專利名稱：混合式復(fù)合金屬的飛行器起落架與發(fā)動(dòng)機(jī)支撐梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本公開的實(shí)施例涉及混合式復(fù)合金屬部件的形成，且更為具
體地，涉及用于形成混合式復(fù)合金屬飛行器起落架以及發(fā)動(dòng)機(jī)支撐梁 的設(shè)備與方法。
背景技術(shù)：
0002在許多應(yīng)用中，尤其是在航空、航海、航天以及建筑工業(yè)中， 重要的是提供具有諸如強(qiáng)度的特定性能且具有最小量或至少減小量的 質(zhì)量的部件。起落架與發(fā)動(dòng)機(jī)支撐梁通常為重金屬結(jié)構(gòu)。例如，在圖1 中示出具有起落架200的飛機(jī)100。起落架200 —般而言在駕駛艙區(qū)域 150下方。圖1的主起落架200設(shè)置在接近飛機(jī)機(jī)翼101處。在圖2 中，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)102由接近飛機(jī)機(jī)翼101的發(fā)動(dòng)機(jī)支撐梁201支撐。 由金屬制成的起落架提供必要的保護(hù)以便防止由在跑道上的碎屑所導(dǎo) 致的碰撞。同時(shí)，使用金屬的優(yōu)點(diǎn)在于能夠支撐或約束主要載荷。當(dāng) 然，使用金屬的較大缺點(diǎn)在于用于實(shí)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)目的所需的質(zhì)量。由 于設(shè)計(jì)要求需要輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此，典型地，由金屬形成的起落架與發(fā) 動(dòng)機(jī)支撐梁需要的制作手段相當(dāng)難而且還有其它設(shè)計(jì)問(wèn)題。
0003在起落架中抗壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷以及跑道碎屑的要求已 產(chǎn)生了對(duì)于新的起落架設(shè)計(jì)的需求。新的起落架設(shè)計(jì)必須滿足標(biāo)準(zhǔn)要 求但是具有更輕質(zhì)量。全部利用金屬或全部利用復(fù)合結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有和新 興技術(shù)已經(jīng)提供了實(shí)現(xiàn)這些要求的有限能力。即，復(fù)合結(jié)構(gòu)重量上輕 于金屬結(jié)構(gòu)但需要用于其制造的昂貴的模具或工具以及用于其固化工 藝的高壓釜或壓力機(jī)。此外，復(fù)合結(jié)構(gòu)易受沖擊損傷且不可能支撐整 個(gè)飛行器的重量。因此，盡管具有重量上的缺點(diǎn)，但金屬仍是用于起 落架的材料選擇。因此，起落架的凈重依舊是航空工業(yè)的一個(gè)問(wèn)題。
0004對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)支撐梁的要求與對(duì)起落架設(shè)計(jì)要求相似。發(fā)動(dòng)機(jī) 支撐梁必須提供足夠的支撐以便有效抵抗由發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)致的包括俯仰載 荷和邊緣載荷的各種載荷。正如起落架的情形，期望盡可能減小發(fā)動(dòng) 機(jī)支撐結(jié)構(gòu)的重量而不嚴(yán)重地降低實(shí)現(xiàn)其載荷要求的結(jié)構(gòu)能力。因此， 存在對(duì)于減少質(zhì)量的新的發(fā)動(dòng)機(jī)支撐梁的需求。現(xiàn)有技術(shù)和新興技術(shù) 已經(jīng)提供了完成所述需求的有限能力。典型地，發(fā)動(dòng)機(jī)支撐件由金屬 制成。金屬支撐件不需要在復(fù)合支撐件制造中使用的昂貴的模具或工 具。因此，金屬仍然是發(fā)動(dòng)機(jī)支撐梁的材料選擇。從而，發(fā)動(dòng)機(jī)支撐 梁的重量仍然是設(shè)計(jì)者的一個(gè)問(wèn)題。
0005因此，提供用于形成混合式部件的設(shè)備和方法將會(huì)是有利的，
