專利名稱：復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及獲得該結(jié)構(gòu)的相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的方法，其中所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)包括曲形主體和從該曲形主體的端部延伸的一體式緣部，該方法包括以下步驟 形成隔膜包裝，該隔膜包裝包括位于兩個隔膜之間的復(fù)合材料層平堆，其中，該平堆的每一層均由多個復(fù)合材料鋪瓦構(gòu)成，每個鋪瓦至少具有第一部分和第二部分，第一部分的側(cè)邊構(gòu)造成鄰接相鄰鋪瓦的側(cè)邊，并且第二部分的側(cè)邊構(gòu)造成與相鄰鋪瓦的側(cè)邊重 將隔膜包裝放置在包括空心成形工具的雙隔膜成形設(shè)備中，包括從隔膜包裝內(nèi)排
空空氣，其中，復(fù)合材料鋪瓦的第一部分被支撐在所述工具的上表面上； 對隔膜包裝施加熱量；以及 在下隔膜與空心成形工具之間施加真空，使得 對應(yīng)于復(fù)合材料鋪瓦的第二部分的未受支撐區(qū)域被拉至與所述成形工具的內(nèi)壁
4接觸； 相鄰鋪瓦的第二部分的邊運動成鄰接相鄰鋪瓦的側(cè)邊；
每個鋪瓦的第一部分形成所述緣部的一部分；以及
每個鋪瓦的第二部分形成所述曲形主體的一部分。 這樣的方法使得能夠用復(fù)合材料生產(chǎn)出在一端具有一體式凸緣的空心導(dǎo)管。因 此，凸緣允許復(fù)合材料結(jié)構(gòu)聯(lián)接于類似結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可以，例如，被用作航空發(fā)動機 殼體或發(fā)動機艙的一部分，其中凸緣可便于將該殼體或發(fā)動機艙的部段附接在一起和/或 可便于將發(fā)動機構(gòu)件連接至該殼體。 為了形成空心導(dǎo)管，首先將鋪瓦鋪平并且順次鋪疊，將鋪瓦的第二部分拉至與空 心成形工具的內(nèi)壁接觸以形成曲形主體，而讓鋪瓦的第一部分提供一體式凸緣。在成形過 程中，鋪瓦的第一部分經(jīng)歷很少的變形或者沒有變形。因此，當鋪設(shè)在平堆中時，第一部分 的側(cè)邊鄰接相鄰鋪瓦的側(cè)邊。為了制造具有圓形凸緣的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，每個鋪瓦的第一部 分均具有鄰接相鄰鋪瓦的側(cè)邊的徑向邊?？招膶?dǎo)管可具有任何形狀，例如具有平行壁或錐 形壁的圓筒形，或者其壁向外鼓突的桶形。將會認識到，空心導(dǎo)管的截面形狀以及凸緣或 緣部的周邊將影響每個鋪瓦的總體形狀。例如，對于截面為圓形的、具有平行側(cè)面的圓筒 而言，每個鋪瓦的第二部分的側(cè)邊可為平行的。當鋪設(shè)成圓形圖案時，第二部分的側(cè)邊將重 疊，當被拉至與空心成形工具的內(nèi)壁接觸時，相鄰鋪瓦的第二部分的側(cè)邊將鄰接以形成具 有一體式凸緣或緣部的復(fù)合材料導(dǎo)管的主體。圓形凸緣所用鋪瓦的第一部分的形狀可為與 通過將許多鋪瓦結(jié)合在一起而形成的較大圓的一段相對應(yīng)的曲邊以及以限定所述圓的半 徑的錐度側(cè)邊。 在最終結(jié)構(gòu)中，相鄰鋪瓦的鄰接邊能夠減少各層之間空隙或復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中任何 不連續(xù)的出現(xiàn)。 為了避免相鄰層中出現(xiàn)重合的鄰接邊(這會導(dǎo)致復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的薄弱處)，形 成所述堆的每一層相對于前一層鋪設(shè)成使得鋪瓦之間的鄰接邊錯開。在使用中可能負重的 凸緣區(qū)域中這尤其重要。 用于根據(jù)本發(fā)明的實施例制造復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料可為單向預(yù)浸復(fù)合材料。
