СЛОИСТЫЕ КОМПОЗИТНЫЕ КОНСТРУКЦИИ С МЕЖСЛОЙНЫМИ ГОФРАМИ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ СТОЙКОСТИ К УДАРНЫМ НАГРУЗКАМ И СИСТЕМА И СПОСОБ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ

1. Слоистая композитная конструкция (10), имеющая улучшенную стойкость (200) к ударным нагрузкам и улучшенную прочность (202) и содержащая:
множество уложенных в стопу слоев (102), выполненных из композиционного материала (106) и имеющих один или более межслойных гофр (100), образованных внутри указанного множества уложенных в стопу слоев (102), при этом каждый межслойный гофр (100) имеет профиль (101) по существу синусоидальной формы и имеет глубину (114) и длину (116), зависящие от размера (103) образованной слоистой композитной конструкции (10),
причем слоистая композитная конструкция (10) с указанными одним или более межслойными гофрами (100) имеет улучшенную прочность (202) и улучшенную стойкость (200) к ударным нагрузкам на открытой кромке (80) слоистой композитной конструкции (10) при воздействии на открытую кромку (80) ударной силы (88).
2. Слоистая композитная конструкция (10) по п. 1, в которой глубина (114) каждого межслойного гофра (100) находится в диапазоне от 0,01 дюйма до 0,35 дюйма (0,254-8,89 мм).
3. Слоистая композитная конструкция (10) по п. 1, в которой длина (116) каждого межслойного гофра (100) содержит длину (116a) искажения между первой точкой (118a) прохождения касательной первой части (112a) в виде впадины и второй точкой (118b) прохождения касательной второй части (112b) в виде впадины,
причем между первой частью (112a) в виде впадины и второй частью (112b) в виде впадины образован пик (110).
4. Слоистая композитная конструкция (10) по п. 3, в которой длина (116) каждого межслойного гофра (100) находится в диапазоне от 0,20 дюйма до 0,60 дюйма (5,08-15,24 мм).
5. Слоистая композитная конструкция (10) по п. 1, в которой каждый межслойный гофр (100) имеет заданное отношение (119) длины (116) к глубине (114).
6. Слоистая композитная конструкция (10) по п. 1, которая содержит одно из следующего: слоистый композитный пластинчатый стрингер (28a), слоистую композитную панель (28b) обшивки, слоистый композитный лонжерон (28c), слоистую композитную поверхность (28d) управления полетом и слоистый композитный испытательный образец (11).
7. Слоистая композитная конструкция (10) по п. 6, которая содержит слоистый композитный пластинчатый стрингер (28a),
причем указанные один или более межслойные гофры (100) выполнены поперечно стенке (76) слоистого композитного пластинчатого стрингера (28a).
8. Система (172) для образования слоистой композитной конструкции (10), имеющей один или более межслойных гофр (100) и имеющей улучшенную стойкость (200) к ударным нагрузкам и улучшенную прочность (202), при этом система (172) содержит:
- слоистую сборку (120), содержащую:
первый слоистый материал (122a), соединенный со вторым слоистым материалом (122b), причем первый слоистый материал (122a) соединен с первой пластиной (150a) оснастки, а второй слоистый материал (122b) соединен со второй пластиной (150b) оснастки; и
один или более элементов (134) обеспечения зазора, соединенных между первым слоистым материалом (122a) и вторым слоистым материалом (122b) и образующих область (145) зазора между первым слоистым материалом (122a) и вторым слоистым материалом (122b); и
- систему (174) повышения давления, соединенную со слоистой сборкой (120), для создания области (198) низкого давления в области (145) зазора для образования указанных одного или более межслойных гофр (100) во время консолидации (204) и отверждения (206) слоистой сборки (120) и образования слоистой композитной конструкции (10), имеющей указанные один или более межслойные гофры (100),
причем слоистая композитная конструкция (10) с указанными одним или более межслойными гофрами (100) имеет улучшенную прочность (202) и улучшенную стойкость (200) к ударным нагрузкам на открытой кромке (80) слоистой композитной конструкции (10) при воздействии на открытую кромку (80) ударной силы (88).
9. Система (172) по п. 8, также содержащая первую концевую пластину (160a) и вторую концевую пластину (160b), размещенные, соответственно, напротив противоположных сторон (121) слоистой сборки (120) с закреплением слоистой сборки (120) внутри системы (174) повышения давления и с тем, чтобы способствовать направлению (214) потока смоляного материала (108) и волокнистого материала (107) слоистой сборки (120) в область (145) зазора во время консолидации (204) и отверждения (206) слоистой сборки (120).
10. Система (172) по п. 8, в которой каждый из указанных одного или более межслойных гофр (100) слоистой композитной конструкции (10) имеет профиль (101) по существу синусоидальной формы и каждый имеет глубину (114) и длину (116), зависящие от размера (103) образованной слоистой композитной конструкции (10).