其中所述混合式部件滿足了由傳統(tǒng)金屬部件提供的至少一定強(qiáng)度以及 由復(fù)合材料部件提供的至少一定重量上的優(yōu)勢(shì)。此外，提供用于形成 如下部件的設(shè)備和方法將會(huì)是有利的，其中所述部件降低了飛機(jī)或其 他運(yùn)載工具的總重量而不損害其結(jié)構(gòu)整體性。伴隨著更小的結(jié)構(gòu)重量， 飛行器與其他交通工具將能夠攜帶更大的有效載荷并實(shí)現(xiàn)更大的燃料效率。

發(fā)明內(nèi)容
0006本公開的實(shí)施例可通過(guò)提供用于形成諸如混合式復(fù)合金屬飛 行器起落架和發(fā)動(dòng)機(jī)支撐梁的混合式復(fù)合金屬部件的設(shè)備與方法來(lái)滿 足以上需求并獲得其它優(yōu)點(diǎn)?？傮w而言，本公開的實(shí)施例提供用于形 成混合式復(fù)合金屬部件的設(shè)備與方法且無(wú)需刀具或高壓釜加工，同時(shí) 還可受益于復(fù)合材料與金屬材料的性能與特性。具體地，混合式復(fù)合 金屬部件可由固化的復(fù)合材料連接到一起的金屬件形成，其中該固化 的復(fù)合材料占據(jù)這些金屬件之間的間隙。
0007在一個(gè)實(shí)施例中，混合式復(fù)合金屬部件包括細(xì)長(zhǎng)內(nèi)金屬件 (elongate inner metal piece)、繞該內(nèi)金屬件的至少一部分設(shè)置的外金 屬件以及在該內(nèi)金屬件與該外金屬件之間設(shè)置的復(fù)合材料。該內(nèi)金屬 件與該外金屬件都可具有相對(duì)的漸縮與非漸縮端。由從內(nèi)金屬件的漸 縮端到非漸縮端的距離所限定的長(zhǎng)度可以與由外金屬件的漸縮端到非漸縮端的距離所限定的長(zhǎng)度大約相同。內(nèi)金屬件與外金屬件可由密封 件與至少一個(gè)緊固件中的至少一個(gè)而被連接，其中所述緊固件可以是 在內(nèi)金屬件與外金屬件之間延伸的螺栓或繞外金屬件的一段均勻間隔 的多個(gè)緊固件。內(nèi)金屬件與外金屬件可由鈦形成。復(fù)合材料可由用樹 脂浸漬的石墨而形成。內(nèi)金屬件與外金屬件的漸縮端可包括雙梯形度 或雙錐度。同時(shí)，內(nèi)金屬件與外金屬件的漸縮端可以被對(duì)準(zhǔn)而非漸縮 端也同樣被對(duì)準(zhǔn)。
0008在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了形成混合式復(fù)合金屬部件的方法。 該方法包括將內(nèi)金屬件匹配在外金屬件內(nèi)從而使得其間有間隙，用 復(fù)合材料填充該間隙的至少一部分，和連接內(nèi)金屬件與外金屬件。內(nèi) 金屬件與外金屬件的連接可包括運(yùn)用密封件與附裝至少一個(gè)緊固件中 的至少一項(xiàng)措施。附裝至少一個(gè)緊固件可包括將至少一個(gè)螺栓固定到 內(nèi)金屬件與外金屬件，以及繞外金屬件均勻間隔地固定多個(gè)螺栓。用 復(fù)合材料填充間隙的至少一部分包括在間隙內(nèi)沉積干的復(fù)合材料并用 樹脂浸漬干的復(fù)合材料。該方法還包括固化復(fù)合材料。復(fù)合材料的固 化可包括向該復(fù)合材料施加熱或輻射。同時(shí)，該方法可包括在復(fù)合材 料固化期間向復(fù)合材料施加壓力。
0009在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了飛行器部件。該飛行器部件包括 內(nèi)金屬管、繞內(nèi)金屬管的至少一部分設(shè)置的外金屬管，以及在內(nèi)金屬 管與外金屬管之間設(shè)置的復(fù)合材料。如同前面所述的，內(nèi)金屬管與外 金屬管都可具有至少一個(gè)漸縮端。內(nèi)金屬管與外金屬管的漸縮端都可 包括雙梯形度或雙錐度。


0010那么已經(jīng)大致描述了本公開的實(shí)施例，現(xiàn)在將針對(duì)附圖做出
參考說(shuō)明，其中所述附圖并未按比例繪制，且其中
0011圖1是飛行器的圖示，該圖示出在座艙區(qū)域下方的起落架以
及接近機(jī)翼的主起落架。
0012圖2是接近飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)翼的發(fā)動(dòng)機(jī)支撐梁的圖示。