可替代地，所使用的材料可為預(yù)浸紡織物?？商娲兀褂玫牟牧峡蔀楦杉徔椢?。復(fù)合材
料可包括與樹脂膜交織的干紡織物。合適復(fù)合材料的實例包括碳纖維、芳族聚酰胺纖維或
玻璃纖維，或者碳纖維與芳族聚酰胺纖維的結(jié)合，或者芳族聚酰胺纖維與玻璃纖維的結(jié)合，
或者碳纖維與玻璃纖維的結(jié)合，或者碳纖維、芳族聚酰胺纖維和玻璃纖維的結(jié)合。 可以手工鋪疊鋪瓦?？商娲兀赏ㄟ^自動過程鋪疊鋪瓦，這可減少準備時間，并
且與手工鋪疊生產(chǎn)的產(chǎn)品相比，可以提高終端產(chǎn)品的質(zhì)量。 本發(fā)明還涉及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其包括空心導(dǎo)管和位于該空心導(dǎo)管端部的一體式緣 部，其中，所述導(dǎo)管和緣部由多個復(fù)合材料鋪瓦形成，所述復(fù)合材料鋪瓦至少包括第一部分 和第二部分，其中每個鋪瓦的第一部分形成所述緣部的一部分，每個鋪瓦的第二部分形成 所述空心導(dǎo)管的一部分，并且其中，相鄰鋪瓦的邊相互鄰接。


現(xiàn)在將僅通過示例的方式參照附圖描述本發(fā)明的實施例，在附圖中
圖1是在一端具有凸緣的空心導(dǎo)管的透視圖； 圖2A是在鋪疊用于生產(chǎn)圖1中導(dǎo)管和凸緣的復(fù)合材料時使用的鋪瓦的示意圖；
圖2B是布置成限定曲形周邊的三個圖2A中鋪瓦的示意圖； 圖3A是復(fù)合材料層的布置的示意圖，其中該復(fù)合材料層層疊以構(gòu)成用于生產(chǎn)圖1 中復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料； 圖3B是圖3A所示堆疊順序的可替代堆疊順序的示意圖； 圖4A是用于表示圖1中導(dǎo)管和凸緣的制造方法開始的復(fù)合材料層堆的示意圖；
圖4B示出了布置在兩個隔膜之間以形成隔膜包裝的、圖4A的復(fù)合材料層；
圖4C是放置在雙隔膜成形設(shè)備中的、圖4B的隔膜包裝的示意圖，其中在所述兩個 隔膜之間施加了真空以加固復(fù)合材料； 圖4D是正被放低至與空心成形工具接觸的隔膜包裝的示意圖； 圖4E是雙隔膜成形過程的中間階段的示意圖，其中，隔膜包裝被加熱并且當隔膜
包裝的緣部停靠在成形工具上時施加真空； 圖4F是在底部隔膜與成形工具之間施加真空以將復(fù)合材料的導(dǎo)管部段拉至與成 形工具的內(nèi)壁接觸從而完成成形過程的示意圖； 圖5A是采用圖4A至4F所示的雙隔膜成形過程生產(chǎn)的空心復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的透視 圖； 圖5B是沿箭頭B的方向觀察到的圖5中空心復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的平面視圖； 圖5C示出了關(guān)于圖5B中復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的剖面C-C的截面圖； 圖6是包含兩個發(fā)動機的飛機的示意圖； 圖7是飛機發(fā)動機所用的兩個殼體構(gòu)件的示意圖； 圖8是在相應(yīng)凸緣處結(jié)合的兩個零件的示意圖；以及 圖9是所述兩個零件在凸緣處結(jié)合的細節(jié)的示意圖。
