部的夾層結(jié)構(gòu)剪切強度較之未加強泡沫芯部取得改善 的曲線；
[0057] 圖13是示出了用于確定包括所公開的實施例的夾層結(jié)構(gòu)的剪切強度的三點彎折 測試結(jié)果的曲線；
[0058] 圖14是用于詮釋圖13所示曲線的信息；
[0059] 圖15是示出了表征所公開的實施例的關(guān)鍵參數(shù)值的表；
[0060] 圖16-23是示出夾層結(jié)構(gòu)各實施例上實施的測試結(jié)果的曲線，與采用未加強泡沫 芯部的夾層結(jié)構(gòu)相對比；
[0061] 圖24是示出制造方法中間步驟的截面圖，其中銷釘插入泡沫芯部，示出了銷釘剝 開之前其遠端部分從芯部伸出；
[0062] 圖25示出了制造方法的另一個步驟，其中加熱的壓板彎折銷釘?shù)倪h端部并將其 剝開；
[0063] 圖26是示出制造復(fù)合夾層件的方法的流程圖；
[0064] 圖27飛行器生產(chǎn)和維護方法的流程圖；
[0065] 圖28是飛行器的方塊圖。
【具體實施方式】
[0066] 現(xiàn)在首先參照圖1-9,一種復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)通常以附圖標(biāo)記30來寬泛地表示，包括 夾置在一對外面板34、36之間并與之結(jié)合的加強芯部32。每塊面板34、46可以包括多層纖 維加強的聚合物樹脂層38,諸如保持在環(huán)氧結(jié)合劑中的布料石墨纖維或其他形式。
[0067] 芯部32可以寬泛地包括保持在載體中的加強構(gòu)架33,載體可以包括輕體低密度 泡沫層46。泡沫層46可以無限制地包括聚甲基丙烯酰胺（PMI)剛性閉合泡沫單元，已知商 品名為ROHACELL?。ROHACELL?可以買到不同密度和厚度的產(chǎn)品，并且線性熱 膨脹系數(shù)相對較低。泡沫層46用來在制造芯部32的過程中將構(gòu)架33保持就位，并且還某 種程度上增加芯部32的結(jié)構(gòu)強度。
[0068] 加強構(gòu)架33可以包括結(jié)構(gòu)銷釘40陣列，其布置成組件42,利用預(yù)選節(jié)距"X"和 "y"彼此規(guī)律地隔開，正如圖3最佳示出。在一種實施例中，節(jié)距"X"和"y"相等，形成方形 節(jié)距，使得組件42沿著對角軸線44對準(zhǔn)。
[0069] 如圖5-8最佳示出，每個組件42中，銷釘40對稱布置在中軸線50周圍，并且彼此 基本上均等地圓周隔開。每個銷釘40包括相對于面板34、36平面傾斜的中間部分40a和 基本上平行于面板34、36延伸的遠端部分40b、40c。銷釘40中間部分40a從垂直方向傾斜 Φ角（圖4)，該角度在一種實施例中可以大約為30度，也可以是其他角度。每個組件42中 的銷釘40布置成讓中間部分40a彼此交叉，并嵌套在與中軸線50對準(zhǔn)的節(jié)點52周圍。雖 然可以采用4個銷釘40,但是圖9中示出的另一種實施例42a采用了圍繞節(jié)點52圓周均等 隔開的3個銷釘40。
[0070] 如圖4最佳不出，在一種實施例中，遠端部分40b、40c平行于面板34、36內(nèi)側(cè)表面 延伸并分別結(jié)合于此。如圖10所示，遠端部分40b、40c的長度"L"取決于具體應(yīng)用場合， 但是在一種實施例中，長度"L"可以大約為銷釘40直徑的4至6倍。正如以下將會詳細論 述的，長度"L"可以根據(jù)制造芯部32所用的過程來確定。