11. Система (172) по п. 10, в которой
глубина (114) каждого межслойного гофра (100) слоистой композитной конструкции (10), образованной посредством системы (172), находится в диапазоне от 0,01 дюйма до 0,35 дюйма (0,254-8,89 мм), а
длина (116) каждого межслойного гофра (100) слоистой композитной конструкции (10), образованной посредством системы (172), находится в диапазоне от 0,20 дюйма до 0,60 дюйма (5,08-15,24 мм).
12. Система (172) по п. 8, в которой указанные один или более элементов (134) обеспечения зазора слоистой сборки (120) содержат две слоистые прокладки (135), размещенные напротив друг друга вдоль продольных кромок (146) первого слоистого материала (122a) для управления глубиной (114) и длиной (116) указанных одного или более межслойных гофр (100), образуемых во время консолидации (204) и отверждения (206) слоистой сборки (120).
13. Система (172) по п. 8, в которой система (174) повышения давления содержит систему (174a) вакуумного уплотнения, имеющую узел (175) вакуумного мешка и узел (183) вакуумного насоса,
причем узел (175) вакуумного мешка содержит первый пленочный слой (170a), второй пленочный слой (170b), первый слой (176a) дышащего материала, пленку (178) вакуумного мешка и уплотнительный материал (180).
14. Система (172) по п. 8, в которой слоистая композитная конструкция (10) содержит одно из следующего: слоистый композитный испытательный образец (11), слоистый композитный пластинчатый стрингер (28a), слоистую композитную панель (28b) обшивки, слоистый композитный лонжерон (28c) и слоистая композитная поверхность (28d) управления полетом.
15. Способ (250) образования слоистой композитной конструкции (10), имеющей один или более межслойных гофр (100) и имеющей улучшенную стойкость (200) к ударным нагрузкам и улучшенную прочность (202), причем способ (250) включает следующие этапы:
(252) образование слоистой сборки (120), содержащей по меньшей мере первый слоистый материал (122a), соединенный со вторым слоистым материалом (122b), и один или более элементов (134) обеспечения зазора, соединенных между первым слоистым материалом (122a) и вторым слоистым материалом (122b), для образования области (145) зазора между первым слоистым материалом (122a) и вторым слоистым материалом (122b);
(254) использование системы (174) повышения давления для консолидации слоистой сборки (120) и для создания области (198) низкого давления в области (145) зазора для образования указанных одного или более межслойных гофр (100); и
(256) отверждение слоистой сборки (120) с образованием слоистой композитной конструкции (10), имеющей указанные один или более межслойные гофры (100), причем образуемая слоистая композитная конструкция (10) имеет улучшенную стойкость (200) к ударным нагрузкам и улучшенную прочность (202).
16. Способ (250) по п. 15, согласно которому после образования (252) слоистой сборки (120) и перед использованием (254) системы (174) повышения давления выполняют размещение (258) первой концевой пластины (160a) и второй концевой пластины (160b), соответственно, напротив противоположных сторон (121) слоистой сборки (120), с тем чтобы способствовать направлению (214) потока смоляного материала (108) и волокнистого материала (107) слоистой сборки (120) в область (145) зазора во время консолидации (204) и отверждения (206) слоистой сборки (120).
17. Способ (250) по п. 15, согласно которому образование (252) слоистой сборки (120) также включает перед соединением первого слоистого материала (122a) со вторым слоистым материалом (122b) соединение первого слоистого материала (122a) с первой пластиной (150a) оснастки и соединение второго слоистого материала (122b) со второй пластиной (150b) оснастки.
18. Способ (250) по п. 15, согласно которому образование (252) слоистой сборки (120) также включает размещение и соединение двух элементов (134) обеспечения зазора напротив друг друга вдоль продольных кромок (146) первого слоистого материала (122a) для управления глубиной (114) и длиной (116) указанных одного или более межслойных гофр (100), образуемых во время консолидации (204) и отверждения (206) слоистой сборки (120).
19. Способ (250) по п. 15, согласно которому использование (254) системы (174) повышения давления включает соединение системы (174) повышения давления со слоистой сборкой (120) и вокруг нее,
причем система (174) повышения давления содержит систему (174a) вакуумного уплотнения с узлом (175) вакуумного мешка и узел (183) вакуумного насоса.
20. Способ (250) по п. 15, согласно которому отверждение (256) слоистой сборки (120) с образованием слоистой композитной конструкции (10), также включает отверждение (256) слоистой сборки (120) с образованием слоистой композитной конструкции (10), содержащей одно из следующего: слоистый композитный испытательный образец (11), слоистый композитный пластинчатый стрингер (28a), слоистую композитную панель (28b) обшивки, слоистый композитный лонжерон (28c) и слоистую композитную поверхность (28d) управления полетом.