圖10A是飛機發(fā)動機的外旁路導(dǎo)管的透視圖；以及 圖10B是飛機發(fā)動機所用內(nèi)導(dǎo)管的透視圖。 盡管本發(fā)明容許有各種修改和可替代形式，但在附圖中以示例方式示出了具體實 施例并在本文中對其進行了詳細描述。然而，應(yīng)該理解，附圖和對附圖的詳細描述并非意圖 將本發(fā)明限制為所公開的特定形式，相反，本發(fā)明將涵蓋落入請求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)的 所有修改、等同物和可替代物。
具體實施例方式圖i示出了采用根據(jù)本發(fā)明實施例的方法生產(chǎn)的空心結(jié)構(gòu)1的透視圖。 空心結(jié)構(gòu)1由復(fù)合材料制成并且包括呈緣部形式的凸緣3，所述緣部從空心結(jié)構(gòu)1
的曲形主體5的邊延伸。 空心結(jié)構(gòu)1由復(fù)合材料制成，該復(fù)合材料制備成如圖2B所示的復(fù)合材料層的水平 平堆。復(fù)合材料堆7的每一層均由多個鋪瓦9組成。參照圖2A和2B，每個鋪瓦9基本上為 蘑菇形，其中，該蘑菇形狀的頭部由第一部分9A提供，第一部分9A形成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)1上 凸緣(或緣部)3的一部分，該蘑菇形狀的莖部由第二部分9B提供，第二部分9B提供空心 結(jié)構(gòu)1的壁，凸緣3從該壁延伸。
在所示實例中，示出了具有圓形截面的圓筒形導(dǎo)管。因此，每個鋪瓦9的第一部分 9A具有曲邊11和兩條直邊12。如圖2A和2B所示的所述兩條直邊12沿著半徑Rl的線， 該半徑R1為由凸緣3的周邊限定的較大圓的半徑。當多個鋪瓦如圖2B所示那樣并排布置 時形成較大圓，曲邊11呈該較大圓的圓弧的形式。"每條直邊12的傾角由所述較大圓的半 徑R1限定"意味著當兩個或更多個鋪瓦9并排放置時，所述直邊相互鄰接，從而形成較大的 圓弧。通過將足夠數(shù)量的鋪瓦9鋪設(shè)在一起，形成完整的圓。 在所示實例中，空心主體5為具有圓形截面和平行壁的圓筒形，每個鋪瓦9的第二 部分9B基本上為矩形。當鋪瓦9如圖2B所示那樣鋪平時，每個鋪瓦9的第二部分9B的邊 重疊，并且當制造如圖l所示的復(fù)合材料空心結(jié)構(gòu)1時，第二部分9B相對于第一部分9A變 形大約90度的角。對于所示實例，在變形過程(當鋪瓦的未受支撐區(qū)域被拉向與空心形成 工具的內(nèi)壁接觸時)中，第二部分9B的側(cè)邊從水平變成豎直，豎直時第二部分9B的邊從重 疊變成基本上鄰接相鄰鋪瓦的側(cè)邊。下面參照圖4A至4F描述空心復(fù)合材料結(jié)構(gòu)1的制造 過程。 參照圖3A和3B，通過向第一層Ll添加層L2、 L3而形成復(fù)合材料堆13，其中后續(xù) 的層L2、 L3以與參照圖2B示出和描述的方式相同的方式進行鋪疊。在每一層Ll、 L2、 L3 中，如圖3A和3B所示，每個鋪瓦9的第一部分9A的鄰接邊與相鄰層中的每個鋪瓦9的第 一部分9A的鄰接邊錯開，使得最大限度地減少由于鄰接接頭引起的任何薄弱處。在圖3A 和3B所示的實例中，為說明之目的示出了三層L1、L2、L3。但是，可以認識到，所使用的層 Ll、 L2、 L3的實際數(shù)量由終端產(chǎn)品所需的材料性質(zhì)決定。圖3A和3B示出了鋪疊的可替代 順序。在圖3A中，每一后續(xù)層在前一層的右邊錯開鋪設(shè)，使得每個鋪瓦之間的接頭不重疊。 在圖3B中，層L1、L2、L3布置成使得第一層Ll和第三層L3中的接頭對齊，而第二層L2被 夾在第一層Ll和第三層L3之間并且也相對于第一層Ll和第三層L3錯開，使得第一層Ll 和第二層L2中鋪瓦9之間的接頭彼此錯開并且第二層L2和第二層L3中鋪瓦9之間的接 頭彼此錯開。 