其中所述內(nèi)層材料在所述支撐肋下延伸并覆蓋所 述加強件底部法蘭的 一部分。
15. 如權(quán)利要求14所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述加強件包 括I形截面加強件和T形截面加強件組成的集合。
16. 如權(quán)利要求14所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述加強件位 于包括所述芯部結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)層材料的組件的機翼內(nèi)側(cè)。
17. —種用于飛行器的機翼面板結(jié)構(gòu)，包括 具有預定厚度的外層材料； 設置在外層材料的至少一部分上的芯部結(jié)構(gòu)； 設置在至少芯部結(jié)構(gòu)上的內(nèi)層材料； 設置在所述外層材料的另一部分上的加強件；和 設置在所述加強件和包括所述芯部和所述內(nèi)層材料的組件之間的所述外層材料上的支撐肋。
18. 如權(quán)利要求17所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外層材料 包括主要支撐機翼載荷的結(jié)構(gòu)。
19. 如權(quán)利要求17所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外層材料 包括多個層片材料。
20. 如權(quán)利要求19所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多個層片 材料固結(jié)并處理到較之所述芯部結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)層材料更高的強度規(guī)格，并且 在所述芯部結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)層材料設置在所述機翼面板結(jié)構(gòu)之前固結(jié)和處理。
21. 如權(quán)利要求17所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，進一步包括形成在所述外層 材料和所述芯部結(jié)構(gòu)之間的無損檢測(NDI)反射材料。
22. 如權(quán)利要求17所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述芯部結(jié)構(gòu) 包括蜂巢類型的結(jié)構(gòu)。
23. 如權(quán)利要求17所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述加強件包 括復合材料制成的翼梁。
24.如權(quán)利要求17所述的機翼面板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述加強件位于包括所述芯部結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)層材料的組件的機翼內(nèi)側(cè)。
25. —種飛行器，包括 機身；和從機身延伸的機翼，所述機翼包括多個機翼面板結(jié)構(gòu)，每個機翼面板結(jié) 構(gòu)包括具有預定厚度的外層材料； 設置在外層材料的至少 一部分上的芯部結(jié)構(gòu)；設置在至少芯部結(jié)構(gòu)上的內(nèi)層材料，其中內(nèi)層材料具有小于外層材料預 定厚度的選定厚度。
26. 如權(quán)利要求25所述的飛行器，其特征在于，每個機翼面板結(jié)構(gòu)的 外層材料包括主要支撐機翼載荷的結(jié)構(gòu)。
27. 如權(quán)利要求25所述的飛行器，其特征在于，每個機翼面板結(jié)構(gòu)的 外層材料包括多個層片材料，且所述多個層片材料固結(jié)并處理到較之所述芯 部結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)層材料更高的強度規(guī)格，并且在所述芯部結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)層材 料設置在所述機翼面板結(jié)構(gòu)之前固結(jié)和處理。
28. 如權(quán)利要求25所述的飛行器，進一步包括形成在每個機翼面板結(jié) 構(gòu)所述外層材料和所述芯部結(jié)構(gòu)之間的無損檢測(NDI)反射材料。
29. 如權(quán)利要求25所述的飛行器，其特征在于，每個機翼面板結(jié)構(gòu)的 所述芯部結(jié)構(gòu)包括蜂巢類型的結(jié)構(gòu)。
30. —種制作機翼面板結(jié)構(gòu)的方法，包括 形成具有預定厚度外層材料； 將芯部結(jié)構(gòu)設置在外層材料的至少一部分上；形成內(nèi)層材料，內(nèi)層材料設置在至少芯部結(jié)構(gòu)上，其中內(nèi)層材料具有小 于外層材料預定厚度的選定厚度。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，形成所述外層材料包括 形成主要支撐機翼載荷的結(jié)構(gòu)。
32. 如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，形成所述外層材料包括 敷設多個層片材料；將所述多個層片材料固結(jié)并處理到較之所述芯部結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)層材料 更高的強度規(guī)格。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述外層材料的所述多 個層片材料在所述芯部結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)層材料設置在所述機翼面板結(jié)構(gòu)之前 固結(jié)和處理。
34. 如權(quán)利要求30所述的方法，進一步包括在所述外層材料和所述芯 部結(jié)構(gòu)之間形成NDI反射材料層。
35. 如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，設置所述芯部結(jié)構(gòu)包括 設置蜂巢類型的結(jié)構(gòu)。
36. 如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，形成所述內(nèi)層材料包括 鋪設多個織物層片。
37. 如權(quán)利要求30所述的方法，進一步包括 至少在所述外層材料上設置加強件；和上設置加強肋，其中所述內(nèi)層材料在所述支撐肋之下延伸并重疊所述加強件 底部法蘭的一部分。
38. 如權(quán)利要求30所述的方法，進一步包括在形成所述內(nèi)層材料之后 固結(jié)所述機翼面板結(jié)構(gòu)。
39. 如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，固結(jié)所述機翼面板結(jié)構(gòu) 包括應用約300到約400華氏度的溫度區(qū)間和約80到約1 OOpsi的壓力區(qū)間。
全文摘要
一種用于飛行器或類似物的機翼面板結(jié)構(gòu)(100)可以包括具有預定厚度的外層材料(102)。芯部結(jié)構(gòu)(104)可以設置在外層材料(102)的至少一部分上。內(nèi)層材料(110)可以至少設置在芯部結(jié)構(gòu)(104)上。內(nèi)層材料(110)可以具有小于外層材料(102)預定厚度的選定厚度。
文檔編號B64C3/26GK101557979SQ200780036423
公開日2009年10月14日 申請日期2007年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月26日
發(fā)明者伊恩·C·伯福德, 托馬斯·V·金茲威爾, 理查德·B·坦納, 詹姆斯·F·阿克曼 申請人:波音公司