安定面抗扭翼盒組件和方法
【專(zhuān)利摘要】壁板加強(qiáng)元件（50）包含外編織熱塑管（54）和布置在外編織熱塑管內(nèi)的內(nèi)編織熱塑管（62）。加強(qiáng)元件具有在外編織熱塑管與內(nèi)編織熱塑管之間共固結(jié)的隔離板片層（76）。隔離板片層為內(nèi)編織熱塑管提供加固和沖擊損傷阻抗，以便避免結(jié)構(gòu)負(fù)載能力的損失。
【專(zhuān)利說(shuō)明】安定面抗扭翼盒組件和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)大體涉及安定面抗扭翼盒組件以及方法，并且更具體涉及用于交通工具的水平和豎直安定面抗扭翼盒組件以及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)或零件可以在各種各樣的應(yīng)用中(包括在飛機(jī)、航天器、旋翼飛機(jī)、水運(yùn)工具、汽車(chē)、卡車(chē)和其他復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制造中)使用。在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)或零件以增加數(shù)量的方式用于形成機(jī)身、機(jī)翼、尾段、蒙皮壁板和其他部件。特別地，飛機(jī)水平安定面(也被稱為水平尾翼)的零件和飛機(jī)豎直安定面(也被稱為豎直尾翼)的零件可以由熱塑性復(fù)合材料制成。
[0003]已知的設(shè)計(jì)存在使用用縱梁增強(qiáng)并且由多個(gè)肋穩(wěn)定的蒙皮或多梁設(shè)計(jì)的熱塑性復(fù)合材料以及金屬的飛機(jī)水平或豎直安定面。例如，用于大型飛機(jī)的已知的水平或豎直安定面可以由三個(gè)翼梁以及多個(gè)肋和縱梁制成。主要的彎曲載荷可以由在前梁與后梁之間向前以及向尾部隔開(kāi)的抗扭翼盒中的應(yīng)力蒙皮和其內(nèi)部的縱梁承載。向前以及向尾部延伸的肋穩(wěn)定蒙皮和縱梁(例如，縮短縱梁長(zhǎng)度)，并且為集中的橫向載荷(諸如水平安定面樞軸和升降舵接頭)提供載荷路徑。然而，由于用于穩(wěn)定蒙皮的多個(gè)縱梁和肋(例如，防止蒙皮由于壓縮載荷而屈曲)，這些已知的水平和豎直安定面設(shè)計(jì)會(huì)增加重量。
[0004]此外，已知的設(shè)計(jì)存在利用蜂巢狀?yuàn)A層結(jié)構(gòu)來(lái)省略縱梁和一些肋的使用的復(fù)合材料以及金屬的飛機(jī)水平或豎直安定面。然而，在縱梁被省略的情況下，結(jié)構(gòu)布置可能需要增加會(huì)消除在由肋與翼梁之間使用的蜂巢狀?yuàn)A層結(jié)構(gòu)提供的任何重量減輕的中間翼梁。
[0005]此外，用于制造以及安裝飛機(jī)水平或豎直安定面的已知的方法和系統(tǒng)包括手工方法和系統(tǒng)，并且通常需要多套模具和成型操作。這些已知的方法和系統(tǒng)可以經(jīng)由各內(nèi)部心軸迫使所有零件在一起而施加壓力。這會(huì)限制或阻止利用編織機(jī)器編織熱塑性復(fù)合材料的制造和加工技術(shù)，因?yàn)樵诹慵唤M裝在一起之后，難以或不能使組裝的零件通過(guò)編織機(jī)器。而且，用于制造飛機(jī)水平或豎直安定面的這些已知的方法和系統(tǒng)可能需要增加的時(shí)間和增加的勞動(dòng)，這反過(guò)來(lái)會(huì)增加制造成本。
[0006]因此，在現(xiàn)有技術(shù)中存在對(duì)提供優(yōu)于已知的組件、設(shè)備、系統(tǒng)和方法的優(yōu)勢(shì)的用于交通工具的改善的水平和豎直安定面抗扭翼盒組件和用于制造交通工具的這種水平和豎直安定面抗扭翼盒組件的改善的方法的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]滿足了對(duì)用于交通工具的改善的水平和豎直安定面抗扭翼盒組件和用于制造交通工具的這種水平和豎直安定面抗扭翼盒組件的改善的方法的這種需要。如在下文中的【具體實(shí)施方式】中所討論的，用于交通工具的改善的水平和豎直安定面抗扭翼盒組件和用于制造交通工具的這種水平和豎直安定面抗扭翼盒組件的改善的方法的實(shí)施例可以提供優(yōu)于現(xiàn)有的組件、設(shè)備、系統(tǒng)和方法的優(yōu)勢(shì)。[0008]在本公開(kāi)的實(shí)施例中，提供了一種提供壁板加強(qiáng)的裝置。該裝置包含外編織熱塑管。該裝置還包含布置在外編織熱塑管內(nèi)的內(nèi)編織熱塑管。該裝置還包含在外編織熱塑管與內(nèi)編織熱塑管之間共固結(jié)的隔離板片層。隔離板片層為內(nèi)編織熱塑管提供加固和沖擊損傷阻抗，以便避免結(jié)構(gòu)負(fù)載能力的損失。
[0009]在本公開(kāi)的另一實(shí)施例中，提供了一種熱塑性安定面抗扭翼盒組件。該組件包含被間隔開(kāi)以限定抗扭翼盒內(nèi)部的多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽。每個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽包含外編織熱塑管、布置在外編織熱塑管內(nèi)的內(nèi)編織熱塑管和在外編織熱塑管與內(nèi)編織熱塑管之間共固結(jié)的隔離板片層。隔離板片層為內(nèi)編織熱塑管提供加固和沖擊損傷阻抗，以便避免結(jié)構(gòu)負(fù)載能力的損失。該組件還包含共固結(jié)至多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽以限定抗扭翼盒外部的熱塑性蒙皮壁板。熱塑性蒙皮壁板包含內(nèi)熱塑性面板、外熱塑性面板和多個(gè)芯元件。該組件還包含經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)連接組件連接至一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽的一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋。
[0010]在本公開(kāi)的另一實(shí)施例中，提供了一種制造熱塑性安定面抗扭翼盒組件的方法。該方法包含提供多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽。該方法還包含將一個(gè)或更多個(gè)接頭元件連接至一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽。該方法還包含將至少一個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽放置在內(nèi)抗扭翼盒模具裝置的每個(gè)角落中，以限定抗扭翼盒內(nèi)部。該方法還包含以連續(xù)的方式圍繞編織的熱塑性管狀翼梁帽鋪設(shè)內(nèi)熱塑性面板，以圍繞編織的熱塑性管狀翼梁帽限定抗扭翼盒結(jié)構(gòu)，并且至少限定抗扭翼盒內(nèi)表面。該方法還包含將多個(gè)蒙皮壁板穩(wěn)定元件附接至內(nèi)熱塑性面板，以限定四個(gè)抗扭翼盒側(cè)部。該方法還包含以連續(xù)的方式圍繞多個(gè)蒙皮壁板穩(wěn)定元件鋪設(shè)以及附接外熱塑性面板，以限定抗扭翼盒周邊。該方法還包含將編織的熱塑性管狀翼梁帽、內(nèi)和外熱塑性面板和蒙皮壁板穩(wěn)定元件放置在抗扭翼盒匹配模具裝置中。該方法還包含在有效的溫度和有效的壓力下加熱在抗扭翼盒匹配模具裝置中的編織的熱塑性管狀翼梁帽、內(nèi)和外熱塑性面板和蒙皮壁板穩(wěn)定元件，從而形成熱塑性安定面抗扭翼盒組件。該方法還可以包含冷卻熱塑性安定面抗扭翼盒組件。該方法還包含從抗扭翼盒匹配模具裝置中移除熱塑性安定面抗扭翼盒組件。該方法還可以包含經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)接頭元件將一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋附接至一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽。該方法還可以包含將機(jī)翼前緣與后緣界面元件附接至熱塑性安定面抗扭翼盒組件。
[0011]在本公開(kāi)的另一實(shí)施例中，該裝置提供了壁板加強(qiáng)，該裝置包含:外編織熱塑管；布置在外編織熱塑管內(nèi)的內(nèi)編織熱塑管；以及，在外編織熱塑管與內(nèi)編織熱塑管之間共固結(jié)的隔離板片層，隔離板片層為內(nèi)編織熱塑管提供加固和沖擊損傷阻抗，以便避免結(jié)構(gòu)負(fù)載能力的損失。
[0012]有利地，外編織熱塑管和內(nèi)編織熱塑管一起承載最終載荷，并且進(jìn)一步其中內(nèi)編織熱塑管承載極限載荷，其中隔離板片層包含選自包含金屬箔片(諸如，鈦、鋼或鋁)、非碳材料和玻璃纖維材料的組的板片材料。
[0013]有利地，該裝置包含共固結(jié)至熱塑性蒙皮壁板的編織的熱塑性管狀翼梁帽，熱塑性蒙皮壁板包含內(nèi)熱塑性面板、外熱塑性面板和多個(gè)蒙皮壁板穩(wěn)定元件；其中內(nèi)和外熱塑性面板包含選自包含編織的熱塑性塑料和狹縫帶狀熱塑性塑料的組的材料；其中蒙皮壁板穩(wěn)定元件包含選自包含熱塑性蜂巢狀?yuàn)A層芯和泡沫材料芯的組的芯元件；并且，其中蒙皮壁板穩(wěn)定元件包含多個(gè)縱梁和多個(gè)壁板加強(qiáng)件。
[0014]另外，該裝置包含被連接至接頭元件的編織的熱塑性管狀翼梁帽，接頭元件具有被配置為連接至母部的公部，母部被連接至編織的熱塑性管狀桁肋；其中接頭元件包含選自包含鈦、碳復(fù)合材料、鋁和不銹鋼的組的材料。