圖4A至4F示出了用圖4A所示大致二維的復(fù)合材料層堆13制造三維空心復(fù)合材 料結(jié)構(gòu)1(見圖1和圖5A)的過程。 如上文參照圖2A和2B所描述的，復(fù)合材料堆13可以手工鋪疊或通過自動過程鋪 參照圖4A，每一層的堆疊和布置方式將會決定最終產(chǎn)品的材料性質(zhì)。所示實例示 出了三層以展示該過程如何將產(chǎn)品從平堆變成成形過程結(jié)束時的三維結(jié)構(gòu)。在完成鋪疊之 后，加固復(fù)合材料層堆13以去除空氣和緊致該堆。 圖4B示出了成形過程中的下一個階段，在該階段，復(fù)合材料堆13被放置在兩個隔 膜15A、15B之間。隔膜15A、15B可由具有高拉伸性能的尼龍袋膜制成。合適材料的一個 實例是公知為DP1000的產(chǎn)品，其為在注冊商標IPPLON⑧下公知的尼龍袋膜的一個實例。 DP1000在204-212°C區(qū)間內(nèi)的最高使用溫度下，能夠進行450%的拉伸才斷裂。
圖4B還示出，隔膜15A、15B被密封以形成封閉的袋。該封閉的袋可在其中具有一 個或多個真空口。所示實例包括單個真空口 17A。圖4B所示裝置以下稱為隔膜包裝19。
圖4C示出了放置在雙隔膜成形(DDF)設(shè)備內(nèi)的隔膜包裝19。連接真空口 17A使 得在所述兩個隔膜15A、15B之間施加真空，其中隔膜包裝19內(nèi)的空氣被排空或基本排空。
7可在DDF設(shè)備的機床中設(shè)置另外的真空口 17B。 參照圖4D，隔膜包裝19被放置在成形工具23上，隔膜包裝19將其周圍變形以形 成終端產(chǎn)品。 在圖4E中，示出的一組箭頭25表示在DDF設(shè)備內(nèi)從上方施加的、用于使成形過程 開始的熱量，其中，復(fù)合材料堆13中樹脂的溫度達到某一溫度，在該溫度下復(fù)合材料堆13 能夠形成為成形工具23的形狀。 在所示實例中，成形工具23具有上表面23A和孔口 23B，其中，鋪瓦9的第一部分 9A?？吭谏媳砻?3A上，孔口 23B包括豎直壁。成形工具23構(gòu)造成使得鋪瓦9的第一部 分9A受到支撐而鋪瓦9的第二部分9B不受支撐；對中心區(qū)域的唯一支撐由隔膜包裝19提 供，直至其被加熱并且直至施加了真空。 當隔膜包裝19內(nèi)的復(fù)合材料堆13達到期望的溫度時，使隔膜包裝19放低至與成 形工具23接觸。從上方繼續(xù)進行熱量施加25，使得復(fù)合材料堆13保持在基本恒定的成形 溫度下。成形工具23也可提供直接加熱隔膜包裝19的熱源(未示出)，從而有助于將隔膜 包裝19保持在恒定溫度下。 成形過程的下一階段，如圖4E和4F所示，涉及在底部隔膜15A、成形工具23以及 隔膜成形設(shè)備的機床之間施加真空Pv，以從系統(tǒng)中排空空氣并將對應(yīng)于構(gòu)成復(fù)合材料堆 13的鋪瓦9的第二部分9B的中心區(qū)域向下拉至與成形工具23的豎直壁接觸。將復(fù)合材料 堆13的與鋪瓦9的第一部分9A對應(yīng)的外周邊拉靠在成形工具23的頂表面23A上，以形成 三維空心復(fù)合材料結(jié)構(gòu)l。 該成形過程將每個鋪瓦9的第二部分9B從水平定向轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q直定向。在該過程 中，消除了平堆13中相鄰鋪瓦9的第二部分9B的側(cè)邊之間的重疊，并且鋪瓦9的第二部分 9B的側(cè)邊運動成基本上鄰接相鄰鋪瓦的側(cè)邊。構(gòu)成隔膜包裝中平堆的復(fù)合材料包括樹脂， 該樹脂可滲透到構(gòu)成該復(fù)合材料的纖維中或者可以被包含在鋪瓦層之間。加熱隔膜包裝 時，該樹脂軟化并使鋪瓦的第二部分能夠相對于彼此滑動至與成形工具的內(nèi)表面接觸，使 得相鄰鋪瓦的邊從重疊運動成鄰接相鄰鋪瓦的側(cè)邊?？