0013圖3是細(xì)長(zhǎng)內(nèi)金屬件的透視圖。
0014圖4是細(xì)長(zhǎng)內(nèi)金屬件的剖視圖，該內(nèi)金屬件帶有圍繞內(nèi)金屬 件的一部分設(shè)置的外金屬件。
0015圖5是根據(jù)實(shí)施例的細(xì)長(zhǎng)內(nèi)金屬件的剖視圖，該內(nèi)金屬件帶 有圍繞內(nèi)金屬件的一部分設(shè)置的外金屬件以及在內(nèi)金屬件與外金屬件 之間設(shè)置的復(fù)合材料。
0016圖6是示出在內(nèi)金屬件的一部分內(nèi)設(shè)置的活塞的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
0017現(xiàn)在下面將參考附圖更為全面描述實(shí)施例，在附圖中，示出 了一些但不是所有實(shí)施例。實(shí)際上，這些實(shí)施例可以以許多不同形式
被體現(xiàn)且不應(yīng)該解釋為對(duì)在此公開的實(shí)施例的限制；而且，提供這些 實(shí)施例以使本公開將滿足可應(yīng)用的法律要求。所有附圖中相同數(shù)字表 示相同元件。
0018提供可被用于各種應(yīng)用并且可用作例如飛行器的起落架主柱 以及轉(zhuǎn)向架(tmck)或發(fā)動(dòng)機(jī)支撐梁的混合式復(fù)合金屬部件。混合式 復(fù)合金屬部件包括細(xì)長(zhǎng)內(nèi)金屬件(elongate inner metal piece) 10，如圖3 中所示該細(xì)長(zhǎng)內(nèi)金屬件IO可具有漸縮端11以及相對(duì)的非漸縮端12。 細(xì)長(zhǎng)內(nèi)金屬件IO可以由各種金屬形成，所述金屬例如包括鈦。細(xì)長(zhǎng)內(nèi) 金屬件IO可以是實(shí)心或空心的。其可以如圖6中所示呈圓柱形但也可 以是其它形狀?；旌鲜綇?fù)合金屬部件還包括外金屬件20。在此方面， 圖4示出具有漸縮端21與非漸縮端22的外金屬件20。外金屬件20 一般是空心的并且是圓柱形，該圓柱形具有大于內(nèi)金屬件10的外直徑 的內(nèi)直徑。這樣，外金屬件20可設(shè)置成如果不是繞內(nèi)金屬件10的全 部則繞其一部分。外金屬件20可以呈現(xiàn)為不是圓柱形的形狀。典型地， 外金屬件20的長(zhǎng)度大于或等于內(nèi)金屬件10的長(zhǎng)度從而內(nèi)金屬件10可 適配在外金屬件20內(nèi)。外金屬件20可由各種金屬形成，所述金屬例 如包括鈦。在此方面，內(nèi)金屬件10與外金屬件20可由相同或不同金 屬形成。外金屬件20的內(nèi)直徑通常大于內(nèi)金屬件10的外直徑以在其 間限定間隙13。0019正如在圖5中所示，在外金屬件20與內(nèi)金屬件10之間的間 隙13被復(fù)合材料30填充。復(fù)合材料30可包括各種復(fù)合材料，例如浸 漬樹脂的石墨。典型地，用復(fù)合材料30填充間隙13包括將復(fù)合纖維 或其他干復(fù)合材料裝到間隙13內(nèi)，例如通過(guò)繞線、編織或手工放置， 以及然后將樹脂轉(zhuǎn)移到間隙13內(nèi)。 一旦復(fù)合材料30已被放到間隙13 內(nèi)并且樹脂已被轉(zhuǎn)移到間隙13中，則可通過(guò)加熱，例如通過(guò)輻射，來(lái) 固化復(fù)合材料30。圖5也示出部分設(shè)置在內(nèi)金屬件10中的活塞18并 且活塞18的一部分被設(shè)置在汽缸19內(nèi)?；钊?8可被用于協(xié)助樹脂轉(zhuǎn) 移，例如提供張力(tension)。盡管圖5示出僅有一個(gè)活塞18被部分 地設(shè)置在內(nèi)金屬件10中，但是其它實(shí)施例可包含被至少部分地設(shè)置在 內(nèi)金屬件10內(nèi)的兩個(gè)或更多個(gè)活塞18，例如，被部分地設(shè)置在內(nèi)金屬 件10相對(duì)端內(nèi)的兩個(gè)活塞18。
