ПАНЕЛЬ СО СКЛАДЧАТОЙ СЕРДЦЕВИНОЙ
FOLDED CORE PANEL

Многие элементы летательного аппарата могут быть изготовлены с использованием ячеистых панелей. Ячеистые панели обычно состоят из ячеистой сердцевины, помещенной между слоями двух облицовочных листов. По сравнению с другими типами панелей, ячеистые панели могут быть относительно легкими, но жесткими, предоставляя широкие возможности использования в самолетах. Примеры использования включают внешние облицовочные панели летательного аппарата, половое покрытие и боковые стенки летательного аппарата.
Несмотря на то, что ячеистые панели обладают преимуществами перед другими типами панелей, ячеистые сердцевины могут пострадать от различных проблем, связанных с их материалом. Например, ячеистые сердцевины могут быть подвержены проблемам, связанным с проникновением влаги. Влага может просочиться через трещины и мелкие щели в ячеистых панелях, но удалить ее невозможно, так как ячеистые панели если и обеспечивают какую-либо вентиляцию, то очень незначительную. Остающаяся влага может собираться под облицовочными листами, что со временем может привести к отслоению облицовочных листов.
Кроме того, для достаточного присоединения ячеистой сердцевины к облицовочным листам может потребоваться относительно большое количество адгезива. Во время эксплуатации летательного аппарата облицовочный лист может подвергаться воздействию довольно значительных сдвигающих сил, которое может быть перенесено внутрь, между облицовочным листом и ячеистой сердцевиной. Если на ячеистую сердцевину не будет нанесено достаточное количество адгезива, в области облицовочного листа и ячеистой сердцевины может возникнуть отслоение.
Представленное описание учитывает эти и другие факторы.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Необходимо отметить, что раздел Раскрытие изобретения приведен для того, чтобы в упрощенной форме представить основные принципы, которые далее описаны в разделе Осуществление изобретения. Предлагаемое Раскрытие изобретения не предназначено для ограничения объема заявленного изобретения.
Согласно одному аспекту, предложена панель для летательного аппарата. Панель может содержать верхний облицовочный лист, нижний облицовочный лист и складчатую сердцевину, приклеенную к указанным верхнему облицовочному листу и нижнему облицовочному листу. Предлагаемая панель может отличаться тем, что содержит гофрированную зигзагообразную текстуру, имеющую по меньшей мере одну невертикальную грань, заканчивающуюся по меньшей мере одной вершиной или по меньшей мере одной впадиной.
Согласно другому аспекту настоящего описания, предложена складчатая сердцевина для летательного аппарата. Складчатая сердцевина может содержать по меньшей мере одну вершину, имеющую по меньшей мере один гребень и по меньшей мере одну впадину. Указанная по меньшей мере одна вершина и по меньшей мере одна впадина может быть образована в гофрированной зигзагообразной текстуре.
Согласно еще одному аспекту, предложен способ получения панели для летательного аппарата. Способ может включать обеспечение верхнего облицовочного листа, обеспечение нижнего облицовочного листа и обеспечение складчатой сердцевины, отличающейся наличием гофрированной зигзагообразной текстуры. Указанная складчатая сердцевина может содержать по меньшей мере одну вершину, имеющую по существу плоский профиль поверхности, и по меньшей мере одну впадину. Способ также может включать нанесение адгезива на верхнюю поверхность указанной складчатой сердцевины, нанесение адгезива на нижнюю поверхность складчатой сердцевины и отверждение адгезива для образования монолитной панели.
Согласно еще одному аспекту, обеспечена слоистая сердцевина. Слоистая сердцевина может содержать по меньшей мере одну складчатую сердцевину. Складчатые сердцевины могут содержать вершины по меньшей мере с одним гребнем, впадины и невертикальные грани, простирающиеся между вершинами и впадинами. Вершины и впадины могут быть образованы в виде гофрированной зигзагообразной текстуры. Складчатые сердцевины могут содержать соответствующие по форме элементы, позволяющие укладывать первую складчатую сердцевину на вторую.
Описанные здесь свойства, функции и преимущества могут быть обеспечены независимо в различных вариантах настоящего изобретения в том виде, как они описаны здесь, а также в их комбинациях, или могут комбинироваться в других вариантах, особенности которых можно видеть из следующих описания и чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показан вид в перспективе части обычной ячеистой панели.
На фиг. 2 показан вид в перспективе панели со складчатой сердцевиной согласно различным вариантам реализации.
На фиг. 3 показан вид сбоку в разрезе, на котором изображены профили поверхности вершин в панели со складчатой сердцевиной согласно различным вариантам реализации.
На фиг. 4 показаны сверху вниз несколько углов вершин панели со складчатой сердцевиной согласно различным вариантам реализации.
На фиг. 5 показан вид в перспективе переслаивающейся панели со складчатой сердцевиной согласно различным вариантам реализации.
На фиг. 6 показан вид в перспективе еще одного варианта панели со складчатой сердцевиной согласно различным вариантам реализации.
На фиг. 7А-7С показаны виды сбоку в разрезе, изображающие профили поверхностей вершин в панели со складчатой сердцевиной, выполненной с возможностью принимать соответствующие по форме вершины другой панели со складчатой сердцевиной согласно различным вариантам реализации.
На фиг. 8А-8С показаны виды сбоку в разрезе, изображающие профили поверхностей сердцевин, содержащих соответствующие по форме элементы, которые позволяют укладывать складчатые сердцевины одну на другую согласно различным вариантам реализации.
На фиг. 9 показан примерный алгоритм получения панели для летательного аппарата согласно различным вариантам реализации.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следующее подробное описание относится к складчатой сердцевине для панели летательного аппарата. Панель со складчатой сердцевиной согласно различным описанным здесь принципам имеет различные вершины, на которых возможно осуществить присоединение складчатой сердцевины к облицовочным листам для образования панели. В некоторых вариантах вершины могут обеспечить большую площадь поверхности присоединения, чем площадь поверхности присоединения сопоставимой обычной сердцевины. Такая площадь поверхности присоединения может способствовать снижению количества соединяющего агента, необходимого для присоединения сердцевины к облицовочным листам.