商娲?，可以在添加粘合劑或膠結(jié) 劑的情況下鋪疊干纖維。然后如上所述那樣形成平堆以產(chǎn)生干的預(yù)制件。可向該干的預(yù)制 件中注入液體樹脂。 參照圖5A、5B和5C，參照圖4A至4F示出和描述的成形過程的終端產(chǎn)品為包括一 體式凸緣3的空心結(jié)構(gòu)1。通過上述過程生產(chǎn)的終端產(chǎn)品可限定為具有雙曲部的空心復(fù)合 材料結(jié)構(gòu)l。曲部C2(見圖5A)的一個元素由凸緣3所提供的圓形周邊限定，曲部C1的第 二元素為在凸緣3與圓筒形主體5的交匯處形成的彎曲部。位于凸緣3與圓筒形主體5的 交匯處的彎曲部C1是由于被折疊以生產(chǎn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)1的復(fù)合材料堆13的厚度引起的。
在上述實例中，每個鋪瓦9包括單層復(fù)合材料。例如，每個鋪瓦9可包括單向預(yù)浸 材料，單向預(yù)浸材料例如包含對齊的碳纖維(其它合適纖維類型的實例在下文中描述)。單 向纖維的使用提供了將纖維確切地放置在構(gòu)件中需要增強的地方的能力。在所述實例中， 纖維可布置成在圓筒形結(jié)構(gòu)的兩個主要方向上提供增強；B卩，一些纖維鋪設(shè)在與鋪設(shè)鋪瓦 9所圍繞的圓相切的方向上(零度纖維方向)，而相鄰層可鋪設(shè)成讓纖維處于徑向(90度纖 維方向)上?？商娲?，作為預(yù)浸單向纖維的替代，可以使用干的單向縫合無折邊織物。在 形成堆之后，樹脂可作為交織在織物層之間的樹脂膜或者作為另行操作中注入的液體而被引入。 合適材料的其它實例為單獨的干紡織物(通過使經(jīng)線纖維和緯線纖維交錯而產(chǎn) 生)、與樹脂膜交織的干紡織物、或者預(yù)浸的紡織物(其中，纖維或紡織物用樹脂進行了預(yù) 浸)。 聚合物基復(fù)合材料(也公知為纖維增強聚合物)最適合于上述的生產(chǎn)方法。這種 材料使用聚合物基樹脂作為基體，使用多種纖維(例如，碳纖維、玻璃纖維或芳族聚酰胺纖 維)作為增強物。當樹脂系統(tǒng)(例如，環(huán)氧樹脂或聚酯)與增強纖維(例如，碳纖維、芳族 聚酰胺纖維、玻璃纖維或這些增強物的結(jié)合)結(jié)合時，可獲得非同尋常的性質(zhì)。所產(chǎn)生的復(fù) 合材料的性質(zhì)將樹脂系統(tǒng)的性質(zhì)和增強材料的性質(zhì)進行了結(jié)合。在產(chǎn)生具有適當機械性質(zhì) 的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)方面，纖維的幾何參數(shù)也很重要。 上述每個鋪瓦9均由復(fù)合材料或織物制成，所述復(fù)合材料或織物可定義為長的碳 纖維、芳族聚酰胺纖維、玻璃纖維或這些纖維的結(jié)合的人造組合體，其中所述纖維例如通過 互鎖纖維(干的紡織片)或者利用輔助材料將纖維約束在一起(樹脂基體)而保持在一起。 可為鋪瓦使用包括不止一種類型纖維的混合織物。每個鋪瓦9中的增強物可包括單獨的碳 纖維、單獨的芳族聚酰胺纖維、單獨的玻璃纖維。可替代地，每個鋪瓦中的增強物可以結(jié)合 兩種或更多種不同的增強物類型來形成每個鋪瓦，從而產(chǎn)生混合織物。混合織物的實例有 碳纖維與芳族聚酰胺纖維的結(jié)合、玻璃纖維與芳族聚酰胺纖維的結(jié)合、碳纖維與玻璃纖維 的結(jié)合或者碳纖維、芳族聚酰胺纖維和玻璃纖維的結(jié)合。 如本文所述的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的一個示例應(yīng)用在飛機應(yīng)用中。