[0071] 在一種實施例中，銷釘40可以由保持在環(huán)氧結(jié)合劑中的共擠出（poltruded)石墨 形成。當(dāng)面板34、36結(jié)合到芯部32時，銷釘40遠端部分40b、40c中的環(huán)氧結(jié)合劑與相鄰 面板層34a (圖10)轉(zhuǎn)移過來的環(huán)氧結(jié)合劑48熔合，以使銷釘40端部結(jié)合到面板34、36并 形成其一部分。可以選擇的是，遠端部分40b、40c(例如參見圖11中的40c)可以結(jié)合到面 板34、36的相鄰層34a、34b之間，從而將銷釘40的端部鎖定在面板34、36中。干膜粘結(jié)劑 置于芯部32和面板34和36之間，改善遠端部分40b、40c與面板34、36的結(jié)合效果。銷釘 40中的環(huán)氧結(jié)合劑、干膜粘結(jié)劑和面板34、36應(yīng)該根據(jù)相容性進行選擇，以使它們在固結(jié) 過程中在相同的固結(jié)溫度下熔合。干膜的用量和類型可能顯著影響最終結(jié)構(gòu)的強度。
[0072] 正如以下討論的，對表征包括構(gòu)架33的芯部32的特定參數(shù)進行選值，形成一種特 別耐用和可靠的夾層結(jié)構(gòu)30,其可以方便地改變尺度來滿足各種應(yīng)用要求。構(gòu)造夾層結(jié)構(gòu) 30特別感興趣的參數(shù)包括：載體泡沫46的類型、銷釘40的直徑、銷釘40 (離開垂直方向） 的取向角Φ、銷釘彼此的間隔、銷釘40顯露高度（"L"）、每個銷釘組件42中的銷釘數(shù)目以 及用來制造銷釘40的具體材料類型。
[0073] 圖12圖示了相對于采用未加強芯部的夾層結(jié)構(gòu)來說，兩種實施例的優(yōu)良結(jié)構(gòu)特 性。曲線60和64分別表示兩種夾層結(jié)構(gòu)30的剪切強度隨著溫度的函數(shù)變化，這兩種夾層 結(jié)構(gòu)根據(jù)所公開的實施例，分別采用了泡沫密度為12和6. 9磅每立方英尺的加強芯部。于 此對照，由62和66表示的曲線分別示出了采用12和6. 9磅每立方英尺的未加強R0HACELL 泡沫的1/2英寸芯部的剪切強度。從圖12所示的測試結(jié)果可以看出，較之相同密度的未加 強芯部來說，采用了加強芯部32的公開實施例展示出了優(yōu)良的剪切強度。
[0074] 參照圖13和14,進行了一系列測試來確定夾層結(jié)構(gòu)30的參數(shù)，這些參數(shù)可以為夾 層結(jié)構(gòu)30帶來顯著改善的結(jié)構(gòu)特性，同時保證芯部32足夠的結(jié)合強度并且避免芯部斷裂 或者其他劣化。詮釋圖13所示測試結(jié)果的信息在圖14中示出。例如，利用各種參數(shù)值制 造的夾層結(jié)構(gòu)給出了由圖13中的曲線"Α"表示的測試結(jié)果。由曲線"Α"表示的具體實施 例包括密度為12. 08磅每立方英尺、1/2"厚的芯部32,直徑為0. 020英寸且相對垂直方向 傾斜35度、顯露高度（"L"）為0. 080英寸并且銷釘密度為8. 8的銷釘40。利用圖13所 示的測試結(jié)果，對于各種應(yīng)用場合研制了一組參數(shù)值，如圖15所示。這些參數(shù)包括芯部密 度68、芯部厚度70、銷釘直徑72、銷釘離開垂直方向的角度74、銷釘間隔（節(jié)距）、銷釘顯 露長度78、每個節(jié)點的銷釘數(shù)目以及泡沫載體類型82。希望的泡沫密度范圍為6. 9-12磅 每立方英尺。芯部厚度范圍為1/2-1英寸，而銷釘直徑范圍為0.02-0. 028英寸。優(yōu)選的銷 釘角度大約為30度，且節(jié)點52之間的方形節(jié)距間隔范圍為0. 168-0. 191英寸。顯露高度 ("L"）大約為0. 055英寸。采用每節(jié)點4個銷釘，且載體泡沫為PMI諸如51WF R0HACELL 型。