[0015]在另一實(shí)施例中，提供了一種熱塑性安定面抗扭翼盒組件，其包含:被間隔開(kāi)以限定抗扭翼盒內(nèi)部的多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽，每個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽包含:夕卜編織熱塑管；布置在外編織熱塑管內(nèi)的內(nèi)編織熱塑管；在外編織熱塑管與內(nèi)編織熱塑管之間共固結(jié)的隔離板片層，隔離板片層為內(nèi)編織熱塑管提供加固和沖擊損傷阻抗，以便避免結(jié)構(gòu)負(fù)載能力的損失；共固結(jié)至多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽以限定抗扭翼盒外部的熱塑性蒙皮壁板，熱塑性蒙皮壁板包含:內(nèi)熱塑性面板、外熱塑性面板和多個(gè)蒙皮壁板穩(wěn)定元件；以及，經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)連接組件連接至一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽的一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋。
[0016]有利地，外編織熱塑管和內(nèi)編織熱塑管一起承載最終載荷，并且進(jìn)一步其中內(nèi)編織熱塑管承載極限載荷，其中隔離板片層包含選自包含金屬箔片(諸如，鈦、鋼或鋁)、非碳材料和玻璃纖維材料的組的板片材料。
[0017]另外，隔離板片層包含鈦，并且具有導(dǎo)電性，以提供防雷接地路徑；其中內(nèi)和外熱塑性面板包含選自包含編織的熱塑性塑料和狹縫帶狀熱塑性塑料的組的材料；其中蒙皮壁板穩(wěn)定元件包含選自包含熱塑性蜂巢狀?yuàn)A層芯和泡沫材料芯的組的芯元件；并且，其中蒙皮壁板穩(wěn)定元件包含多個(gè)縱梁和多個(gè)壁板加強(qiáng)件；其中一個(gè)或更多個(gè)連接組件具有由選自包含鈦、碳復(fù)合材料、鋁和不銹鋼的組的材料組成的接頭元件；并且，其中熱塑性安定面抗扭翼盒組件在選自包含飛機(jī)、航天器、旋翼飛機(jī)、水運(yùn)工具、汽車(chē)、卡車(chē)、公共汽車(chē)和火車(chē)的交通工具中使用。
[0018]在進(jìn)一步有利的實(shí)施例中，提供了一種制造熱塑性安定面抗扭翼盒組件的方法，該方法包含:提供多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽；將一個(gè)或更多個(gè)接頭元件連接至一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽；將至少一個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽放置在內(nèi)抗扭翼盒模具裝置的每個(gè)角落中，以限定抗扭翼盒內(nèi)部；以連續(xù)的方式圍繞編織的熱塑性管狀翼梁帽鋪設(shè)內(nèi)熱塑性面板，以便圍繞編織的熱塑性管狀翼梁帽限定抗扭翼盒結(jié)構(gòu)，并且至少限定抗扭翼盒內(nèi)表面；將多個(gè)蒙皮壁板穩(wěn)定元件附接至內(nèi)熱塑性面板，以限定四個(gè)抗扭翼盒側(cè)部；以連續(xù)的方式圍繞多個(gè)蒙皮壁板穩(wěn)定元件鋪設(shè)以及附接外熱塑性面板，以限定抗扭翼盒周邊；將編織的熱塑性管狀翼梁帽、內(nèi)和外熱塑性面板和蒙皮壁板穩(wěn)定元件放置在抗扭翼盒匹配模具裝置中；在有效的溫度和有效的壓力下加熱在抗扭翼盒匹配模具裝置中的編織的熱塑性管狀翼梁帽、內(nèi)和外熱塑性面板和蒙皮壁板穩(wěn)定元件，從而形成熱塑性安定面抗扭翼盒組件；以及，從抗扭翼盒匹配模具裝置中移除熱塑性安定面抗扭翼盒組件。
[0019]有利地，該方法還包含:經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)連接組件將一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋附接至一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽；將機(jī)翼前緣與后緣界面元件附接至熱塑性安定面抗扭翼盒組件；在加熱之后，冷卻熱塑性安定面抗扭翼盒組件；其中通過(guò)這樣的過(guò)程制造每個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽，所述過(guò)程包含:利用編織裝置在可移除心軸和可移除套筒上面編織熱塑性材料，從而形成內(nèi)編織熱塑管；圍繞內(nèi)編織熱塑管的外表面包裹包含非碳材料的隔離板片層；利用編織裝置在隔離板片層的外表面上面編織額外的熱塑性材料，從而形成外編織熱塑管；將內(nèi)編織熱塑管、隔離板片層和外編織熱塑管放置在管狀匹配模具裝置中；在有效的溫度和有效的壓力下加熱以及共固結(jié)管狀匹配模具裝置中的內(nèi)編織熱塑管、隔離板片層和外編織熱塑管，從而獲得編織的熱塑性管狀翼梁帽；冷卻熱塑性管狀翼梁帽；以及，從編織的熱塑性管狀翼梁帽中移除可移除心軸和可移除套筒。
[0020]另外，利用選自包含編織裝置和自動(dòng)纖維鋪放(AFP)裝置的組的裝置引導(dǎo)內(nèi)熱塑性面板的鋪設(shè)和外熱塑性面板的鋪設(shè)；其中多個(gè)蒙皮壁板穩(wěn)定元件選自包含熱塑性蜂巢狀?yuàn)A層芯、泡沫材料芯以及多個(gè)縱梁與多個(gè)壁板加強(qiáng)件的組合的組:其中通過(guò)這樣的過(guò)程制造每個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋，所述過(guò)程包含:利用編織裝置在可移除心軸和可移除套筒上面編織熱塑性材料，從而形成內(nèi)編織熱塑管；圍繞內(nèi)編織熱塑管的外表面包裹包含非碳材料的隔離板片層；利用編織裝置在隔離板片層的外表面上面編織額外的熱塑性材料，從而形成編織的熱塑性管狀翼梁帽；將內(nèi)編織熱塑管、隔離板片層和外編織熱塑管放置在管狀匹配模具裝置中；在有效的溫度和有效的壓力下加熱以及共固結(jié)管狀匹配模具裝置中的內(nèi)編織熱塑管、隔離板片層和外編織熱塑管，從而獲得編織的熱塑性管狀桁肋；冷卻編織的熱塑性管狀桁肋；以及，從編織的熱塑性管狀桁肋中移除可移除心軸和可移除套筒；其中加熱還包含經(jīng)由選自包含共固結(jié)和焊接的組的工藝將編織的熱塑性管狀翼梁帽、內(nèi)和外熱塑性面板和蒙皮壁板穩(wěn)定元件接合在一起。
[0021]已經(jīng)被討論的特征、功能和優(yōu)勢(shì)可以在本公開(kāi)的各種實(shí)施例中獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)，或可以在其它實(shí)施例中組合，其中參考以下說(shuō)明和附圖可看出其進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]參照【具體實(shí)施方式】，結(jié)合圖示說(shuō)明了優(yōu)選且示例性的實(shí)施例但未必按比例繪制的附圖加以考慮，能夠更好地理解本公開(kāi)，其中:
[0023]圖1是可以包含本公開(kāi)的的裝置和組件的一個(gè)或更多個(gè)有利實(shí)施例的飛機(jī)的立體圖的圖不說(shuō)明；
[0024]圖2是飛機(jī)尾段的已知水平安定面的局部切開(kāi)的平面圖的圖示說(shuō)明；
[0025]圖3是示出了具有帶有1-字形剖面壁板加強(qiáng)件的加強(qiáng)的蒙皮抗扭翼盒組件的已知飛機(jī)尾段水平安定面的分解立體圖的圖示說(shuō)明；
[0026]圖4A是示出了提供本公開(kāi)的壁板加強(qiáng)元件的裝置的一個(gè)實(shí)施例的功能方框圖的圖示說(shuō)明；
[0027]圖4B是示出了本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的一個(gè)實(shí)施例的功能方框圖的圖示說(shuō)明；
[0028]圖4C是示出了本公開(kāi)的熱塑性蒙皮壁板的一個(gè)實(shí)施例的功能方框圖的圖示說(shuō)明；
[0029]圖5A是本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的一個(gè)實(shí)施例的示意俯視圖的圖示說(shuō)明；
[0030]圖5B是沿圖5A的線5B-5B截取的剖視圖的圖示說(shuō)明；
[0031]圖6是可以被附接在圖5A的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的每個(gè)角落中的機(jī)翼前緣與后緣界面元件的一個(gè)實(shí)施例的截面圖的圖示說(shuō)明；
[0032]圖7是本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的接頭元件的一個(gè)實(shí)施例的等距立體圖的圖不說(shuō)明；
[0033]圖8A是具有二軸編織結(jié)構(gòu)的已知的編織預(yù)成形的圖示說(shuō)明；
[0034]圖SB是具有三軸編織結(jié)構(gòu)的已知的編織預(yù)成形的圖示說(shuō)明；
[0035]圖9是本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的另一個(gè)實(shí)施例的等距視圖的圖示說(shuō)明；
[0036]圖10是本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的另一個(gè)實(shí)施例的等距視圖的圖示說(shuō)明；
[0037]圖1lA是在制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的方法的一個(gè)實(shí)施例中使用的分體式模具心軸的圖示說(shuō)明；
[0038]圖1lB是圖1lA的分體式模具心軸和在制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的方法的一個(gè)實(shí)施例中使用的可移除套筒的圖示說(shuō)明；
[0039]圖1lC是圖1lB的分體式模具心軸和可移除套筒以及將要在制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的方法的一個(gè)實(shí)施例中共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽的圖示說(shuō)明；