例如，在噴氣式發(fā)動 機上，可使用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)來代替發(fā)動機殼體的前部和/或后部處的金屬凸緣。與金屬殼 體和凸緣相比，使用如上所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可以提供重量節(jié)約，并且還可以減少所需零件 的數(shù)量。例如，圖6是飛機100的示意圖，其中飛機100包括被容納在發(fā)動機罩中的第一發(fā) 動機102和第二發(fā)動機104。 圖7是噴氣式發(fā)動機(例如，發(fā)動機102和104)的外風扇導(dǎo)管的示意圖，其中該 噴氣式發(fā)動機包括兩個部段，即第一部段106和第二部段110。第一部段106設(shè)有第一凸緣 108，第二部段110設(shè)有第二凸緣112。圖8示出了第一部段106在凸緣108和112處結(jié)合 于第二部段110。這在圖9中更詳細地示出，尤其是以放大的視圖示出，其顯示出第一部段 的第一凸緣108通過緊固部件114(例如可以由螺栓、鉚釘?shù)刃纬?結(jié)合于第二部段110的 第二凸緣112。 將會認識到，圖6-9中的圖示均為僅用于說明之目的的示意圖，而且本發(fā)明會在 形成飛機中曲形結(jié)構(gòu)上的凸緣方面以及其它應(yīng)用中獲得應(yīng)用。 圖IOA和IOB是飛機發(fā)動機所用導(dǎo)管的其它圖示，這些導(dǎo)管是上述復(fù)合材料結(jié)構(gòu) 的合適應(yīng)用的實例。所示的每個導(dǎo)管均被分成部段A1，其代表在凸緣處結(jié)合在一起的獨立 空心結(jié)構(gòu)。凸緣也被用于將導(dǎo)管附接至環(huán)繞其配合的其它同心的空心結(jié)構(gòu)。從圖IOA和10B 中可以明顯看出的是，導(dǎo)管并非由平行圓筒構(gòu)造而成，而是某些部段為桶形的，某些部段為 錐形的。因此，雖然上述實施例涉及圓形導(dǎo)管，但將認識到，由所述方法制成的產(chǎn)品可具有 包括平行壁的圓形之外的形狀。例如，導(dǎo)管可具有橢圓形截面和/或?qū)Ч艿谋诳蔀殄F形的 或者導(dǎo)管的壁可為桶形的。例如在桶形主體中，復(fù)合材料鋪瓦9的第二部分9B的側(cè)邊可為 直的或彎曲的。鋪瓦的第一部分9A和第二部分9B的側(cè)邊的形狀由空心結(jié)構(gòu)的最終形式?jīng)Q定，以確保在形成為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的導(dǎo)管部段時相鄰鋪瓦的第二部分9B的側(cè)邊鄰接。 也可以采用上述方法制造具有曲形之外形狀的導(dǎo)管和凸緣，例如，具有帶角邊的
截面形狀，例如六邊形、八邊形等。對于這樣的形狀，鋪瓦可以全部為直邊。 雖然已經(jīng)詳細描述了上述實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員一旦完全理解上述公開內(nèi)容
之后就將清楚多種變型和修改。所附權(quán)利要求意圖解釋為涵蓋所有這樣的變型和修改及其
等同物。
10
權(quán)利要求
一種制造復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的方法，其中所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)包括曲形主體和從該曲形主體的端部延伸的一體式緣部，該方法包括以下步驟-形成隔膜包裝，該隔膜包裝包括位于兩個隔膜之間的復(fù)合材料層平堆，其中，該平堆的每一層均由多個復(fù)合材料鋪瓦構(gòu)成，每個鋪瓦至少具有第一部分和第二部分，第一部分的側(cè)邊構(gòu)造成鄰接相鄰鋪瓦的側(cè)邊，并且第二部分的側(cè)邊構(gòu)造