[0075] 利用圖15所示的參數(shù)值，在夾層樣本上進行了一系列測試，其結(jié)果在圖16-23中 顯示。圖16示出了根據(jù)ASTM C-393采用3點彎折剪切強度測試，在具有1/2"芯部32的 各種夾層結(jié)構(gòu)30上進行的測試結(jié)果。ASTM C-393是一種標(biāo)準(zhǔn)化測試方法，用來測試平坦夾 層結(jié)構(gòu)發(fā)生彎曲時的芯部剪切特性，彎曲的方式使得施加的力矩讓夾層面板發(fā)生彎曲。曲 線86表示密度為6. 9磅每立方英尺的構(gòu)架加強芯部32的3種實施例的測試結(jié)果，而曲線 84表示采用了包括ROHACELL泡沫的未加強芯部的實施例的測試結(jié)果。測試結(jié)果以單位為 磅每平方英寸的平均剪切強度作為溫度的函數(shù)給出。
[0076] 圖16所示測試結(jié)果所表示的樣本根據(jù)ASTM C365接受平坦壓縮強度測試，產(chǎn)生的 測試結(jié)果如圖17所示。圖17的測試結(jié)果以單位為磅每平方英寸的壓縮強度作為溫度函數(shù) 給出。圖18和19示出了類似于圖16和17的測試結(jié)果，但是采用密度為12磅每立方英尺 的測試樣本。
[0077] 圖20和21給出了芯部32為3/4"厚且密度為6. 9磅每立方英尺的樣本的比較測 試結(jié)果。同樣，圖22和23給出了芯部32為3/4"厚且密度為12磅每立方英尺的樣本的比 較測試結(jié)果。
[0078] 正如圖16-23表示的測試結(jié)果所體現(xiàn)，采用圖15所列范圍內(nèi)的參數(shù)值的測試樣 本，相對于采用未加強芯部的夾層結(jié)構(gòu)來說，基本上展現(xiàn)出優(yōu)良的剪切和壓縮強度。
[0079] 現(xiàn)在同時參照圖24-26,制造復(fù)合夾層件30的方法以利用預(yù)浸漬體鋪設(shè)面板34、 36的步驟88開始，所述預(yù)浸漬體可以包括以聚合物樹脂例如環(huán)氧浸漬的石墨織物或其他 形式的石墨纖維。在其他實施例中，可以通過將樹脂注入干織物或粗縫（tacked)織物預(yù)制 件中來制造面板34、36。接著，在步驟90,將面板34、36抹平（debaulk)。然后，在步驟92， 將干膜粘結(jié)劑施加到面板34、36,然后再次將鋪設(shè)件抹平。
[0080] 分開來說，通過以下步驟96-112來制備芯部32。以步驟96開始，通過共擠壓石 墨/環(huán)氧來制備銷釘材料，包括牽引精細碳纖維穿過模具和樹脂池。銷釘材料局部固結(jié)并 在步驟98中存放在卷軸上。在步驟100,石墨/環(huán)氧銷釘40插入PMI泡沫層46中，形成三 維柵格模型?？梢砸岳蒙逃迷O(shè)備（未示出）來實施銷釘插入過程，該設(shè)備包括但不限于 以編程過的計算機操作的自動化工具頭。插入頭將銷釘材料以離開垂直方向的希望角度插 入，插入之后，自動切割固定長度，并且調(diào)節(jié)插入深度，以使希望的顯露高度"L"暴露在泡沫 層46的頂表面和底表面上。銷釘40沿著圍繞中軸線50索引的軌跡插入。圖24示出了其 中一個銷釘40剛剛插入泡沫層46,且遠端部分40c在泡沫層46上表面上方延伸，對應(yīng)于顯 露長度"L"。
[0081] 接著，在步驟102,將遠端部分40b、40c剝開（flay)并在圖25所示的過