В некоторых вариантах вершины панели со складчатой сердцевиной выполнены с возможностью предоставлять плоскую или почти плоскую площадь поверхности под адгезива. Плоский профиль может обеспечить увеличенную площадь поверхности, за которую адгезив может приклеить складчатую сердцевину к облицовочному листу. Большая площадь поверхности присоединения может распределять сдвигающие силы, также как и другие силы, на большую площадь сердцевины, приклеенной к облицовочному листу. Это может снизить количество сдвигающей силы, приложенной к любому конкретному месту сердцевины. Благодаря этому в некоторых вариантах возможно обеспечить снижение необходимого количества адгезива по сравнению с простыми, обычными конструкциями сердцевины.
Складчатая сердцевина согласно другим приведенным здесь принципам может также иметь впадины, которые обеспечивают пространство, достаточное для обеспечения протекания воздуха через сердцевину. В некоторых вариантах это может обеспечить минимизацию или исключение проникновения влаги. Обычные ячеистые панели имеют сердцевины с сотовыми структурами, которые плотно скомпонованы в вертикальном расположении, как показано на фиг. 1. Ячеистая панель 100 обычной конструкции состоит из сердцевины 102 с сотовой структурой, помещенной между слоями верхнего облицовочного листа 104 и нижнего облицовочного листа 106. Ячеистая сердцевина 102, как правило, приклеена к верхнему облицовочному листу 104 и к нижнему облицовочному листу 106 с помощью адгезива (не показан).
Как показано на чертежах, ячеистая сердцевина 102 состоит из нескольких сотовых структур, таких как сотовые структуры 108 и 110. Сотовые структуры 108 и 110 плотно скомпонованы вместе, так что форма и конструкция сотовых структур 108 и 110 позволяет краям структур быть заподлицо с соседними сотовыми структурами. Хотя плотная компоновка сотовых структур обеспечивает необходимые структурную жесткость и прочность, она также снижает или исключает любые пути для протекания воздуха через ячеистую сердцевину 102. В некоторых вариантах исполнения возможность удаления влаги, которая может собираться в ячеистой сердцевине 102, отсутствует из-за плотной компоновки сотовых структур 108 и 110. Таким образом, если влага попадает в ячеистую 102, она может собираться и негативно влиять на адгезивное соединение между ячеистой сердцевиной 102 и облицовочными листами 104 и 106, возможно вызывая отслоение части облицовочных листов 104 или 106. Отслоение части облицовочных листов 104 или 106 может вызвать нарушение структуры и представлять угрозу безопасности.
Кроме того, как вкратце было описано выше, обычные ячеистые сердцевины могут не обеспечивать соответствующей площади присоединения. Один способ улучшения присоединения может заключаться в использовании дополнительного количества адгезива. Но помимо обеспечения присоединения, достаточного для выдерживания различных приложенных к ячеистой панели 100 нагрузок, дополнительный адгезив также может увеличить вес ячеистой панели 100 до непредусмотренных или нежелательных значений.
Как показано на фиг. 1, в обычной ячеистой сердцевине 102, площадь поверхности присоединения, такая как область 112 поверхности, может быть относительно маленькой. Зачастую эта функция возложена на конструкцию ячеистой сердцевины 102. Ячеистая сердцевина 102 может быть полой с по существу тонкими стенками вдоль длины сотовых структур, образующих ячеистую сердцевину 102. Для увеличения площади поверхности области 112 поверхности может быть необходимо изготавливать сотовые структуры 108 и 110 с увеличенной толщиной стен. Или сотовые структуры 108 и 110 могут быть изготовлены с переменной толщиной стен, с большей толщиной стен в области 112 поверхности и меньшей толщиной в рядом с центральной точкой сотовых структур 108 и 110.
Любой такой метод может существенно усложнить процесс изготовления и, следовательно, сделать его более дорогим. Увеличение области 112 поверхности может потребовать специального производственного оборудования, что повлечет за собой увеличение цены и времени для изготовления ячеистой сердцевины 102. Кроме того, дополнительные материалы, связанные с увеличенной площадью поверхности, могут привести к более тяжелой ячеистой сердцевине 102, возможно исключая преимущества использования ячеистой панели 100.
В складчатой сердцевине согласно различным описанным здесь принципам для увеличения площади поверхности для присоединения используется складчатая конструкция, а в некоторых вариантах реализации также обеспечен воздушный канал для облегчения удаления влаги.
В следующем подробном описании содержатся ссылки на фигуры, являющиеся частью предлагаемой заявки и содержащие иллюстрации конкретных вариантов реализации и примеров. Особенности панели со складчатой сердцевиной будут объяснены далее со ссылками на фигуры, на которых похожие обозначения нанесены для похожих элементов.
На фиг. 2 показан вид в перспективе складчатой сердцевины 202. Складчатая сердцевина 202 может быть образована по меньшей мере одним слоем композитного материала, пластика, металла и т.п. Складчатая сердцевина 202 может отличаться наличием гофрированной зигзагообразной текстуры. Используемое здесь определение «гофрированная» подразумевает поверхность, имеющую параллельные вершины и впадины. Используемое здесь определение «зигзагообразная» подразумевает рисунок, имеющий линии, отличающиеся угловыми изменениями направления. Необходимо понимать, что такие обозначения структуры как «вершина» или «впадина» могут зависеть от ориентации складчатой сердцевины 202. Например, если складчатая сердцевина 202 перевернута, вершины могут быть похожи на впадины. Аналогично, впадины могут быть похожи и иметь ту же функциональность, что вершины в другой ориентации складчатой сердцевины 202. Соответственно, раскрытое здесь изобретение не ограничено какой-либо конкретной ориентацией описанных здесь вершин и впадин, так как их определение и функциональность может зависеть от ориентации складчатой сердцевины.