成與相鄰鋪瓦的側(cè)邊重疊；-將隔膜包裝放置在包括空心成形工具的雙隔膜成形設(shè)備中，包括從隔膜包裝內(nèi)排空空氣，其中，復(fù)合材料鋪瓦的第一部分被支撐在所述工具的上表面上；-對隔膜包裝施加熱量；以及-在下隔膜與空心成形工具之間施加真空，使得對應(yīng)于復(fù)合材料鋪瓦的第二部分的未受支撐區(qū)域被拉至與所述成形工具的內(nèi)壁接觸；相鄰鋪瓦的第二部分的邊運動成鄰接相鄰鋪瓦的側(cè)邊；每個鋪瓦的第一部分形成所述緣部的一部分；以及每個鋪瓦的第二部分形成所述曲形主體的一部分。
2. 權(quán)利要求l的方法，其中，每個鋪瓦的第一部分的側(cè)邊基本上為徑向的。
3. 權(quán)利要求1或2中任一項的方法，其中，每個鋪瓦的第二部分的側(cè)邊構(gòu)造有基本平行 的邊。
4. 權(quán)利要求2或3的方法，其中，鋪瓦鋪設(shè)成圓形圖案。
5. 權(quán)利要求2、3或4的方法，其中，其中，每一層中相鄰鋪瓦的邊與相鄰層中相鄰鋪瓦 的邊錯開。
6. 前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中，每個所鋪設(shè)的鋪瓦具有基本相同的形狀和尺寸。
7. 前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中，每個鋪瓦均包括一層復(fù)合材料。
8. 權(quán)利要求7的方法，其中，鋪瓦包括單向預(yù)浸復(fù)合材料。
9. 權(quán)利要求7的方法，其中，鋪瓦包括紡織預(yù)浸材料。
10. 權(quán)利要求7的方法，其中，鋪瓦包括干織物。
11. 權(quán)利要求10的方法，其中，干織物為包含有粘合劑或膠結(jié)劑的單向縫合無折邊織 物或紡織物。
12. 權(quán)利要求10或11的方法，其中，每一層干織物在鋪設(shè)形成復(fù)合材料堆時與樹脂膜 交織。
13. 權(quán)利要求7至12的方法，其中，復(fù)合材料包括碳纖維和/或芳族聚酰胺纖維和/或 玻璃纖維。
14. 一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，包括空心導(dǎo)管和位于該空心導(dǎo)管端部的一體式緣部，其中，所 述導(dǎo)管和緣部由多個復(fù)合材料鋪瓦形成，所述復(fù)合材料鋪瓦至少包括第一部分和第二部 分，其中每個鋪瓦的第一部分形成所述緣部的一部分，每個鋪瓦的第二部分形成所述空心 導(dǎo)管的一部分，并且其中，相鄰鋪瓦的邊相互鄰接，所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)由包括以下步驟的方 法制成-形成隔膜包裝，該隔膜包裝包括位于兩個隔膜之間的復(fù)合材料層平堆，其中，該平堆 的每一層均由多個復(fù)合材料鋪瓦構(gòu)成，每個鋪瓦至少具有第一部分和第二部分，第一部分的側(cè)邊構(gòu)造成鄰接相鄰鋪瓦的側(cè)邊，并且第二部分的側(cè)邊構(gòu)造成與相鄰鋪瓦的側(cè)邊重疊； -將隔膜包裝放置在包括空心成形工具的雙隔膜成形設(shè)備中，包括從隔膜包裝內(nèi)排空空氣，其中，復(fù)合材料鋪瓦的第一部分被支撐在所述工具的上表面上； _對隔膜包裝施加熱量；以及-在下隔膜與空心成形工具之間施加真空，使得對應(yīng)于復(fù)合材料鋪瓦的第二部分的未受支撐區(qū)域被拉至與所述成形工具的內(nèi)壁接觸；相鄰鋪瓦的第二部分的邊運動成鄰接相鄰鋪瓦的側(cè)邊； 每個鋪瓦的第一部分形成所述緣部的一部分；以及 每個鋪瓦的第二部分形成所述空心導(dǎo)管的一部分。