[0040]圖1lD是圖1lC的被放置在制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的方法的一個(gè)實(shí)施例中使用的管狀匹配模具裝置的第一半中的編織的熱塑性管狀翼梁帽的圖示說(shuō)明；
[0041]圖1lE是圖1lC的被固定在制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的方法的一個(gè)實(shí)施例中使用的用于共固結(jié)的管狀匹配模具裝置中的編織的熱塑性管狀翼梁帽的圖示說(shuō)明；
[0042]圖1lF是圖1lE的管狀匹配模具裝置中的共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽的切開(kāi)視圖的圖示說(shuō)明；
[0043]圖1lG是被放置在制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的方法的一個(gè)實(shí)施例中使用的內(nèi)抗扭翼盒模具裝置的每個(gè)角落中的制造的、共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽的圖示說(shuō)明；
[0044]圖1lH是制造的共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽、內(nèi)和外熱塑性面板、和圍繞在制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的方法的一個(gè)實(shí)施例中使用的內(nèi)抗扭翼盒模具裝置增加的蒙皮壁板穩(wěn)定元件的圖示說(shuō)明；
[0045]圖1lI是制造的共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽、內(nèi)和外熱塑性面板、和圖1lH的被放置在制造本公開(kāi)的飛機(jī)水平或豎直安定面的方法的一個(gè)實(shí)施例中使用的抗扭翼盒匹配模具裝置的第一半中的蒙皮壁板穩(wěn)定元件的圖示說(shuō)明；
[0046]圖1lJ是制造的共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽、內(nèi)和外熱塑性面板、和圖1lH的被固定在制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的方法的一個(gè)實(shí)施例中使用的用于共固結(jié)的抗扭翼盒匹配模具裝置中的蒙皮壁板穩(wěn)定元件的圖示說(shuō)明；
[0047]圖1lK是圖1lJ的抗扭翼盒匹配模具裝置中的共固結(jié)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的切開(kāi)視圖的圖示說(shuō)明；
[0048]圖1lL是在制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的方法的一個(gè)實(shí)施例中使用的移除抗扭翼盒匹配模具裝置后的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的圖示說(shuō)明；
[0049]圖1lM具有編織的熱塑性管狀桁肋經(jīng)由接頭元件附接至在制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的方法的一個(gè)實(shí)施例中使用的兩個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽后的圖1lL的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的圖示說(shuō)明；
[0050]圖1lN具有兩個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋經(jīng)由接頭元件附接至在制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的方法的一個(gè)實(shí)施例中使用的四個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽后的圖1lL的熱塑性安定面抗扭翼盒組件的圖示說(shuō)明；
[0051]圖1lP是經(jīng)由接頭元件附接至編織的熱塑性管狀翼梁帽的編織的熱塑性管狀桁肋的特寫(xiě)的圖示說(shuō)明；以及，
[0052]圖12是圖示說(shuō)明本公開(kāi)的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053]在下文中將會(huì)參照示出了所公開(kāi)的實(shí)施例中的一些而不是所有的附圖更充分地描述所公開(kāi)的實(shí)施例。更確切地說(shuō)，若干不同的實(shí)施例可以被提供，并且應(yīng)當(dāng)被理解為不限于在本文中所闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開(kāi)全面且完整，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分表達(dá)了本公開(kāi)的范圍。
[0054]現(xiàn)在參照附圖，圖1是可以包含熱塑性安定面抗扭翼盒組件160和提供在本文中所公開(kāi)的壁板加強(qiáng)元件52的裝置50的一個(gè)或更多個(gè)有利實(shí)施例的飛機(jī)10的立體圖的圖示說(shuō)明。如圖1所示，飛機(jī)10包含機(jī)身12、機(jī)頭14、駕駛艙16、可運(yùn)行地耦接至機(jī)身12的機(jī)翼18、一個(gè)或更多個(gè)推進(jìn)單元20、尾翼豎直安定面22和一個(gè)或更多個(gè)尾翼水平安定面24。飛機(jī)10可以由能夠在飛機(jī)10的這些部件(包括但不限于機(jī)身12、機(jī)頭14、機(jī)翼18、尾翼豎直安定面22和一個(gè)或更多個(gè)尾翼水平安定面24)上使用的復(fù)合材料和/或金屬材料制成。盡管圖1所示的飛機(jī)10大體表示了商用客機(jī)，但在本文中所公開(kāi)的裝置50和熱塑性安定面抗扭翼盒組件160也可以在其他類(lèi)型的飛機(jī)中使用。更具體地，所公開(kāi)的實(shí)施例的指導(dǎo)可以應(yīng)用于其他客機(jī)、貨機(jī)、軍用飛機(jī)、旋翼飛機(jī)和其他類(lèi)型的飛機(jī)、飛行器、以及宇航飛行器、衛(wèi)星、太空運(yùn)載工具、火箭、和其他宇航飛行器。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本公開(kāi)的設(shè)備、方法和系統(tǒng)的實(shí)施例可以在其他交通工具中使用，諸如船和其他水運(yùn)工具、火車(chē)、汽車(chē)、卡車(chē)、公共汽車(chē)或其他合適的交通工具。
[0055]圖2是具有飛機(jī)中心線28的飛機(jī)尾段26的已知水平安定面24a的局部切開(kāi)的平面圖的圖示說(shuō)明。水平安定面24a的半翼展30從飛機(jī)尾段26向外側(cè)延伸，并且通過(guò)前梁32a和后梁32b固定至其上。前梁32a與后梁32b之間是多個(gè)向外側(cè)延伸的縱梁34。圖2還示出了還示出了機(jī)翼前緣36和機(jī)翼后緣38、肋40以及前抗扭翼盒42a和尾部抗扭翼盒42b。
[0056]圖3是具有帶有1-字形剖面壁板加強(qiáng)件46的加強(qiáng)的蒙皮抗扭翼盒組件44的另一已知水平安定面24b的分解立體圖的圖示說(shuō)明。圖3還示出了已知水平安定面24b的上蒙皮壁板48a、下蒙皮壁板48b、前梁32a、后梁32b、機(jī)翼后緣38和蜂巢狀肋40a。
[0057]圖4A是示出了提供壁板加強(qiáng)(諸如在本文中所公開(kāi)的壁板加強(qiáng)元件52)的裝置50的一個(gè)實(shí)施例的功能方框圖的圖示說(shuō)明。裝置50還在圖5B中以剖視圖被示出，在圖9中以立體圖被示出，以及在圖1lP中以特寫(xiě)剖視圖被示出。優(yōu)選地，裝置50是編織的熱塑性管狀翼梁帽54 (參見(jiàn)圖4A)。裝置50包含具有外表面58 (參見(jiàn)圖1IP)和內(nèi)表面60 (參見(jiàn)圖1IP)的外編織熱塑管56。裝置50還包含布置在外編織熱塑管56內(nèi)并且具有外表面64(參見(jiàn)圖1IP)和內(nèi)表面66 (參見(jiàn)圖1IP)的內(nèi)編織熱塑管62 (參見(jiàn)圖4A)。優(yōu)選地，外編織熱塑管56和內(nèi)編織熱塑管62都具有三軸編織結(jié)構(gòu)69 (參見(jiàn)圖8B)。圖8B是具有三軸編織結(jié)構(gòu)69的編織的已知的預(yù)成形71的圖示說(shuō)明。在下文中更詳細(xì)地討論用于外編織熱塑管56和內(nèi)編織熱塑管62的制造和模具。
[0058]優(yōu)選地，外編織熱塑管56和內(nèi)編織熱塑管62由熱塑性材料組成，諸如碳纖維復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)的半結(jié)晶的聚合材料(例如，碳纖維增強(qiáng)的聚笨硫醚(PPS)、碳纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮樹(shù)脂(PEEK)、碳纖維增強(qiáng)的聚醚酮酮(PEKK)、碳纖維增強(qiáng)的聚亞乙基亞胺(PEI))或另一合適的熱塑性材料。用于外編織熱塑管56和內(nèi)編織熱塑管62的編織的熱塑性材料的使用可以提供優(yōu)于已知的實(shí)體帶狀層壓板的固有的通過(guò)厚度的能力，并且可以進(jìn)一步提供損傷阻抗和損傷容限。
[0059]外編織熱塑管56 (參見(jiàn)圖4A)和內(nèi)編織熱塑管62的尺寸優(yōu)選被設(shè)計(jì)為一起承載最終載荷72 (參見(jiàn)圖4A)。此外，內(nèi)編織熱塑管62的尺寸優(yōu)選被設(shè)計(jì)為承載極限載荷74(參見(jiàn)圖4A)。極限載荷被定義為在使用時(shí)預(yù)期的最大載荷。聯(lián)邦航空管理局(FAA)聯(lián)邦航空條例(FAR)第25部分規(guī)定在極限載荷下沒(méi)有結(jié)構(gòu)的永久變形。最終載荷被定義為極限載荷乘以安全系數(shù)。FAAFAR第25部分規(guī)定安全系數(shù)為1.5。對(duì)于一些研究或軍用飛機(jī)而言，安全系數(shù)可以像1.20 一樣低。