Складчатая сердцевина 202 может быть образована путем складывания или формования материала в клиновидный рисунок, имеющий группы вершин 204 и впадин 206, расположенных на дистальных концах невертикальных граней 205. Складчатая сердцевина 202 может быть образована с использованием формователя (не показан) или другого формующего оборудования. Например, если складчатая сердцевина 202 представляет собой композитную матрицу, складчатая сердцевина 202 может быть образована путем укладывания слоев материала, образующего композитную матрицу, в формователь с отверждением материала для получения формы складчатой сердцевины 202. В другом варианте реализации складчатая сердцевина 202 представлять собой пластиковый материал, такой как неотверждаемый пластик или термоотверждаемый пластик. Пластиковый материал может быть экструдирован или формован для получения формы складчатой сердцевины 202 с использованием обычных способов формования пластика. В другом варианте реализации складчатая сердцевина 202 может представлять собой металл или металлический сплав. В этом варианте реализации материал может быть согнут или отлит с использованием обычных способов формования металла. В еще одном варианте реализации складчатая сердцевина 101 представляет собой цельный кусок материала. В используемом здесь значении «цельный» значит неразрезанный. Принципы и технологии, описанные здесь, не ограничены любым конкретным материалом или любым конкретным способом формования этого материала.
Вершины 204 определены гребнями 208, которые предоставляют площадь поверхности для присоединения складчатой сердцевины 202 к облицовочному листу с помощью соединяющего агента. Используемый здесь термин «соединяющий агент» подразумевает химические, физические, металлические или другие механизмы, с помощью которых может быть осуществлено присоединение. Например, соединяющий агент может быть адгезивом, сварным швом, заклепкой и т.п. Тем не менее, настоящее описание не ограничено каким-либо конкретным соединяющим агентом. Соответственно, необходимо отметить, что использование адгезива в отношении различных вариантов, изображенных на фигурах, не ограничивает объем предлагаемого изобретения.
Различные особенности складчатой сердцевины 202 могут быть изменены для достижения различных характеристик. Некоторые примеры характеристик включают, без ограничения, силу присоединения к облицовочному листу, способность складчатой сердцевины 202 быть устойчивой к внешним силам, вес складчатой сердцевины 202 и возможности удаления влаги. Одним из примеров такого изменения складчатой сердцевины 202 может заключаться в профиле поверхности гребней 208.
Профиль поверхности гребней 208 может быть образован с обеспечением различных преимуществ, включая, без ограничения, увеличение или уменьшение степени соединения между складчатой сердцевиной 202 и облицовочным листом. Некоторые примеры профилей поверхности включают, без ограничения, угловатый, плоский, округлый или их комбинации. Каждый тип профиля может обеспечить различные преимущества. Например, угловатый профиль поверхности может обеспечить меньшую площадь поверхности для присоединения по сравнению с другими типами профилей, но при нем используется меньшее количество материала, что приводит к меньшему весу. Плоский профиль поверхности может обеспечить большую площадь поверхности для присоединения, чем угловатый профиль поверхности, и может также обеспечить более плоскую площадь поверхности для поглощения импульсов и внешних сил, но при нем используется большее количество материала, чем при угловатом профиле поверхности. Округлый профиль поверхности может обеспечить компромисс между преимуществами угловатого профиля поверхности и плоского профиля поверхности. На фиг. 2 показаны гребни 208 с угловатым профилем. Примеры некоторых профилей поверхностей гребней 208 показаны более детально ниже на фиг. 3.
В дополнение к изменению профиля гребней 208, возможно сконфигурировать другие особенности складчатой сердцевины 202 в зависимости от необходимых характеристик складчатой сердцевины 202. Например, можно изменить клинообразный рисунок вершин 204. На фиг. 2 показана вершина 204А и вершина 204В, имеющие угловое смещение, показанное как вершинный угол α, образующее клиновидный рисунок. Для оптимизации складчатой сердцевины для какого-либо конкретного использования можно установить величину вершинного угла α. Например, величина вершинного угла α может быть относительно малой в целях уменьшения площади поверхности гребней 208 в какой-либо конкретной области, что может способствовать увеличению площади поверхности, доступной для присоединения складчатой сердцевины 202 к облицовочному листу. Величина вершинного угла α может быть относительно большой в целях уменьшения количества материала, используемого для формирования складчатой сердцевины 202. Эти и другие особенности объяснены более подробно ниже на фиг. 4.
Уклоны граней 205 представляют собой другой пример геометрии, которую можно изменить. Уклон может быть определен как крутизна граней 205. Например, на фиг. 2 грань 205А может иметь уклон β грани, равняющийся отношению перепада высоты к расстоянию по горизонтали между вершиной 204С и впадиной 206А. Величина уклона β грани может быть установлена с обеспечением какой-либо конкретной крутизны в целях обеспечения различных преимуществ для распределения нагрузки, потока воздуха и т.п. Например, при корректировке распределения нагрузки относительно большой уклон грани может обеспечить лучшую линию действия распределенной нагрузки, чем малый уклон грани. А относительно малый уклон грани может обеспечить лучшую линию действия сдвигающей нагрузки, чем относительно больший уклон грани. Различные варианты уклонов грани описаны более подробно ниже на фиг. 3.
Как указано выше, в сердцевине может собираться влага и со временем повреждать соединение между сердцевиной и облицовочными листами. Если оставить это без внимания, повреждение, вызванное влагой, может привести к отслоению облицовочного листа от сердцевины. Один из способов снижения негативного влияния влаги заключается в обеспечении канала, через который влага может выйти из складчатой сердцевины 202. Например, складчатая сердцевина 202 может содержать канал 210, проходящий от точки А к точке В вдоль оси АВ, определенной вершинами 205 и впадинами 206. Канал 210 может обеспечивать путь, позволяющий влаге покинуть складчатую сердцевину 202. В некоторых вариантах канал 210 может быть достаточно большим, чтобы обеспечивать пространство, достаточное для снижения накопления влаги в любом месте канала 210. Снижение накопления влаги в любой конкретной точке может снизить вероятность вызванного влагой повреждения соединения между складчатой сердцевиной 202 и соответствующими облицовочными листами.
