复合结构元件和方法 |
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申请号 | CN201380017753.7 | 申请日 | 2013-03-14 | 公开(公告)号 | CN104203542B | 公开(公告)日 | 2017-11-28 |
申请人 | B/E航空公司; | 发明人 | A·N·波奇; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种结构元件(10),该结构元件包括:由悬浮在热塑性基体中的 纤维 性材料形成的中央部件(12,13)和由悬浮在热塑性基体中的纤维性材料形成的至少一个侧部部件(14或16),并且在其中具有至少一孔洞。所述中央部件(12,13)和所述至少一个侧部部件(14或16)在受热的热塑性状态中结合在一起以形成单个一体结构(10),所述单个一体结构的特征在于在结构的结合平面上不存在中断部。 | ||||||
权利要求 | 1.一种分布梁,包括: |
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说明书全文 | 复合结构元件和方法[0001] 技术领域和背景 [0002] 本发明涉及一种飞机结构就坐元件,例如,分布梁和类似的结构部件。典型地,现有技术结构元件由金属(典型地,铝)制造并且由单块坯料机械加工、锻造、冲压或者用其它方法制造而成。传统地,飞机就坐产品的撑板或者支腿部件被机械加工为或者形成为诸如工字梁的开口段,而非闭合段。典型地,当已经制造闭合段结构(诸如,焊接的管状撑板或者支腿)时,结果是通过与基础材料的机械性能显著不同的焊接点或者粘合剂连结多分段部件。为了进一步减轻飞机部件的重量,期望由轻质材料制造尽可能多的部件,而同时保持乃至增强部件的强度。 发明内容[0003] 因此,目的是提供一种制造用于航天(特别是飞机就坐元件和座椅部件)的坚固结构元件的成本有效且可重复的方法。 [0005] 通过提供结构元件在下文讨论的优选实施例中实现了本发明的这些和其它目的和优势,所述结构元件包括由悬浮在热塑性基体中的纤维性材料形成的中央部件和由悬浮在热塑性基体中的纤维性材料形成的至少一个侧部部件。中央部件和所述至少一个侧部部件在受热的热塑性状态中结合在一起以形成单个一体结构,所述单个一体结构的特征在于在结构的结合平面中不存在中断部。 [0006] 根据本发明的另一个实施例,所述至少一个侧部部件包括第一侧部部件和第二侧部部件,其中,第一侧部部件结合到中央部件的第一侧部,并且第二侧部部件结合到中央部件的第二侧部。 [0007] 根据本发明的另一个实施例,中央部件具有连续的外周并且在中央部件中具有一系列减重内部孔洞。 [0008] 根据本发明的另一个实施例,中央部件、第一侧部部件和第二侧部部件具有相同的外周形状。 [0009] 根据本发明的另一个实施例,中央部件具有连续的外周和位于中央部件中的一系列减重内部孔洞,并且至少一个侧部部件具有连续的外周和覆盖中央部件的减重内部孔洞的实心体。 [0010] 根据本发明的另一个实施例,结构元件包括:中央部件,所述中央部件由悬浮在热塑性基体中的纤维性材料形成,并且所述中央部件具有连续的外周和位于中央部件中的一系列减重内部孔洞;和第一侧部部件和第二侧部部件,所述第一侧部部件和第二侧部部件均具有连续的外周和覆盖中央部件的减重内部孔洞的实心体。在受热的热塑性状态中,第一侧部部件结合到中央部件的第一侧部而且第二侧部部件结合到中央部件的第二侧部,以形成单个一体结构,所述单个一体结构的特征在于在结构的结合表平面上不具有中断部。 [0011] 根据本发明的另一个实施例,第一侧部部件和第二侧部部件的组合厚度小于中央部件的厚度。 [0012] 根据本发明的另一个实施例,侧部部件包括飞机座椅的分布梁的侧板。 [0013] 根据本发明的另一个实施例,提供了形成结构元件的方法,所述方法包括以下步骤:形成中央部件,所述中央部件由切短的或者短的纤维填充材料与复合基体材料模制而构成;和形成编织的定向织物材料的至少一个侧部部件,所述编织的定向织物材料嵌入在与中央部件相配类型的、能够就地加热成型或者结合的热塑性树脂中。加热所述中央部件和所述至少一个侧部部件,所述中央部件和所述至少一个侧部部件结合在一起以形成单个一体结构,所述单个一体结构的特征在于在结构的结合平面上不存在中断部。 [0014] 根据本发明的另一个实施例,形成至少一个侧部部件的步骤包括形成第一侧部部件和第二侧部部件的步骤。 [0015] 根据本发明的另一个实施例,形成中央部件的步骤包括选自由挤压中央部件、模制中央部件或者拉挤中央部件组成的步骤组中的步骤。 [0016] 根据本发明的另一个实施例,这种方法包括:形成具有连续的外周的中央部件的步骤,和形成位于中央部件中的一系列减重内部孔洞的步骤。 [0017] 根据本发明的另一个实施例,这种方法包括形成具有相同外周形状的中央部件、第一侧部部件和第二侧部部件的步骤。 [0018] 根据本发明的另一个实施例,形成中央部件的步骤包括形成连续的外周和位于中央部件中的一系列减重内部孔洞的步骤,形成所述至少一个侧部部件的步骤包括形成连续的外周和覆盖中央部件的减重内部孔洞的实心体的步骤。 [0019] 根据本发明的另一个实施例,这种方法包括形成中央部件的步骤,并且形成所述至少一个侧部部件的步骤包括形成座椅的分布梁的步骤。 [0021] 在上文已经陈述了本发明的目的中的一些目的。当结合以下附图描述本发明时,本发明的其它目的和优势将变得显而易见,其中: [0022] 图1是依照根据本发明的方法制造的飞机座椅结构部件(例如分布梁)的分解图; [0023] 图2是包括根据本发明并且依照本发明的方法制造的结构部件的飞机座椅。 具体实施方式[0024] 现在具体参照附图,在图1中示出了分布梁10,并且所述分布梁10形成图2中图解的飞机客椅“S”的结构元件。梁10包括中央梁部件12和呈板14、16形式的一对侧部部件,所述一对侧部部件结合到中央梁部件12的相对侧部。中央梁部件12可以挤压、模制或者拉挤由切短的或者短的纤维填充材料与复合基体材料模制而形成。纤维填充材料可以选自范围广泛的适当纤维性材料,包括碳纤维和类似的高强度轻质材料。纤维性材料悬浮在热塑材料基体中,而非悬浮在热固性材料中。如图所示,梁部件12可以在结构中形成贯通孔洞13。使用热塑性基体材料允许使用范围广泛的成形技术。 [0025] 由编织的定向织物材料形成侧板14、16,所述编织的定向织物材料嵌入在与中央梁部件12的材料类似的热塑性树脂中。侧板14、16因此能够就地热成型或者热结合或者类似地通过其它方式焊接。使用热塑复合物允许基础基体保持纤维,以便将所述纤维按压在一起以形成单一连续段,与此同时一旦热塑体再次固化则再熔化结构元件以形成单一连续段。结果形成单一的中空的单壳体结构,其比可相比较的铝结构更轻但却增强了强度。在梁10的结合平面上不具有中断部,并且因此部件更坚固。 [0026] 编织和模制的加固材料可由不同的处理制造而且还被结合到单一的均质基体中。因此,这种技术可适于与多种类型的部件和零件一起使用。通常而言,根据本申请的公开制造的部件可替代使用机械加工的工字梁或者C形段的任何负荷部件。 [0027] 在上文描述了由多层热塑性复合材料形成的结构元件。可以在不背离本发明的前提下对本发明的各个细节作出改变。而且,提供本发明的优选实施例的前述描述和用于实践本发明的最佳模式用于仅仅图解本发明而不是为了限制本发明,本发明由权利要求书来限定。 |