[0060]裝置50還包含在外編織熱塑管56與內(nèi)編織熱塑管62之間共固結(jié)的隔離板片層76 (參見(jiàn)圖4A和圖11D)。隔離板片層76具有外表面78 (參見(jiàn)圖1IP)和內(nèi)表面80 (參見(jiàn)圖11P)，并且為內(nèi)編織熱塑管62提供加固82(參見(jiàn)圖4A)和沖擊損傷阻抗84(參見(jiàn)圖4A)，以便防止結(jié)構(gòu)負(fù)載能力的損失，即，離散源(諸如對(duì)熱塑性安定面抗扭翼盒組件160產(chǎn)生沖擊的物體)會(huì)潛在地?fù)p傷一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54，但熱塑性安定面抗扭翼盒組件160的其余部分仍會(huì)具有承載特定載荷水平的能力。如圖4A所示，隔離板片層76優(yōu)選包含板片材料86,諸如金屬箔片88 (例如,鈦90、鋼、招或另一合適的金屬)；非碳材料92 ;玻璃纖維材料94或另一合適的板片材料。更優(yōu)選地，隔離板片層76由鈦90或具有導(dǎo)電性96以提供防雷接地路徑98的另一材料組成。
[0061]優(yōu)選地，裝置50包含與熱塑性蒙皮壁板100共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽54(參見(jiàn)圖4A、4C和5B)。圖4C是示出了本公開(kāi)的熱塑性蒙皮壁板100的一個(gè)實(shí)施例的功能方框圖的圖示說(shuō)明。如圖4C所示，熱塑性蒙皮壁板100包含具有內(nèi)表面104 (參見(jiàn)圖1IP)和外表面106 (參見(jiàn)圖1IP)的內(nèi)熱塑性面板102。熱塑性蒙皮壁板100還包含具有內(nèi)表面110 (參見(jiàn)圖1IP)和外表面112 (參見(jiàn)圖1IP)的外熱塑性面板(參見(jiàn)圖4C)。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)和外熱塑性面板102、108可以分別由具有三軸編織結(jié)構(gòu)69 (參見(jiàn)圖8B)的編織的熱塑性塑料114 (參見(jiàn)圖4C)組成。用于內(nèi)和外熱塑性面板102、108的編織的熱塑性材料的使用可以提供固有的通過(guò)厚度的能力，并且還可以提供損傷阻抗和損傷容限。固有的通過(guò)厚度的能力可以指的是由相互交叉的纖維絲束組成的編織物，由此改善通過(guò)厚度的能力，例如，相比于實(shí)體層壓板的平面負(fù)載。實(shí)體層壓板可以堆疊地放置在彼此的上面，而不會(huì)通過(guò)厚度纖維構(gòu)件。
[0062]在另一實(shí)施例中，內(nèi)和外熱塑性面板102、108可以分別由狹縫帶狀熱塑性塑料116 (參見(jiàn)圖4C)組成。用于內(nèi)和外熱塑性面板102、108的狹縫帶狀熱塑性塑料的使用可以提供減少的帶交錯(cuò)和扭曲。在下文中更詳細(xì)地討論用于內(nèi)和外熱塑性面板102、108的制造和模具。優(yōu)選地，內(nèi)和外熱塑性面板102、108由熱塑性材料組成，諸如碳纖維復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)的半結(jié)晶的聚合材料(例如，碳纖維增強(qiáng)的聚笨硫醚(PPS)、碳纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮樹(shù)脂(PEEK)、碳纖維增強(qiáng)的聚醚酮酮(PEKK)、碳纖維增強(qiáng)的聚亞乙基亞胺(PEI))或另一合適的熱塑性材料。熱塑性材料允許內(nèi)和外熱塑性面板102、108共固結(jié)或焊接至編織的熱塑性管狀翼梁帽54。此外，熱塑性材料支撐或系統(tǒng)支架(未示出)潛在地焊接至內(nèi)和外熱塑性面板102、108。
[0063]熱塑性蒙皮壁板100還包含具有內(nèi)表面120 (參見(jiàn)圖1IP)和外表面122 (參見(jiàn)圖1IP)的蒙皮壁板穩(wěn)定元件118(參見(jiàn)圖4C和IIP)。在一個(gè)實(shí)施例中蒙皮壁板穩(wěn)定元件118可以包含多個(gè)芯元件124(參見(jiàn)圖4C)。每個(gè)芯元件124可以包含熱塑性蜂巢狀?yuàn)A層芯126(參見(jiàn)圖4C、5B、11P)、泡沫材料芯128 (參見(jiàn)圖4C)或另一合適的芯元件。在另一實(shí)施例中，如圖4C和10所示，蒙皮壁板穩(wěn)定元件118可以包含接合至內(nèi)熱塑性面板102的第一部分132的多個(gè)縱梁130與接合至內(nèi)熱塑性面板102的第二部分136的多個(gè)壁板加強(qiáng)件134的組合。
[0064]如圖1lP所示，優(yōu)選地，熱塑性蒙皮壁板100包含由內(nèi)熱塑性面板102 (優(yōu)選由編織的熱塑性塑料114組成)與外熱塑性面板108 (優(yōu)選由編織的熱塑性塑料114組成)聚在一起的角落區(qū)域組成的多個(gè)芯襯墊138。內(nèi)和外熱塑性面板102、108分別優(yōu)選在芯襯墊138的邊緣140處斜降，以便將編織的熱塑性塑料與編織的熱塑性塑料接合在一起，并且優(yōu)選地，內(nèi)和外熱塑性面板102、108被配置為，當(dāng)熱塑性蒙皮壁板100在熱下圍繞編織的熱塑性管狀翼梁帽54形成時(shí)與編織的熱塑性管狀翼梁帽54的外表面144連接。另外，熱塑性蒙皮壁板100和編織的熱塑性管狀翼梁帽54的外表面144優(yōu)選在熱和壓力下共固結(jié)。
[0065]優(yōu)選地，裝置50包含被連接至接頭元件150的編織的熱塑性管狀翼梁帽54 (參見(jiàn)圖4A、4B和7)。圖7是本公開(kāi)的接頭元件150的一個(gè)實(shí)施例的等距立體圖的圖示說(shuō)明。接頭元件150優(yōu)選包括公部152 (參見(jiàn)圖7、11P)，諸如公U形凸耳154 (參見(jiàn)圖7和IIP)。接頭元件150可以諸如鈦、碳復(fù)合材料、鋁、不銹鋼等的材料或另一合適的材料組成。更優(yōu)選地，接頭元件150由鈦組成。
[0066]如圖7所示，公部152可以具有用于螺栓或其他附接元件159 (參見(jiàn)圖1IP)的開(kāi)口 153。如圖7所示，接頭元件150還可以包含細(xì)長(zhǎng)的臺(tái)階部分151a、151b和環(huán)形部分155。
[0067]編織的熱塑性管狀翼梁帽54可以經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)連接組件149 (參見(jiàn)圖9和10)優(yōu)選連接至一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋166 (參見(jiàn)圖9和10)。連接組件149包含帶有公部152的接頭元件152，并且還包含母部156 (參見(jiàn)圖11P)，諸如單一固定的母U形凸耳158 (參見(jiàn)圖9)。圖9和10示出了多個(gè)連接組件149。公部152優(yōu)選被連接至編織的熱塑性管狀翼梁帽54，而母部156優(yōu)選被連接至編織的熱塑性管狀桁肋166 (參見(jiàn)圖1IP)。
[0068]在另一實(shí)施例中，如圖4B所示，提供了熱塑性安定面抗扭翼盒組件160。例如，熱塑性安定面抗扭翼盒組件160可以是用于交通工具(諸如飛機(jī)10 (參見(jiàn)圖1))的水平安定面24 (參見(jiàn)圖1)或豎直安定面22 (參見(jiàn)圖1)。圖4B是示出了本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160的一個(gè)實(shí)施例的功能方框圖的圖示說(shuō)明。圖9是帶有包含芯元件124的蒙皮壁板穩(wěn)定元件118的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160a的一個(gè)實(shí)施例的等距視圖的圖示說(shuō)明。圖10是帶有包含縱梁130和壁板加強(qiáng)件134的蒙皮壁板穩(wěn)定元件118的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160b的另一個(gè)實(shí)施例的等距視圖的圖示說(shuō)明。如圖9所示，熱塑性安定面抗扭翼盒組件160包含被間隔開(kāi)以限定抗扭翼盒內(nèi)部162的多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54。如上所述，每個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54包含外編織熱塑管56和布置在外編織熱塑管56內(nèi)的內(nèi)編織熱塑管62。外編織熱塑管56與內(nèi)編織熱塑管62 —起承載最終載荷72。內(nèi)編織熱塑管62還承載極限載荷74。每個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54還包含在外編織熱塑管56與內(nèi)編織熱塑管62之間共固結(jié)的隔離板片層76。隔離板片層76為內(nèi)編織熱塑管62提供加固82 (圖4A)和沖擊損傷阻抗84 (圖4A)，以便防止結(jié)構(gòu)負(fù)載能力的損失。如上所述，如圖4A所示，隔離板片層76優(yōu)選包括板片材料86，諸如金屬箔片88 (例如，鈦90、鋼、鋁或另一合適的金屬)；非碳材料92 ;玻璃纖維材料94或另一合適的板片材料。更優(yōu)選地，隔離板片層76由鈦90或具有導(dǎo)電性96以提供防雷接地路徑98的另一材料組成。