На фиг. 3 показан вид сбоку в разрезе складчатой сердцевины 202, изображающий вершины 204D-204F, грани 205D-205E и впадины 206D-206E. В варианте, изображенном на фиг. 3, вершина 204D имеет главным образом угловатый профиль поверхности, вершина 204Е имеет главным образом плоский профиль поверхности, а вершина 204F имеет главным образом округлый профиль поверхности. В некоторых вариантах может быть более желательно использовать вершину 204D, чем вершину 204Е, поскольку вершина 204D содержит одну складку и ее менее сложно производить вершину 204D по сравнению с вершинами 204Е или 204F. Вершина 204D может обеспечить такие преимущества над вершинами 204Е или 204F, как экономия средств и времени.
Однако одна складка в верхней точке вершины 204D может не обеспечивать эквивалентной по сравнению с вершинами 204Е и 204F площадь поверхности под соединяющий агент. Плоский участок вершины 204Е может обеспечивать большую площадь поверхности, к которой может быть приложен соединяющий агент по сравнению с верхней точкой вершины 204D, таким образом обеспечивая более надежное соединение в некоторых вариантах. Аналогично округлая форму вершины 204F также может обеспечивать большую площадь поверхности, на которую может быть нанесен связующий агент, по сравнению с вершиной 204D.
Хотя вершины 204Е и 204F могут обеспечить большую площадь поверхности для присоединения, для их конструкции может использоваться большее количество материала, чем для вершины 204D, что сопряжено с увеличением веса складчатой сердцевины 202. Выбор профиля вершины может зависеть от соображений конструкции для конкретного применения. В некоторых вариантах реализации различные вершины 204 в одной и той же складчатой сердцевине 202 могут иметь различные профили поверхности для оптимизации вершин 204 под использование в конкретных местах складчатой сердцевины.
На фиг. 3 показана грань 205D, имеющая уклон β грани, который определяется углом γ, и грань 205Е, имеющая уклон β' грани, который определяется углом γ'. На фиг. 3 уклон β' грани меньше, чем уклон β грани. В некоторых вариантах угол γ и угол γ' могут лежать в диапазоне от 10 до 80 градусов. В других вариантах угол γ и угол γ' могут лежать в диапазоне от 30 до 60 градусов. Верхний и нижний пределы значений, которые могут принимать угол γ и угол γ', могут меняться в зависимости от конструкции. Больший уклон может способствовать выдерживанию большей сжимающей силы С, действующей по существу перпендикулярно направлению высоты вершины 204D. Большой уклон грани, такой как уклон β грани, может распределять сжимающую силу С, так как сжимающая сила С распределяется в по существу перпендикулярном направлении по отношению к уклону β грани, тем самым уменьшая величину момента, приложенного по радиусу изгиба 320. Однако уклон β грани может не полностью подходить, чтобы выдерживать сдвигающую силу S, действующую по существу в направлении вдоль длины вершины 204D. Крутизна уклона В грани вызывает большую величину угла момента, возникающую в радиусе изгиба 320 по сравнению с меньшим уклоном.
Вершина 204Е может лучше подходить для того, чтобы выдерживать сдвигающую силу S, чем вершина 204D. Меньший уклон, обеспечиваемый уклоном β', способствует большему размещению структуры в направлении сдвигающей силы S, таким образом уменьшая образование момента в радиусе изгиба 322. Однако из-за меньшего уклона структура вершины 204Е не полностью расположена в направлении сжимающей силы С. Таким образом, вершина 204Е может быть не способна выдерживать сжимающую силу С так же, как вершина 204D. Что касается других вариантов реализации, вершины 204 могут иметь различные уклоны граней в одной и той же складчатой сердцевине 202 для обеспечения различных преимуществ в конкретных местах.
Для оптимизации складчатой сердцевины 202 под требования выдерживания силы в каком-либо конкретном месте в ней может иметь более одного уклона грани. Например, в областях, где складчатая сердцевина 202 не подвержена каким-либо относительно большим величинам сдвигающих нагрузок, в ней может использоваться вершина, имеющая профиль, схожий с вершиной 204D, что может обеспечить возможности снижения веса. В областях, где складчатая сердцевина 202 подвержена относительно большим величинам сдвигающих нагрузок, в ней может использоваться вершина, имеющая профиль, схожий с вершиной 204Е, что может обеспечить улучшенные возможности приклеивания, но также может сказаться в увеличенном весе по сравнению с вершиной 204D. В складчатой сердцевине 202 могут использоваться различные комбинации вершин 204D-204F для ее оптимизации в зависимости от каких-либо особенных условий в месторасположении вершины.
Уклон грани складчатой сердцевины 202 может также быть выполнен с возможностью в определенной мере обеспечивать распределение воздуха. Например, канал 310 может иметь определенный объем и профиль канала, обеспеченные вершинами 204D-204E и впадиной 206D, а канал 312 может иметь определенные объем и профиль канала, обеспеченные вершинами 204E-204F и впадиной 206Е. Различные профили способны обеспечивать различные возможности отведения влаги. В некоторых вариантах уклоны граней могут быть подстроены с целью обеспечения необходимых возможностей протекания воздуха, а также выдерживания нагрузок, если это является дополнительным параметром. Эти и другие возможности могут быть обеспечены путем варьирования других свойств складчатой сердцевины 202.