15. 權(quán)利要求14的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其中，每個鋪瓦基本上為蘑菇形，其中所述第一部分 為蘑菇的頭部，所述第二部分形成蘑菇形狀的莖。
16. 權(quán)利要求14或15的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其中，所述導(dǎo)管和緣部具有圓形截面或卵形截面。
17. 權(quán)利要求14、15或16的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其中，所述導(dǎo)管為飛機的發(fā)動機導(dǎo)管。
18. —種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，包括空心導(dǎo)管和位于該空心導(dǎo)管端部的一體式緣部，其中，所 述導(dǎo)管和緣部由多個復(fù)合材料鋪瓦形成，所述復(fù)合材料鋪瓦至少包括第一部分和第二部 分，其中每個鋪瓦的第一部分形成所述緣部的一部分，每個鋪瓦的第二部分形成所述空心 導(dǎo)管的一部分，并且其中，相鄰鋪瓦的邊相互鄰接。
19. 一種飛機發(fā)動機所用的導(dǎo)管，包括空心導(dǎo)管和位于該空心導(dǎo)管端部的一體式緣部， 其中，所述導(dǎo)管和緣部由多個復(fù)合材料鋪瓦形成，所述復(fù)合材料鋪瓦至少包括第一部分和 第二部分，其中每個鋪瓦的第一部分形成所述緣部的一部分，每個鋪瓦的第二部分形成所 述空心導(dǎo)管的一部分，并且其中，相鄰鋪瓦的邊相互鄰接。
20. 權(quán)利要求19的導(dǎo)管，其按照權(quán)利要求1至13中任一項所述的方法制成。
21. —種包括如權(quán)利要求14至20中任一項所述的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)或?qū)Ч艿娘w機發(fā)動機。
全文摘要
一種制造復(fù)合材料結(jié)構(gòu)(1)的方法，其中所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)包括曲形主體(5)和從該曲形主體的端部延伸的一體式緣部(3)。該方法包括以下步驟形成隔膜包裝(19)，該隔膜包裝包括位于兩個隔膜(15A，15B)之間的復(fù)合材料層平堆(13)，其中，該平堆(13)的每一層(L1，L2，L3)均由多個復(fù)合材料鋪瓦(9)構(gòu)成。每個鋪瓦(19)至少包括第一部分(9A)和第二部分(9B)，第一部分(9A)的側(cè)邊構(gòu)造成鄰接相鄰鋪瓦的側(cè)邊，并且第二部分(9B)的側(cè)邊構(gòu)造成與相鄰鋪瓦的側(cè)邊重疊。在將隔膜包裝(19)放置在包括空心成形工具(23)的雙隔膜成形設(shè)備中之前或之后，從隔膜包裝(19)內(nèi)排空空氣，其中，復(fù)合材料鋪瓦(9)的第一部分(9A)被支撐在所述工具(23)的上表面(23A)上。對隔膜包裝(19)施加熱量(25)；當所述堆達到成形溫度時，在下隔膜(15B)與空心成形工具(23)之間施加真空(Pv)，使得復(fù)合材料鋪瓦(9)的第二部分(9B)被向下拉至與所述成形工具(23)的內(nèi)壁(23B)接觸，以使相鄰鋪瓦的第二部分(9B)的邊運動成鄰接相鄰鋪瓦(9)的側(cè)邊。每個鋪瓦(9)的第一部分(9A)形成所述緣部的一部分，每個鋪瓦的第二部分(9B)形成所述曲形主體(5)的一部分。
文檔編號B29C70/54GK101795852SQ200880105055
公開日2010年8月4日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月30日
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