[0069]如圖9所示，熱塑性安定面抗扭翼盒組件160還包含與多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54共固結(jié)以限定抗扭翼盒外部164的熱塑性蒙皮壁板100。如上所述，熱塑性蒙皮壁板100包含內(nèi)熱塑性面板102和外熱塑性面板108。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)和外熱塑性面板102、108分別由具有三軸編織結(jié)構(gòu)69 (參見(jiàn)圖8B)的編織的熱塑性塑料114 (參見(jiàn)圖4C)組成。在另一實(shí)施例中，內(nèi)和外熱塑性面板102、108分別由狹縫帶狀熱塑性塑料116(參見(jiàn)圖4C)組成。如上所述，優(yōu)選地，內(nèi)和外熱塑性面板102、108由熱塑性材料組成，諸如碳纖維復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)的半結(jié)晶的聚合材料(例如，碳纖維增強(qiáng)的聚笨硫醚(PPS)、碳纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮樹(shù)脂(PEEK)、碳纖維增強(qiáng)的聚醚酮酮(PEKK)、碳纖維增強(qiáng)的聚亞乙基亞胺(PEI))或另一合適的熱塑性材料。
[0070]如上所述，熱塑性蒙皮壁板100還包含蒙皮壁板穩(wěn)定元件118 (參見(jiàn)圖4C和9)。在一個(gè)實(shí)施例中蒙皮壁板穩(wěn)定元件118可以包含多個(gè)芯元件124 (參見(jiàn)圖4C和9)。每個(gè)芯元件124可以包含熱塑性蜂巢狀?yuàn)A層芯126 (參見(jiàn)圖4C和5B)、泡沫材料芯128或另一合適的芯元件。在另一實(shí)施例中，如圖10所示，蒙皮壁板穩(wěn)定元件118可以包含通過(guò)焊接或共固結(jié)接合至內(nèi)熱塑性面板102的第一部分132的多個(gè)縱梁130與通過(guò)焊接或共固結(jié)接合至內(nèi)熱塑性面板102的第二部分136的多個(gè)壁板加強(qiáng)件134的組合。當(dāng)蒙皮壁板穩(wěn)定元件118包含縱梁130和壁板加強(qiáng)件134，內(nèi)和外熱塑性面板102、108還可以被結(jié)合到實(shí)體部件或蒙皮部分內(nèi)。
[0071]如上所述，如圖1lP所示，優(yōu)選地，熱塑性蒙皮壁板100包含由內(nèi)熱塑性面板102(優(yōu)選由編織的熱塑性塑料114組成)與外熱塑性面板(優(yōu)選由編織的熱塑性塑料114組成)聚在一起的角落區(qū)域組成的多個(gè)芯襯墊138。內(nèi)和外熱塑性面板102、108分別優(yōu)選在芯襯墊138的邊緣140處斜降，以便將編織的熱塑性塑料與編織的熱塑性塑料接合在一起，并且優(yōu)選地，內(nèi)和外熱塑性面板102、108被配置為，當(dāng)熱塑性蒙皮壁板100在熱下圍繞編織的熱塑性管狀翼梁帽54成形時(shí)與編織的熱塑性管狀翼梁帽54的外表面144連接。另外，熱塑性蒙皮壁板100和編織的熱塑性管狀翼梁帽54的外表面144優(yōu)選在熱和壓力下共固結(jié)。
[0072]如圖4B、9和10所示，熱塑性安定面抗扭翼盒組件160還包含均具有第一端168(參見(jiàn)圖9)和第二端170 (參見(jiàn)圖9)的一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋166。一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋166經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)連接組件149 (參見(jiàn)圖9)連接至一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54。在一個(gè)實(shí)施例中，編織的熱塑性管狀桁肋166可以具有與編制的熱塑性管狀翼梁帽54類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋166包含外編織熱塑管56和布置在外編織熱塑管56內(nèi)的內(nèi)編織熱塑管62,并且包含在外編織熱塑管56與內(nèi)編織熱塑管62之間共固結(jié)的隔離板片層76。優(yōu)選地，外編織熱塑管56和內(nèi)編織熱塑管62都具有三軸編織結(jié)構(gòu)69 (參見(jiàn)圖SB)。隔離板片層76為內(nèi)編織熱塑管62提供加固82 (參見(jiàn)圖4A)和沖擊損傷阻抗84 (參見(jiàn)圖4A)。隔離板片層76優(yōu)選包括板片材料86，諸如金屬箔片88 (例如，鈦90、鋼、鋁或另一合適的金屬)；非碳材料92 ;玻璃纖維材料94或另一合適的板片材料。
[0073]在另一實(shí)施例中，編織的熱塑性管狀桁肋166可以包含具有二軸編織結(jié)構(gòu)68 (參見(jiàn)圖8A)的外編織熱塑管56和具有三軸編織結(jié)構(gòu)69 (參見(jiàn)圖8B)的內(nèi)編織熱塑管62。在另一實(shí)施例中，編織的熱塑性管狀桁肋166可以包含具有三軸編織結(jié)構(gòu)69 (參見(jiàn)圖SB)的外編織熱塑管56和具有二軸編織結(jié)構(gòu)68 (參見(jiàn)圖8A)的內(nèi)編織熱塑管62。圖8A是具有二軸編織結(jié)構(gòu)68的已知的編織預(yù)成形70的圖示說(shuō)明。
[0074]在另一實(shí)施例中，編織的熱塑性管狀桁肋166可以僅包含外編織熱塑管56，而不具有內(nèi)編織熱塑管62或隔離板片層76。外編織熱塑管56優(yōu)選包括三軸編織結(jié)構(gòu)69 (參見(jiàn)圖SB)。可代替地，編織的熱塑性管狀桁肋166可以包含另一合適的編織結(jié)構(gòu)。
[0075]優(yōu)選地，編織的熱塑性管狀桁肋166的外編織熱塑管56和內(nèi)編織熱塑管62(如果存在)由熱塑性材料組成，諸如碳纖維復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)的半結(jié)晶的聚合材料(例如，碳纖維增強(qiáng)的聚笨硫醚(PPS)、碳纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮樹(shù)脂(PEEK)、碳纖維增強(qiáng)的聚醚酮酮(PEKK)、碳纖維增強(qiáng)的聚亞乙基亞胺(PEI))或另一合適的熱塑性材料。用于編織的熱塑性管狀桁肋166的外編織熱塑管56和內(nèi)編織熱塑管62的編織的熱塑性材料的使用可以提供優(yōu)于已知的實(shí)體帶狀層壓板的固有的通過(guò)厚度的能力，并且還可以提供損傷阻抗和損傷容限。
[0076]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1IM所示，熱塑性安定面抗扭翼盒組件160可以具有一個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋166，其被對(duì)角地連接至相對(duì)于彼此對(duì)角地布置的兩個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54。在另一實(shí)施例中，如圖1 IN所示，熱塑性安定面抗扭翼盒組件160可以具有兩個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋166，均被對(duì)角地連接至相對(duì)于彼此對(duì)角地布置的兩個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54，使得兩個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋166相互交叉。編織的熱塑性管狀桁肋166優(yōu)選為熱塑性安定面抗扭翼盒組件160提供額外的增強(qiáng)。熱塑性安定面抗扭翼盒組件160也可以具有兩個(gè)以上的被附接至編織的熱塑性管狀翼梁帽54的編織的熱塑性管狀祐1肋166。
[0077]如圖4B、9和10所示，熱塑性安定面抗扭翼盒組件160還優(yōu)選包含一個(gè)或更多個(gè)接頭元件150。如上所述，一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋166經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)連接組件149 (參見(jiàn)圖9)優(yōu)選連接至一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54。每個(gè)組件149優(yōu)選包括被連接至編織的熱塑性管狀翼梁帽54并且具有公部152的接頭元件150，并且還包含被連接至編織的熱塑性管狀桁肋166的母部156。接頭元件150優(yōu)選包括公部152(參見(jiàn)圖7、9)，諸如公U形凸耳154(參見(jiàn)圖9)。如圖7所示，公部152可以具有用于螺栓或其他附接元件159 (參見(jiàn)圖1IP)的開(kāi)口 153。公部152優(yōu)選被配置為連接至編織的熱塑性管狀翼梁帽54。母部156優(yōu)選被配置為連接至編織的熱塑性管狀桁肋166(參見(jiàn)圖9)。母部156優(yōu)選包括單一固定的母U形凸耳158(參見(jiàn)圖9)。接頭元件150可以諸如鈦、碳復(fù)合材料、鋁、不銹鋼等的材料或另一合適的材料組成。更優(yōu)選地，接頭元件150由鈦組成。[0078]熱塑性安定面抗扭翼盒組件160可以在具有抗扭翼盒的交通工具或其他設(shè)備(諸如飛機(jī)10 (參見(jiàn)圖1)、航天器、旋翼飛機(jī)、水運(yùn)工具、汽車(chē)、卡車(chē)、公共汽車(chē)、火車(chē))或另一合適的交通工具或設(shè)備中使用。更優(yōu)選地，熱塑性安定面抗扭翼盒組件160在飛機(jī)10中使用。與已知的復(fù)合蒙皮和縱梁抗扭翼盒組件的總重量相比，熱塑性安定面抗扭翼盒組件160優(yōu)選具有減小大于約10%的總重量。更優(yōu)選地，與已知的復(fù)合蒙皮和縱梁抗扭翼盒組件的總重量相比，熱塑性安定面抗扭翼盒組件160具有減小約10%到約15%的范圍的總重量。