На фиг. 4 показан сверху вниз гребень 208А складчатой сердцевины 202. Вершина 204 показана с вершинным углом α в части 402 и углом α' в части 404. Угол α - острый вершинный угол, а угол α' - тупой вершинный угол. Определение «острый вершинный угол», используемое здесь, подразумевает вершинные углы меньшие или равные 90 градусов. В некоторых вариантах острый вершинный угол может лежать в диапазоне от 20 до 90 градусов. В некоторых вариантах реализации более низкое предельное значение вершинного угла α может быть ограничено количеством материала, используемого в композитной структуре и требованиями по весу. Возможность сгибать слои материала под относительно острыми углами без повреждения материала снижается с ростом количества материала. Используемое здесь определение «тупой вершинный угол» подразумевает вершинные углы большие 90 градусов. В некоторых вариантах тупой вершинный угол может лежать в диапазоне от более 90 градусов до 150 градусов. В некоторых вариантах реализации верхний предел значений вершинного угла α может быть ограничен снижением преимуществ, обеспечиваемых складчатой сердцевиной. С увеличением угла α, гребень 208А все больше образует прямую линию, уменьшая площадь поверхности присоединения и количество материала, который может впитывать. Уменьшение вершинного угла может увеличить количество площади поверхности, за которую складчатая сердцевина 202 может быть присоединена к облицовочным листам, за счет увеличения площади поверхности гребня 208А на заданном отрезке. Как показано на фигурах чертежей, отрезки 410А-410Н (называемые здесь в совокупности «отрезки 410») представляют собой области гребня 208А, на которые может быть нанесен адгезив или иной связующий агент для присоединения складчатой сердцевины 202 к облицовочному листу. С увеличением количества отрезков обеспечивается лучшее соединение между складчатой сердцевиной 202 и облицовочным листом в конкретном месте.
Например, часть гребня 208А, образованная вершинным углом а может содержать отрезки 410A-410D вдоль поперечной длины L гребня 208А. В отличие от этого, часть гребня 208А, имеющая вершинный угол α', может содержать отрезки 410F и 410G, но только части отрезков 410Е и 410Н вдоль поперечной длины L гребня 208А. Как показано, часть гребня 208А имеет вершинный угол α и обеспечивает большую площадь вдоль поперечной длины L благодаря увеличенному числу отрезков 410 по сравнению с частью края 208А, имеющей вершинный угол α'. Большее количество отрезков способствует более крепкому соединению между складчатой сердцевиной 202 и облицовочным листом. Однако большее количество отрезков также может оказывать воздействие на вес материала, приходящийся на заданную длину. При тех же условиях большее количество материала, приходящееся на заданную длину L в поперечном направлении, может способствовать увеличению веса складчатой сердцевины 202.
Для дальнейшей оптимизации складчатой сердцевины 202 под конкретное применение в нее также могут быть включены вершины с более чем одним углом. Например, в областях, где необходима особенно крепкое соединение, складчатая сердцевина 202 может иметь вершину с острым вершинным углом α. В областях, где прочность соединения не такой важный фактор, как выигрыш в весе, складчатая сердцевина 202 может иметь вершину с частью, выполненной с тупым вершинным углом α'.
На фиг. 5 и 6 показаны примеры конфигураций панелей со складчатой сердцевиной. Обратимся к фиг. 5, где показан вид в перспективе складчатой сердцевина 502. Складчатая сердцевина 502 имеет вершины 504, которые обозначены звездой,  Вершины 504 обеспечивают поверхность соединения, за которую складчатая сердцевина 502 может быть присоединена к облицовочному листу. Вершина 504 могут также выступать в качестве естественного средства распределения силы и между нагрузкой, приложенной к вершинам 504 и каким-либо другим компонентам летательного аппарата. Как показано, вершины 504 имеют по существу плоскую форму по сравнению с вершинами 204, показанными на фиг. 2. Такая плоская форма может обеспечить преимущества по сравнению с другими формами.
Например, плоская форма может обеспечить более крепкое соединение по сравнению с угловатой формой. Большая площадь поверхности вершин 504 может обеспечивать относительно большую область, на которой могут быть образованы химические связи с адгезивом, таким образом возможно увеличение прочности соединения для заданного количества адгезива. Увеличение соединения между вершинами 504 и адгезивом может также способствовать снижению количества адгезива, необходимого для создания соединения заданной прочности. Если для адгезива доступна большая площадь присоединения, то может потребоваться меньшее количества адгезива для создания такой же прочности соединения между угловатыми вершинами, как и между вершинами 204, показанными на фиг. 2, и облицовочным листом.
Большая по сравнению с другими конфигурациями вершин площадь поверхности вершин 504 может способствовать распределению силы на большей площади, чем это возможно обеспечить в других конструкциях вершины. Распределение сил может способствовать уменьшению действия силы в каком-либо конкретном месте вершин 504. Например, сила величиной в один фунт, приложенная к поверхности площадью в один квадратный дюйм переходит в давление один фунт на квадратный дюйм, в то же время та же сила величиной в один фунт, приложенная к поверхности площадью в сто квадратных дюймов переходит в давление один фунт на сто квадратных дюймов. Вторая сила распределена на большую площадь поверхности, т.е. не один квадратный дюйм, а на сотню квадратных дюймов, посредством чего происходит минимизация действия той же силы в любом месте на вершинах 504. За счет этого можно обеспечить возможность наличия у вершин 504 более легкой конструкции, требующей расчета на меньшую силу на квадратный метр по сравнению с такими вершинами, как вершины 204, показанные на фиг. 2, которые в сущности являются угловатыми и следовательно не могут таким же образом распределить силу.
Складчатая сердцевина 502 также содержит впадины 506, обозначенные на фиг. 5 с помощью круга, . Впадины 506 могут быть образованы аналогично вершинам 504 для обеспечения аналогичных конструкционных преимуществ при использовании для соединения складчатой сердцевины 502 с облицовочным листом. Кроме того, конструкция впадин 504 может также способствовать обеспечению воздушного канала 510. Воздушный канал 510 может позволять проникающей в складчатую сердцевину 502 влаге покидать складчатую сердцевину 502 вдоль воздушного канала 510.