0020典型地，復(fù)合材料30基本或完全填充間隙13。間隙13的寬 度取決于應(yīng)用尤其是載荷要求而不同。例如，較大且較重的飛行器需 要更大的復(fù)合材料厚度從而提供必要強(qiáng)度以抵抗在最大總重情況下由 硬著陸而被施加到飛行器上的載荷。金屬部件接觸復(fù)合樹脂材料的表 面可被腐蝕并被粘膠接合填注以提供高接合強(qiáng)度。外金屬件20與內(nèi)金 屬件10也典型地被諸如螺栓5的緊固件連接。在一個(gè)實(shí)施例中，例如 外金屬件20與內(nèi)金屬件10可由繞外金屬件20表面周向分布的多個(gè)螺 栓5連接。典型地，繞外金屬件20的周向，螺栓5以均勻的方式間隔 開，但是如果期望的話，螺栓5也可不規(guī)則地間隔開?？梢允褂么笾?徑緊固件，特別是為了抵抗扭轉(zhuǎn)與邊緣載荷。附加地或可替換地，外 金屬件20與內(nèi)金屬件10可被密封件連接。該密封件典型地是抗高溫 密封件，例如聚酰亞胺。外金屬件20的內(nèi)側(cè)表面與內(nèi)金屬件10的外 側(cè)表面可具有用于保護(hù)所述兩表面的一層聚四氟乙烯(Tefl0n )。當(dāng)固 化之后，可以移除聚四氟乙烯(Tefl0n )。附加地或可替換地，外金屬 件20與內(nèi)金屬件10可包括帶螺紋的金屬部件。
0021在圖6中，外金屬件20具有雙梯形度或雙錐度15。該雙梯形 度15在圖6中顯示為跨越錐形段21的兩個(gè)不同錐度角T1、 T2。正如 所示，最末端錐度或者說(shuō)限定錐度角T2的錐度通常比另一個(gè)錐度更大，
9即相對(duì)于由內(nèi)金屬件10或外金屬件20限定的縱軸而言，最末端錐度
或限定錐度角T2的錐度處于比另一個(gè)錐度更大的角度。雙梯形度或雙 錐度15可為復(fù)合材料30提供期望的加載條件。
0022本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)想到滿足如下條件的多種改型與 其它實(shí)施例，即這些實(shí)施例所屬的所述多種改型與其它實(shí)施例具有前 面說(shuō)明書與附圖中所呈現(xiàn)的教導(dǎo)內(nèi)容的優(yōu)點(diǎn)。例如，內(nèi)金屬件10與外 金屬件20中的一者或兩者都無(wú)需具有漸縮端11并且也可具有圓柱形 或甚至朝外的擴(kuò)口端。而且，盡管己示出且描述了圓柱形內(nèi)金屬件10 與圓柱形外金屬件20，不過(guò)只要內(nèi)金屬件10能至少部分地適配在外金 屬件20內(nèi)，則內(nèi)金屬件10與外金屬件20中的一者或兩者都可以具有 其他橫截面形狀并且內(nèi)金屬件10與外金屬件20可具有不同的橫截面 形狀。因此，要理解的是本公開并不受限于所公開的具體實(shí)施例，而 且有意將改型與其它實(shí)施例也包含在所附權(quán)利要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。 雖然在此使用了具體術(shù)語(yǔ)，但是它們僅被用于一般且描述性含義且并 不出于限制的目的。
權(quán)利要求
1.一種混合式復(fù)合金屬部件，其包括細(xì)長(zhǎng)內(nèi)金屬件；繞所述內(nèi)金屬件的至少一部分設(shè)置的外金屬件；以及被置于所述內(nèi)金屬件與所述外金屬件之間的復(fù)合材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式復(fù)合金屬部件，其中所述內(nèi)金屬 件與所述外金屬件都具有相對(duì)的漸縮端與非漸縮端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式復(fù)合金屬部件，其中所述內(nèi)金屬 件與外金屬件被連接，使得所述內(nèi)金屬件的所述漸縮端與所述外金屬 件的所述漸縮端對(duì)準(zhǔn)且所述內(nèi)金屬件的所述非漸縮端與所述外金屬件 的所述非漸縮端對(duì)準(zhǔn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式復(fù)合金屬部件，其中所述內(nèi)金屬 件與所述外金屬件的所述漸縮端均包括雙梯形度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式復(fù)合金屬部件，其中所述復(fù)合材 料包括浸漬樹脂的石墨。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式復(fù)合金屬部件，進(jìn)一步包括連接 所述內(nèi)金屬件與外金屬件的密封件和至少一個(gè)緊固件中的至少之一。