[0079]圖5A是本公開(kāi)的安裝在水平安定面24c中的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160c的一個(gè)實(shí)施例的示意俯視圖的圖示說(shuō)明。圖5A示出了前梁32a、后梁32b、接頭元件150、編織的熱塑性管狀翼梁帽54 (參見(jiàn)圖5B)的中心線172和編織的熱塑性管狀桁肋166 (參見(jiàn)圖9)的中心線174。圖5B是沿圖5A的線5B-5B截取的剖視圖的圖示說(shuō)明。圖5B示出了圖5A的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160c的側(cè)截面圖。圖5B示出了與四個(gè)熱塑性蒙皮壁板100共固結(jié)以形成抗扭翼盒結(jié)構(gòu)176的四個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54。圖5B還示出了被連接至用于在由虛線178所指示的位置對(duì)角地連接編織的熱塑性管狀桁肋166 (參見(jiàn)圖9)的兩個(gè)接頭元件150的編織的熱塑性管狀翼梁帽54。大約80%的載荷由編織的熱塑性管狀翼梁帽54承載，而大約20%的載荷由熱塑性蒙皮壁板100承載。機(jī)翼前緣與后緣界面元件180 (參見(jiàn)圖6)優(yōu)選在熱塑性安定面抗扭翼盒組件160c (參見(jiàn)圖5B)的每個(gè)角落或芯襯墊138 (參見(jiàn)圖1IP)處通過(guò)焊接或共固結(jié)附接至外熱塑性面板。圖6是諸如T字形剖面形式的機(jī)翼前緣與后緣界面元件180的一個(gè)實(shí)施例的截面圖的圖示說(shuō)明，其中內(nèi)彎曲部分181被配置為在形狀上對(duì)應(yīng)于外熱塑性面板的四個(gè)角落或芯襯墊138 (參見(jiàn)圖1IP)中的每一個(gè)。盡管圖6僅在用于附接至圖5B的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160c的位置示出了一個(gè)機(jī)翼前緣與后緣界面元件180，優(yōu)選地，四個(gè)機(jī)翼前緣與后緣界面元件180在圖5B的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160c的四個(gè)角落或芯襯墊138 (參見(jiàn)圖1IP)的每一個(gè)處被焊接或共固結(jié)至外熱塑性面板。
[0080]圖11A-11N和IlP圖示說(shuō)明了用于制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160的一個(gè)實(shí)施例的制造順序的一個(gè)實(shí)施例。圖1lA是在方法(諸如制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160方法200 (參見(jiàn)圖12))的一個(gè)實(shí)施例中使用的具有第一半252a和第二半252b的可移除分體式模具心軸250的圖示說(shuō)明。圖1lB是圖1lA的可移除分體式模具心軸250和可移除套筒254的圖示說(shuō)明。可移除套筒254可以由尿烷、聚氨酯、橡膠、氯丁橡膠、彈性材料或另一合適的材料制成。圖1lC是圖1lB的可移除分體式模具心軸250和可移除套筒254以及將要在制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160的方法的一個(gè)實(shí)施例中形成的未固結(jié)的裝置50 (諸如編織的熱塑性管狀翼梁帽54)的圖示說(shuō)明。圖1lD是圖1lC的被放置在管狀匹配模具裝置258的第一半256a中的裝置50 (諸如編織的熱塑性管狀翼梁帽54)的圖示說(shuō)明。圖1lE是圖1lC的被固定在用于共固結(jié)編織的熱塑性管狀翼梁帽54的管狀匹配模具裝置258的第一半256a和第二半256b中的編織的熱塑性管狀翼梁帽54的圖示說(shuō)明。圖1lF是圖1lE的管狀匹配模具裝置258中的共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽54的切開(kāi)視圖的圖示說(shuō)明。
[0081]首先通過(guò)編織機(jī)器或設(shè)備將內(nèi)編織熱塑管62編織在可移除分體式模具心軸250上。為了制造內(nèi)編織熱塑管62，熱塑性帶被切成期望的寬度，并且被纏繞在卷軸上。卷軸被組裝在客戶定制的編織機(jī)器或設(shè)備上，以及帶被編織成具有期望的直徑、期望的帶角度和期望數(shù)量的零角度絲束的內(nèi)編織熱塑管62。編織的設(shè)計(jì)限定了狹縫帶的寬度、編織直徑和編織角度。所使用的編織機(jī)器或設(shè)備可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所眾所周知的現(xiàn)有編織機(jī)器或設(shè)備。在內(nèi)編織熱塑管62形成之后，隔離板片層76應(yīng)用于內(nèi)編織熱塑管62。接下來(lái)，外編織熱塑管56借助于通過(guò)編織機(jī)器或設(shè)備進(jìn)行組裝而被編織在隔離板片層76上面。然后利用有效的熱和有效的壓力將內(nèi)編織熱塑管62、隔離板片層76和外編織熱塑管56共固結(jié)在一起，從而形成編織的熱塑性管狀翼梁帽54。
[0082]在編織的熱塑性管狀翼梁帽54被共固結(jié)之后，一個(gè)或更多個(gè)接頭元件150可以被連接至一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54。編織的熱塑性管狀翼梁帽54可以針對(duì)粘結(jié)的或共固結(jié)的碳(編織的熱塑性管狀翼梁帽54)對(duì)鈦(接頭元件150)的依從性進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試?？纱娴?，粘結(jié)損傷阻止特征可以用于驗(yàn)證測(cè)試。在接頭元件150被連接至一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54之后，共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽54被放置在限定抗扭翼盒內(nèi)部162 (參見(jiàn)圖9)的內(nèi)抗扭翼盒模具裝置262的角落260 (參見(jiàn)圖11G)中。圖1lG是被放置在制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160的方法的一個(gè)實(shí)施例中使用的內(nèi)抗扭翼盒模具裝置262的每個(gè)角落260中的制造的共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽54的圖示說(shuō)明。圖1lH是制造的共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽54、具有內(nèi)和外熱塑性面板102、108的熱塑性蒙皮壁板100和圍繞內(nèi)抗扭翼盒模具裝置262增加的蒙皮壁板穩(wěn)定元件118的圖示說(shuō)明。在四個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54被放置在每個(gè)角落260中之后，如果編織的熱塑性塑料114是期望的，則可以通過(guò)編織機(jī)器或設(shè)備圍繞編織的熱塑性管狀翼梁帽54連續(xù)地編織內(nèi)熱塑性面板102?？纱娴?，如果狹縫帶狀熱塑性塑料116是期望的，則可以通過(guò)自動(dòng)纖維鋪放(AFP)機(jī)器或設(shè)備圍繞編織的熱塑性管狀翼梁帽54鋪放或內(nèi)熱塑性面板102。在圍繞編織的熱塑性管狀翼梁帽54應(yīng)用內(nèi)熱塑性面板102之后，利用接頭元件(諸如粘合劑或接頭)或另一合適的接頭元件將蒙皮壁板穩(wěn)定元件118 (諸如熱塑性蜂巢狀?yuàn)A層芯126 (參見(jiàn)圖9)或縱梁130 (參見(jiàn)圖10)和壁板加強(qiáng)件134 (參見(jiàn)圖10))附接至內(nèi)熱塑性面板102?？v梁130和壁板加強(qiáng)件134也可以被焊接至內(nèi)熱塑性面板102。其次，如果編織的熱塑性塑料114是期望的，則可以通編織機(jī)器或設(shè)備過(guò)圍繞蒙皮壁板穩(wěn)定元件118編織連續(xù)的外熱塑性面板?？纱娴?，如果狹縫帶狀熱塑性塑料116是期望的，則可以通過(guò)自動(dòng)纖維鋪放(AFP)機(jī)器或設(shè)備圍繞蒙皮壁板穩(wěn)定元件118鋪放或鋪設(shè)外熱塑性面板108。
[0083]還可以利用殷鋼模具、熱塑性成型瓶或可再成形材料將內(nèi)和外熱塑性面板102、108的編織的或狹縫帶結(jié)構(gòu)覆在編織的熱塑性管狀翼梁帽54框架上面。由于其耐久性和接近用于成型零件的增強(qiáng)塑料的熱膨脹系數(shù)(CTE)，殷鋼(鎳鋼合金)是用于大量運(yùn)用的復(fù)合材料零件的優(yōu)選模具材料。殷鋼合金具有較低的熱膨脹，其在高達(dá)400華氏度(200攝氏度)的溫度下約為碳鋼的十分之一。殷鋼模具可以與自動(dòng)鋪帶機(jī)(ATL)—起使用。對(duì)于自動(dòng)纖維鋪放(AFP)機(jī)器而言，由于AFP運(yùn)行會(huì)涉及向鋪設(shè)的零件移動(dòng)心軸和/或移動(dòng)頭部，因此重量會(huì)起作用。對(duì)于自動(dòng)鋪帶機(jī)而言，由于模具是固定的，因此可以不必過(guò)多關(guān)心尺寸和重量。ATL可以用于具有適中輪廓并且大平面的零件(諸如機(jī)翼)。
[0084]圖1lI是制造的共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽54、具有內(nèi)和外熱塑性面板102、108的熱塑性蒙皮壁板100和圖1lH的被放置在制造本公開(kāi)的飛機(jī)水平或豎直安定面的方法的一個(gè)實(shí)施例中使用的抗扭翼盒匹配模具裝置266的第一半264a中的蒙皮壁板穩(wěn)定元件118的圖示說(shuō)明。圖1lJ是制造的共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽54、具有內(nèi)和外熱塑性面板102、108的熱塑性蒙皮壁板100和圖1lH的被固定在用于共固結(jié)的抗扭翼盒匹配模具裝置266的第一半264a和第二半264b中的蒙皮壁板穩(wěn)定元件118的圖示說(shuō)明。共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽54、具有內(nèi)和外熱塑性面板102、108的熱塑性蒙皮壁板100和蒙皮壁板穩(wěn)定元件118然后利用有效的熱和有效的壓力被共固結(jié)。圖1lK是圖1lJ的抗扭翼盒匹配模具裝置266中的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160的熱塑性安定面抗扭翼盒268的切開(kāi)視圖的圖示說(shuō)明。