Влага может проникать в складчатую сердцевину 502 различными путями. Например, появлению точек проникновения, через которые вода и другие жидкости могут проникать в складчатую сердцевину 502, могут способствовать дефекты облицовочных листов. В другом примере складчатая сердцевина 504 может быть образована из отвержденных композитных материалов. Различные материалы в композитной конструкции могут использовать смолы или другие жидкости в процессе производства или отверждения. Если жидкости не извлечены при отверждении, жидкость может остаться в складчатой сердцевине 502. По истечении времени влага может повредить материалы складчатой сердцевины 502. Например, некоторые адгезивы могут быть повреждены при длительном контакте с влагой. Такое повреждения адгезива может снизить прочность соединения между складчатой сердцевиной 502 и облицовочным листом, приводя к отслоению облицовочного листа и отделению его от складчатой сердцевины 502. Глубины впадин 506 могут влиять на геометрию, а следовательно и на свойства воздушного канала 510.
На фиг. 6 показана складчатая сердцевина 602, в которой могут использоваться свойства, связанные с по существу плоской вершиной складчатой панели, вместе со свойствами, связанными с угловатой вершиной складчатой панели. На фиг. 6 показаны вершины 604 и впадины 606, которые образуют складчатую сердцевину 602. Как было описано выше, по существу плоская поверхность на вершине может обеспечить некоторые преимущества по сравнению с по существу угловатой вершиной, и наоборот.
Например, по существу плоская поверхность вершины может способствовать увеличению количества площади, доступной для приклеивания, и в то же время распределению силы на большую площадь, возможно делая складчатую сердцевину с по существу плоской вершиной более крепкой по сравнению с другими складчатыми сердцевинами. Однако в по существу плоской поверхности вершины может использоваться большее количество материала, за счет чего возможно увеличение веса складчатой сердцевины. Аналогично у складчатой сердцевины с по существу угловатой поверхностью вершины может быть обеспечено снижение количества материала, а также упрощение конструкции, но может не быть таких же параметров прочности присоединения и распределения силы, как по существу плоские поверхности вершины.
Складчатая сердцевина 602, показанная на фиг. 6, имеет структуру, которая обеспечивает некоторые преимущества обоих типов поверхностей вершин. Например, вершина 604А имеет угловатую структуру, которая имеет острый изгиб в зените 608, таким образом обеспечивая по меньшей мере частично угловатую вершину. Кроме того, вершина 604А имеет плоские поверхности 610. Плоские поверхности 610 могут представлять собой по существу плоские поверхности, на которые может быть нанесен адгезив, таким образом обеспечивая более крепкое соединение в некоторых вариантах. Таким образом, в некоторых вариантах складчатая сердцевина 602 может обеспечивать некоторые преимущества, относящиеся как к по существу плоской поверхности вершины, так и к по существу угловатой поверхности вершины.
На фиг. 7А-7С изображен вид сбоку в разрезе, показывающий профили поверхностей вершин в панели со складчатой сердцевиной, выполненной с возможностью принимать соответствующие по форме вершины другой панели со складчатой сердцевиной в конструкции составной складчатой сердцевины. В некоторых вариантах реализации панель со складчатой сердцевиной может быть присоединена к другой панели со складчатой сердцевиной вместо облицовочного листа. В некоторых вариантах вершины могут иметь форму, выполненную с возможностью принимать противоположную вершину для соединения. В некоторых вариантах вершины одной складчатой сердцевины могут иметь форму, выполненную с возможностью принимать впадину другой складчатой сердцевины. За счет наличия вершин с соответствующими формами возможно обеспечить некоторые преимущества в некоторых вариантах реализации. Например, вершины обеспечивают некоторое количество площади поверхности для соединения. В других вариантах реализации вершины соответствующей формы могут иметь форму, обеспечивающую некоторую степень структурной жесткости.
Например, на фиг. 7А изображен вид сбоку в разрезе, показывающий один примерный вариант реализации вершин соответствующей формы. Показана часть сердцевин 702А1 и 702А2. Сердцевины 702А1 и 702А2 содержат вершины 704А1 и 704А2, соответственно. Вершины 704А1 и 704А2 имеют по существу плоский профиль поверхности. В некоторых вариантах вершина 704А1 и 704А2 могут обеспечивать различные преимущества. Например, по существу плоский профиль поверхности может быть относительно прост в изготовлении благодаря отсутствию специальных или мелких особенностей. Кроме того, по существу плоский профиль поверхности вершин 704А1 и 704А2 способен обеспечить больше количество площади, доступной для соединения по сравнению с вершинами, имеющими по существу угловатый профиль.
Вариант, показанный на фиг. 7А, а также на фиг. 7В-7С и описанный ниже, можно назвать неплотным укладыванием (sparse stacking), поскольку при укладывании складчатых сердцевин они не примыкают друг к другу за исключением соединительного места 720, где сердцевины 702А1 и 702А2 соединены друг с другом. Остальные части сердцевин 702А1 и 702А2 не соприкасаются друг с другом, обеспечивая относительно малое количество сердцевин на единицу объема. Ниже, на фиг. 8А-8С приведены примерные варианты плотного укладывания.
На фиг. 7В изображен вид сбоку в разрезе, показывающий переслаивающийся профиль поверхности. Показана часть сердцевин 702В1 и 702В2. Сердцевины 702В1 и 702В2 содержат вершины 704В1 и 704В2, соответственно. Вершины 704В1 и 704В2 имеют по существу зубчатый профиль поверхности. В некоторых вариантах вершины 704В1 и 704В2 могут обеспечивать различные преимущества. Например, по существу зубчатый профиль поверхности может обеспечивать большую площадь поверхности для соединения по сравнению с по существу плоским профилем, показанным на фиг. 7А. В других вариантах реализации по существу зубчатый профиль поверхности может обеспечивать механическое преимущество, поскольку боковое перемещение вершин 704В1 и 704В2 по отношению друг к другу может быть ограничено или исключено.
На фиг. 7С изображен вид сбоку в разрезе, показывающий переслаивающийся профиль поверхности. Показана часть сердцевины 702С1 и 702С2. Сердцевины 702С1 и 702С2 содержат вершины 704С1 и 704С2, соответственно. Вершина 704С1 имеет по существу выпуклый профиль поверхности и вершина 704С2 имеет по существу выпуклый профиль поверхности. В некоторых вариантах вершина 704С1 и 704С2 могут обеспечить различные преимущества. Например, соответствующие друг другу по форме выпуклый/вогнутый профили поверхности могут обеспечить большую площадь поверхности для соединения, чем профиль поверхности, показанной на фиг. 7А. В некоторых вариантах реализации соответствующие друг другу по форме выпуклый/вогнутый профили поверхности могут обеспечить выравнивание сердцевин 702С1 и 702С2 при укладывании.