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合式復(fù)合金屬部件，其中所述至少一 個(gè)緊固件包括在所述內(nèi)金屬件與外金屬件之間延伸的螺栓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合式復(fù)合金屬部件，其中所述至少一 個(gè)緊固件包括繞所述外金屬件的一段均勻間隔的多個(gè)緊固件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式復(fù)合金屬部件，其中所述內(nèi)金屬 件包括鈦件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式復(fù)合金屬部件，其中所述外金屬 件包括鈦件。
11. 一種形成混合式金屬部件的方法，其包括-將內(nèi)金屬件匹配在外金屬件內(nèi)從而使得其間具有間隙； 用復(fù)合材料填充所述間隙的至少一部分； 連接所述內(nèi)金屬件與所述外金屬；以及 固化所述復(fù)合材料；其中用復(fù)合材料填充所述間隙的至少一部分包括在所述間隙內(nèi)沉 積干的復(fù)合材料，并且其中所述方法還包括隨后用樹脂浸漬所述干的 復(fù)合材料。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的形成混合式復(fù)合材料部件的方法，其 中連接所述內(nèi)金屬件與所述外金屬件包括使用密封件與附裝至少一個(gè) 緊固件中的至少一項(xiàng)措施。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的形成混合式復(fù)合材料部件的方法，其 中附裝至少一個(gè)緊固件包括將至少一個(gè)螺栓固定到所述內(nèi)金屬件與所 述外金屬件。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的形成混合式復(fù)合材料部件的方法，其 中附裝至少一個(gè)緊固件包括繞所述外金屬件均勻間隔地固定多個(gè)螺 栓。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的形成混合式復(fù)合材料部件的方法，其 中固化所述復(fù)合材料包括向所述復(fù)合材料施加輻射。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的形成混合式復(fù)合材料部件的方法，其 中固化所述復(fù)合材料包括向所述復(fù)合材料施加熱。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的形成混合式復(fù)合材料部件的方法，進(jìn)一步包括移動(dòng)被配置在所述內(nèi)金屬件內(nèi)的一活塞。
18. —種飛行器部件，其包括 內(nèi)金屬管；繞所述內(nèi)金屬管的至少一部分設(shè)置的外金屬管；以及被置于所述內(nèi)金屬管與所述外金屬管之間的復(fù)合材料。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的飛行器部件，其中所述內(nèi)金屬管與所述外金屬管都具有至少一個(gè)漸縮端。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的飛行器部件，其中所述內(nèi)金屬管與所 述外金屬管的所述漸縮端均包括雙梯形度。
全文摘要
提供了一種混合式復(fù)合金屬部件。該部件包括細(xì)長(zhǎng)內(nèi)金屬件、繞所述內(nèi)金屬件的至少一部分設(shè)置的外金屬件以及在所述內(nèi)金屬件與所述外金屬件之間設(shè)置的復(fù)合材料。所述部件還可包括連接所述內(nèi)金屬件與外金屬件的密封件與至少一個(gè)緊固件中的至少一個(gè)。所述內(nèi)金屬件與所述外金屬件都可包括至少一個(gè)漸縮端或梯形端。所述內(nèi)金屬件與所述外金屬件的所述漸縮端均可包括雙梯形度。
文檔編號(hào)B64C1/06GK101583487SQ200780041797
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者D·C·達(dá)羅 申請(qǐng)人:波音公司