[0085]圖1lL是在制造本公開(kāi)的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160的方法的一個(gè)實(shí)施例中使用的移除抗扭翼盒匹配模具裝置266后的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160的熱塑性安定面抗扭翼盒268的圖示說(shuō)明。圖1lM是圖1lL的已經(jīng)被制造的并且編織的熱塑性管狀桁肋166經(jīng)由連接組件149附接至兩個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54后的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160的圖示說(shuō)明。圖1lN是圖1lL的已經(jīng)被制造的并且編織的熱塑性管狀桁肋166經(jīng)由連接組件149附接至四個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54后的熱塑性安定面抗扭翼盒組件160的圖示說(shuō)明。
[0086]圖1lP是經(jīng)由連接組件149附接至編織的熱塑性管狀翼梁帽54的編織的熱塑性管狀桁肋166的特寫(xiě)的圖示說(shuō)明。如上所述，如圖1lP所示，優(yōu)選地，熱塑性蒙皮壁板100包含由內(nèi)熱塑性面板102 (優(yōu)選由編織的熱塑性塑料114組成)與外熱塑性面板(優(yōu)選由編織的熱塑性塑料114組成)聚在一起的角落區(qū)域組成的多個(gè)芯襯墊138。內(nèi)和外熱塑性面板102、108分別優(yōu)選在芯襯墊138的邊緣140處斜降，以便將編織的熱塑性塑料與編織的熱塑性塑料接合在一起，并且優(yōu)選地，內(nèi)和外熱塑性面板102、108被配置為，當(dāng)熱塑性蒙皮壁板100在熱下圍繞編織的熱塑性管狀翼梁帽54形成時(shí)與編織的熱塑性管狀翼梁帽54的外表面144連接。另外，熱塑性蒙皮壁板100和編織的熱塑性管狀翼梁帽54的外表面144優(yōu)選在熱和壓力下共固結(jié)。
[0087]在本公開(kāi)的另一實(shí)施例中，提供了制造熱塑性安定面抗扭翼盒組件160的一個(gè)實(shí)施例或另一實(shí)施例的方法200。圖12是圖示說(shuō)明本公開(kāi)的方法200的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。方法200包含步驟202，提供多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54 (參見(jiàn)圖4A、9)，其包含外編織熱塑管56和布置在外編織熱塑管56內(nèi)的內(nèi)編織熱塑管62,并且還包含在外編織熱塑管56與內(nèi)編織熱塑管62之間共固結(jié)的隔離板片層76。可以通過(guò)以下制造步驟的過(guò)程制造每個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54，所述制造步驟包含:例如，利用編織裝置(諸如上述的編織機(jī)器或設(shè)備)在可移除分體式模具心軸250和可移除套筒254 (參見(jiàn)圖11B)上面編織熱塑性材料，從而形成內(nèi)編織熱塑管62 ;圍繞內(nèi)編織熱塑管62的外表面包裹包含非碳材料的隔離板片層76 ;利用編織裝置在隔離板片層76的外表面上面編織額外的熱塑性材料，從而形成外編織熱塑管56 ;將內(nèi)編織熱塑管62、隔離板片層76和外編織熱塑管56放置在管狀匹配模具裝置258中(參見(jiàn)圖11E);在有效的溫度和有效的壓力下加熱以及共固結(jié)管狀匹配模具裝置258中的內(nèi)編織熱塑管62、隔離板片層76和外編織熱塑管56，從而獲得編織的熱塑性管狀翼梁帽54 ;冷卻編織的熱塑性管狀翼梁帽54 ;以及，從共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽54中移除可移除分體式模具心軸250和可移除套筒254。
[0088]方法200還包含步驟204，將如上所述的一個(gè)或更多個(gè)接頭元件150連接至一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54。接頭元件150可以在連接組件149中使用，以便將接頭元件150的公部152連接至母部156，其中母部156被連接至內(nèi)肋和/或編織的熱塑性管狀桁肋166。優(yōu)選地，接頭元件150由鈦組成。將接頭元件150 (諸如由鈦制成的那些)連接、接合或焊接至編織的熱塑性管狀翼梁帽54并且在一個(gè)實(shí)施例中連接、接合或焊接至編織的熱塑性管狀桁肋166，可以涉及在共固結(jié)的編織的熱塑性管狀翼梁帽54上使用等離子蝕刻工藝或另一合適的工藝，以及利用粘合劑(諸如結(jié)構(gòu)性粘合劑膜蜂巢狀并且金屬到金屬的部件上的具有長(zhǎng)期耐久性的結(jié)構(gòu)性粘合劑膜，例如，來(lái)自明尼蘇達(dá)州的3M公司的結(jié)構(gòu)性粘合劑膜AF555)將其粘結(jié)到諸如由鈦制成的接頭元件150，其中鈦優(yōu)選利用溶膠凝膠工藝進(jìn)行處理?？纱娴?，可以用由復(fù)合材料制成的接頭元件150代替由鈦制成的接頭元件150，以便當(dāng)具有符合要求的層間拉伸能力的零件可用時(shí)降低成本和重量。
[0089]方法200還包含步驟206，將至少一個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54放置在內(nèi)抗扭翼盒模具裝置262的每個(gè)角落260(參見(jiàn)圖11G)中，以限定抗扭翼盒內(nèi)部162(參見(jiàn)圖11L)。方法200還包含步驟208，以連續(xù)的方式圍繞編織的熱塑性管狀翼梁帽54鋪設(shè)內(nèi)熱塑性面板102，以便圍繞編織的熱塑性管狀翼梁帽54限定熱塑性安定面抗扭翼盒268，并且至少限定抗扭翼盒內(nèi)表面270 (參見(jiàn)圖11L)。
[0090]方法200還包含步驟210，將多個(gè)蒙皮壁板穩(wěn)定元件118附接至內(nèi)熱塑性面板102，以限定四個(gè)抗扭翼盒側(cè)部272(參見(jiàn)圖11L)。方法200還包含步驟212，以連續(xù)的方式圍繞多個(gè)蒙皮壁板穩(wěn)定元件118鋪設(shè)以及附接外熱塑性面板，以限定抗扭翼盒周邊274(參見(jiàn)圖11L)。方法200還包含步驟214，將編織的熱塑性管狀翼梁帽54、內(nèi)和外熱塑性面板102、108和蒙皮壁板穩(wěn)定元件118放置在抗扭翼盒匹配模具裝置266中(參見(jiàn)圖11J)。方法200還包含步驟216，在有效的溫度和有效的壓力下加熱抗扭翼盒匹配模具裝置266中的編織的熱塑性管狀翼梁帽54、內(nèi)和外熱塑性面板102，108和蒙皮壁板穩(wěn)定元件118，從而獲得熱塑性安定面抗扭翼盒268和熱塑性安定面抗扭翼盒組件160。加熱步驟216還可以包含，經(jīng)由工藝(諸如共固結(jié)；焊接，例如，感應(yīng)焊接或另一合適的焊接工藝；或用于編織的熱塑性管狀翼梁帽54、內(nèi)和外熱塑性面板102、108和蒙皮壁板穩(wěn)定元件118接合在一起的另一合適的工藝)將編織的熱塑性管狀翼梁帽54、內(nèi)和外熱塑性面板102、108和蒙皮壁板穩(wěn)定元件118接合在一起。
[0091]方法200還可以包含可選步驟218，冷卻熱塑性安定面抗扭翼盒組件160。冷卻步驟可以包含利用物理或強(qiáng)制冷卻設(shè)備冷卻熱塑性安定面抗扭翼盒組件160?？纱娴?，熱塑性安定面抗扭翼盒組件160可以單獨(dú)留在室溫或環(huán)境溫度下進(jìn)行冷卻，而不使用任何額外的冷卻設(shè)備。方法200還包含步驟220，從抗扭翼盒匹配模具裝置266中移除熱塑性安定面抗扭翼盒268和熱塑性安定面抗扭翼盒組件160。
[0092]方法200還可以包含步驟222，經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)連接組件149將一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋166附接至一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽54(參見(jiàn)圖9和10)?？梢酝ㄟ^(guò)包含例如利用編織裝置(諸如上述的編織機(jī)器或設(shè)備)在可移除分體式模具心軸250和可移除套筒254(參見(jiàn)圖11B)上面編織熱塑性材料從而形成內(nèi)編織熱塑管62的制造步驟的過(guò)程與制造編織的熱塑性管狀翼梁帽54的過(guò)程類(lèi)似地制造每個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋166 ;圍繞內(nèi)編織熱塑管62的外表面包裹包含非碳材料的隔離板片層76 ;利用編織裝置在隔離板片層76的外表面上面編織額外的熱塑性材料，從而形成外編織熱塑管56 ；將內(nèi)編織熱塑管62、隔離板片層76和外編織熱塑管56放置在管狀匹配模具裝置258中(參見(jiàn)圖11E);在有效的溫度和有效的壓力下加熱以及共固結(jié)管狀匹配模具裝置258中的內(nèi)編織熱塑管62、隔離板片層76和外編織熱塑管56，從而形成以及共固結(jié)編織的熱塑性管狀桁肋166 ;冷卻編織的熱塑性管狀桁肋166 ;以及，從共固結(jié)的編織的熱塑性管狀桁肋166中移除可移除分體式模具心軸250和可移除套筒254?？纱娴兀梢酝ㄟ^(guò)僅在可移除分體式模具心軸250和可移除套筒254外面編織外編織熱塑管62而形成編織的熱塑性管狀桁肋166。