На фиг. 8А-8С изображен вид сбоку в разрезе, показывающий профили поверхностей сердцевин, имеющих соответствующие по форме особенности, которые облегчают укладывание складчатых сердцевин друг на друга. В некоторых вариантах если необходимо обеспечить конкретное значение толщины складчатой сердцевины, предпочтительно построение складчатой сердцевины с использованием последовательности слоев складчатых сердцевин, помещенных друг на друга. Последовательное укладывание складчатых сердцевин может быть необходимо, если толщина сердцевины относительно осложняет производство. При построении относительно толстой сердцевины области в складках могут быть склонны к образованию дефектов, которые не выявляются, если складчатая сердцевина представляет собой один цельный кусок. Согласно другому способу, такой же толщины можно достигнуть, если несколько более тонких складчатых сердцевин уложить одну на другую с достижением необходимой толщины.
Укладывание нескольких складчатых сердцевин для образования итоговой складчатой сердцевины может обеспечить дополнительные преимущества. Например, может быть необходимо обеспечить складчатую сердцевину, обладающую различными функциями на различных уровнях. Может быть несколько «укрепляющих» складчатых сердцевин, выполненных для обеспечения структурной функции. Также может быть по меньшей мере одна сердцевина, обеспечивающая электрические функции, такие как проведение электричества. Вместо построения складчатой сердцевины методом одной единой конструкции, можно расположить специальные слои складчатых сердцевин один на другом для обеспечения необходимой функциональности. В некоторых вариантах складчатые сердцевины в составной складчатой сердцевине могут быть уложены с использованием особенностей соответствующих друг другу форм с обеспечением и возможности выравнивания, и структурных преимуществ, необходимых в складчатой сердцевине.
На фиг. 8А изображен вид сбоку в разрезе, показывающий один вариант реализации с соответствующими друг другу формами в составной складчатой сердцевине. Составная сердцевина 802А содержит сердцевину 802А1 и сердцевину 802А2. Сердцевины 802А1 и 802А2 могут представлять собой складчатые сердцевины, образованные согласно различным описанным здесь вариантам. Кроме того, сердцевины 802А1 и 802А2 могут быть образованы из разных материалов или могут иметь другие различия. Например, сердцевина 802А1 может быть усиливающей сердцевиной, образованной из относительно крепких материалов, выполненных для обеспечения структурной поддержки в составной сердцевине 802А. В другом примере сердцевина 802А2 может представлять собой электрическую сердцевину, выполненную для проведения электричества, например от ударов молнии. В еще одном примере сердцевина 802А1 или сердцевина 802А2 могут быть внешними сердцевинами, выполненными для устойчивости к различными внешним условиям, которые могут повредить другие сердцевины в составной сердцевине 802А. Как показано на фиг. 8А, сердцевина 802А1 и 802А2 имеют вершины 804А, которые закруглены с образованием по существу выпуклого профиля поверхности.
На фиг. 8А, как и на фиг. 8В-8С ниже, также показан вариант плотного укладывания. В отличие от вариантов, показанных на фиг. 7А-7С, складчатые сердцевины, образующие укладывания, показанные на фиг. 8А, как и на фиг. 8В-8С ниже, соприкасаются друг с другом вдоль значительной части их длины. Соприкасание сердцевин может обеспечить структуру, в которой сокращены пустоты или скопления воздуха, образованные при укладывании, которые могут возникать в неплотном укладывании, показанном на фиг. 7А-7С. Как показано, плотное укладывание может быть образовано соприкасанием внутренней поверхности 822 сердцевины 802А2 с внешней поверхностью 824 сердцевины 802А1. В различных вариантах по меньшей мере часть вершин одной складчатой сердцевины может располагаться в по меньшей мере части впадин соответствующей по форме, соприкасающейся складчатой сердцевины. В некоторых вариантах соприкасание может также включать связующий агент или адгезив между сердцевиной 802А1 и сердцевиной 802А2 для присоединения сердцевины 802А1 к сердцевине 802А2.
На фиг. 8В изображен вид сбоку в разрезе, показывающий переслаивающийся профиль вершины составной сердцевины 802В. Составная сердцевина 802В образована сердцевинами 802В1 и 802В2, которые могут представлять собой складчатые сердцевины с различными вариантами конструкций. Вершины 804В сердцевин 802В1 и 802В2 по существу треугольные. Аналогично на фиг. 8С изображен вид сбоку в разрезе, показывающий еще один переслаивающийся профиль вершины составной сердцевины 802С. Составная сердцевина 802С образована из сердцевин 802С1 и 802С2, которые могут представлять собой складчатые сердцевины, имеющие различные варианты конструкций. Вершины 804С сердцевин 802С1 и 802С2 имеют по существу плоский профиль поверхности.
Обратимся к фиг. 9, где показан примерный алгоритм 900 получения панели летательного аппарата. Необходимо отметить, что если не указано иное, может выполняться меньше операций, чем показано на фигурах и описано здесь. Кроме того, если не указано иное, эти операции также могут выполняться в порядке, отличном от показанного.
Алгоритм 900 начинается с операции 902, на которой имеются верхний облицовочный лист 104 и нижний облицовочный лист 106. Верхний облицовочный лист 104 и нижний облицовочный лист 106 могут быть образованы из различных материалов, которыми не ограничивается настоящее описание.