[0093]方法200還可以包含步驟224，將機(jī)翼前緣與后緣界面元件180(參見(jiàn)圖6)附接至熱塑性安定面抗扭翼盒組件160，并且優(yōu)選附接至熱塑性安定面抗扭翼盒組件160的角落。
[0094]所公開(kāi)的裝置50、熱塑性安定面抗扭翼盒組件160和方法200的實(shí)施例可以為已知的飛機(jī)水平或豎直安定面抗扭翼盒組件提供替代的結(jié)構(gòu)。編織的熱塑性管狀高正交的編織的熱塑性管狀翼梁帽54優(yōu)選被共固結(jié)或或被焊接，從而形成熱塑性蒙皮壁板100，其可以是由內(nèi)和外熱塑性面板102、108和蒙皮壁板穩(wěn)定元件118 (諸如芯元件124或縱梁130和壁板加強(qiáng)件134)制成的穩(wěn)定的編織或狹縫帶。用于編織的熱塑性管狀翼梁帽54和編織的熱塑性管狀桁肋166框架的編織的管狀熱塑性設(shè)計(jì)在更高的受載端部處提供提供最大的軸向容量，以承載軸向和瞬間彎曲載荷。這通過(guò)使用在每個(gè)單元使用兩個(gè)或更多個(gè)軸端以及通過(guò)沿零件長(zhǎng)度改變偏斜絲束的角度而實(shí)現(xiàn)。此外，編織物厚度和直徑可以隨零件長(zhǎng)度而變化。編織物結(jié)構(gòu)的使用使編織物橫截面能隨長(zhǎng)度而變化，以優(yōu)化性能，例如，編織偏角和板片數(shù)量可以根據(jù)需要而改變，代替單一編織結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)設(shè)計(jì)。用于翼梁帽和熱塑性蒙皮壁板的編織材料的使用可以提供固有的通過(guò)厚度的能力、損傷阻抗和損傷容限、增加的熔合線性質(zhì)和蜂巢狀?yuàn)A層壁板阻止特征。
[0095]此外，編織的使用可以降低制造和制作的成本，因?yàn)樵诰幙棛C(jī)器被裝配之后，不需要來(lái)自操作者的過(guò)多注意。與現(xiàn)有的復(fù)合蒙皮和縱梁設(shè)計(jì)方案相比，所公開(kāi)的裝置50、熱塑性安定面抗扭翼盒組件160和方法200的實(shí)施例還提供了重量和成本的降低，并且還可以以比已知的復(fù)合蒙皮和縱梁設(shè)計(jì)更快的速率生產(chǎn)所公開(kāi)的裝置50、熱塑性安定面抗扭翼盒組件160和方法200的實(shí)施例。
[0096]本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到本公開(kāi)的許多改進(jìn)和其他實(shí)施方式，其具有上述說(shuō)明和相關(guān)附圖中所呈現(xiàn)的教導(dǎo)的益處。本文所述的實(shí)施方式意指是例證性的而不是意欲限制性的或詳盡的。盡管本文采用了具體的術(shù)語(yǔ)，但其僅以普通和描述性意義而不是為了限制目的使用。
【權(quán)利要求】
1.一種提供壁板加強(qiáng)的裝置，所述裝置包含: 外編織熱塑管(56); 布置在所述外編織熱塑管(56)內(nèi)的內(nèi)編織熱塑管(62);以及， 在所述外編織熱塑管(56)與所述內(nèi)編織熱塑管(62)之間共固結(jié)的隔離板片層(76)，所述隔離板片層(76)為所述內(nèi)編織熱塑管(62)提供加固和沖擊損傷阻抗，以便避免結(jié)構(gòu)負(fù)載能力的損失。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述外編織熱塑管(56)和所述內(nèi)編織熱塑管(62)一起承載最終載荷，并且進(jìn)一步其中所述內(nèi)編織熱塑管(62)承載極限載荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述隔離板片層(76)包含選自包含金屬箔片(諸如，鈦、鋼或鋁)、非碳材料和玻璃纖維材料的組的板片材料。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述裝置包含共固結(jié)至熱塑性蒙皮壁板(100)的編織的熱塑性管狀翼梁帽(54)，所述熱塑性蒙皮壁板(110)包含內(nèi)熱塑性面板(102)、外熱塑性面板(108)和多個(gè)蒙皮壁板穩(wěn)定元件(118)，并且其中所述內(nèi)和外熱塑性面板(102、108)還包含選自包含編織的熱塑性塑料和狹縫帶狀熱塑性塑料的組的材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述蒙皮壁板穩(wěn)定元件(118)包含選自包含熱塑性蜂巢狀?yuàn)A層芯和泡沫材料芯的組的芯元件，并且其中所述蒙皮壁板穩(wěn)定元件(118)還包含多個(gè)縱梁(130)和多個(gè)壁板加強(qiáng)件(134)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述裝置包含被連接至接頭元件(150)編織的熱塑性管狀 翼梁帽(54)，所述接頭元件(150)具有被配置為連接至母部(156)的公部(152)，所述母部(156)被連接至編織的熱塑性管狀桁肋(166)，并且其中所述接頭元件(150)還包含選自包含鈦、碳復(fù)合材料、鋁和不銹鋼的組的材料。
7.—種制造熱塑性抗扭翼盒組件(160)的方法，所述方法包含: 提供多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽(54)； 將一個(gè)或更多個(gè)接頭元件(150)連接至一個(gè)或更多個(gè)所述編織的熱塑性管狀翼梁帽(54)； 以連續(xù)的方式圍繞所述一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽(54)鋪設(shè)內(nèi)熱塑性面板(102)，以便圍繞所述一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽(54)限定抗扭翼盒結(jié)構(gòu)，并且至少限定抗扭翼盒內(nèi)表面(270)； 將多個(gè)蒙皮壁板穩(wěn)定元件(118)附接至所述內(nèi)熱塑性面板(102)，以限定四個(gè)抗扭翼盒側(cè)部(272)； 以連續(xù)的方式圍繞所述多個(gè)蒙皮壁板穩(wěn)定元件(118)鋪設(shè)以及附接外熱塑性面板(108)，以限定抗扭翼盒周邊，并且形成熱塑性抗扭翼盒組件(160);以及， 在有效的溫度和有效的壓力下加熱所述熱塑性抗扭翼盒組件(160)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其還包含經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)連接組件(149)將一個(gè)或更多個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋(166)附接至一個(gè)或更多個(gè)所述編織的熱塑性管狀翼梁帽(54)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7至8中任一項(xiàng)所述的方法，其還包含將前緣與后緣界面元件(180)附接至所述熱塑性安定面抗扭翼盒組件(160)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的方法，其還包含在將所述一個(gè)或更多個(gè)接頭元件(150)連接至所述一個(gè)或更多個(gè)所述編織的熱塑性管狀翼梁帽(54)之后，將至少一個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽(54)放置在內(nèi)抗扭翼盒模具裝置(262)的每個(gè)角落中，以限定抗扭翼盒內(nèi)部(162)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)如下過(guò)程制造每個(gè)編織的熱塑性管狀翼梁帽(54)，所述過(guò)程包含: 利用編織裝置在可移除心軸(250)和可移除套筒(254)上面編織熱塑性材料，從而形成內(nèi)編織熱塑管(62)； 圍繞所述內(nèi)編織熱塑管(62)的外表面包裹包含非碳材料的隔離板片層(76)； 利用所述編織裝置在所述隔離板片層(76)的外表面上面編織額外的熱塑性材料，從而形成外編織熱塑管(56)，并且形成所述編織的熱塑性管狀翼梁帽(54);以及， 在有效的溫度和有效的壓力下加熱以及共固結(jié)所述編織的熱塑性管狀翼梁帽(54)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中鋪設(shè)所述內(nèi)熱塑性面板(102)和鋪設(shè)所述外熱塑性面板(108)是利用選自包含編織裝置和自動(dòng)纖維鋪放(AFP)裝置的組的裝置進(jìn)行的。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述熱塑性抗扭翼盒組件(160)的加熱在抗扭翼盒匹配模具裝置(262)中發(fā)生。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)如下過(guò)程制造每個(gè)編織的熱塑性管狀桁肋(166)，所述過(guò)程包含: 利用編織裝置在可移除心軸(250)和可移除套筒(254)上面編織熱塑性材料，從而形成內(nèi)編織熱塑管(62)； 圍繞所述內(nèi)編織熱塑管(62)的外表面包裹包含非碳材料的隔離板片層(76)； 利用所述編織裝置在所述隔離板片層(76)的外表面上面編織額外的熱塑性材料，從而形成外編織熱塑管(56)，并且形成所述編織的熱塑性管狀翼桁肋(166);以及， 在有效的溫度和有效的壓力下加熱并且共固結(jié)所述編織的熱塑性管狀桁肋(166)。
15.根據(jù)權(quán)利要求7至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述加熱還包含經(jīng)由選自包含共固結(jié)和焊接的組的工藝將所述編織的熱塑性管狀翼梁帽(54)、所述內(nèi)和外熱塑性面板(102,108)和所述蒙皮壁板穩(wěn)定元件(118)接合在一起。
【文檔編號(hào)】B64C3/18GK103826837SQ201280045408
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月23日
【發(fā)明者】J·L·馬爾科 申請(qǐng)人:波音公司