Алгоритм 900 переходит к операции 904, на которой получают складчатую сердцевину 202 с вершинами 204. Вершины 204 могут иметь угловатый, плоский или закругленный профиль. Настоящее описание, однако, не ограничивается каким-либо профилем. Складчатая сердцевина 202 может также содержать впадины 206. В некоторых вариантах складчатая сердцевина 202 представляет собой цельный кусок материала, который сложен в гофрированную зигзагообразную текстуру. В некоторых вариантах в материале, образующем складчатую сердцевину 202, не делают разрезов во время складывания складчатой сердцевины 202. В других вариантах по существу плоский профиль поверхности вершин 204 и впадин 206 может обеспечить лучшее соединение меду складчатой сердцевиной 202 и облицовочными листами 104 и 106.
Алгоритм 900 переходит к операциям 906 и 908, на которых адгезив наносится между верхней поверхностью складчатой сердцевины 202 и нижней поверхностью верхнего облицовочного листа 104 и между нижней поверхностью складчатой сердцевины 202 и верхней поверхностью нижнего облицовочного листа 106. Адгезив может быть нанесен различными способами, которыми не ограничиваются описанные здесь принципы. Например, адгезив может быть нанесен сначала только на поверхности складчатой сердцевины 202, поверхности верхнего листа 104 и нижнего листа 106, или обоих.
Алгоритм 900 переходит к операции 910, на которой адгезив обрабатывается для образования монолитной панели для летательного аппарата. Использованное здесь определение «монолитный» подразумевает единый блок. Необходимо понимать, что описанные здесь принципы и технологии не ограничены каким-либо конкретным адгезивом или методом его обработки, так как может быть использован любой подходящий адгезив или способ. Таким образом заканчивается алгоритм 900.
Кроме того, описание включает следующие варианты реализации:
Панель для летательного аппарата, содержащая:
верхний облицовочный лист;
нижний облицовочный лист и
складчатую сердцевину, присоединенную к верхнему облицовочному листу и нижнему облицовочному листу, содержащую гофрированную зигзагообразную текстуру, имеющую множество вершин, множество впадин и множество невертикальных граней, простирающихся между указанными множеством вершин и множеством впадин,
причем множество первых вершин содержит комбинацию профилей поверхности, выбранных из угловатого профиля поверхности, округлого профиля поверхности и плоского профиля поверхности, выборочно расположенных в первой складчатой сердцевине.
Дополнительно множество вершин имеет острый вершинный угол.
Дополнительно невертикальные грани содержат множество уклонов граней.
Дополнительно панель кроме того содержит воздушный канал для удаления влаги.
Дополнительно воздушный канал образован множеством впадин. Дополнительно складчатая сердцевина содержит композитную матрицу.
Складчатая сердцевина для летательного аппарата, содержащая:
множество вершин, имеющих множество гребней;
множество впадин и
множество невертикальных граней, простирающихся между указанными множествами вершин и впадин,
причем множество вершин и множество впадин образованы в виде гофрированной зигзагообразной текстуры.
Дополнительно первый гребень из множества гребней имеет острый вершинный угол.
Дополнительно второй гребень из множества гребней имеет тупой вершинный угол.
Дополнительно вершина из множества вершин имеет угловатый профиль или округлый профиль.
Дополнительно складчатая сердцевина кроме того содержит вторую складчатую сердцевину, содержащую множество вторых вершин, имеющих форму, выполненную с возможностью принимать по меньшей мере часть вершин.
Дополнительно формы содержат плоский профиль поверхности, зубчатый профиль или выпуклый/вогнутый профиль поверхности.
Дополнительно складчатая сердцевина представляет собой цельный кусок материала.
Дополнительно складчатая сердцевина содержит композитную матрицу.
Способ получения панели для летательного аппарата, включающий:
обеспечение верхнего облицовочного листа;
обеспечение нижнего облицовочного листа;
обеспечение складчатой сердцевины, отличающейся гофрированной зигзагообразной текстурой, содержащей;
множество вершин, выполненных с возможностью соединения с облицовочными листами, причем множество вершин содержит комбинацию профилей поверхности, выбранных из угловатого профиля поверхности, округлого профиля поверхности и плоского профиля поверхности, выборочно расположенных в складчатой сердцевине, и
множество впадин, нанесение адгезива на верхнюю поверхность складчатой сердцевины;
нанесение адгезива на нижнюю поверхность складчатой сердцевины; и
отверждение адгезива для образования монолитной панели. Дополнительно по существу плоский профиль поверхности содержит острый вершинный угол и тупой вершинный угол.
Дополнительно способ кроме того содержит воздушный канал, образованный множеством впадин для удаления влаги. Составная сердцевина, содержащая:
множество складчатых сердцевин, содержащих:
множество вершин, имеющих множество гребней;
множество впадин и
множество невертикальных граней, простирающихся между указанными множеством вершин и множеством впадин,
причем множество вершин и множество впадин формируют гофрированную зигзагообразную текстуру,
множество складчатых сердцевин содержит соответствующие друг другу по форме особенности, обеспечивающие возможность уложить первую складчатую сердцевину из множества складчатых сердцевин на вторую складчатую сердцевину из множества складчатых сердцевин.
Дополнительно множество складчатых сердцевин уложены неплотно.
Дополнительно вершина складчатой сердцевины может иметь форму, соответствующую вершине второй складчатой сердцевины.
Дополнительно вершина первой складчатой сердцевины и вершина второй складчатой сердцевины имеют плоский профиль поверхности, зубчатый профиль поверхности или выпуклый/вогнутый профиль поверхности.
Дополнительно множество складчатых сердцевин уложены плотно.
Дополнительно внутренняя поверхность первой сердцевины соприкасается с внешней поверхностью второй сердцевины.
Дополнительно составная сердцевина кроме того содержит связующий агент для присоединения первой сердцевины ко второй сердцевине.
Дополнительно первая складчатая сердцевина обеспечивает функцию, отличную от функции второй складчатой сердцевины.
Дополнительно первая складчатая сердцевина обеспечивает структурную поддержку составной сердцевины, проводит электричество или устойчива к внешним условиям.
Сущность описанного выше раскрыта в иллюстрациях и не должна быть истолкована как ограничивающаяся ими. В сущности описанного здесь могут быть произведены различные модификации и изменения без соблюдения описанных и показанных примеров без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, которое изложено в следующей формуле.