ПАНЕЛИ И ФЮЗЕЛЯЖИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ИЗ КОМПОЗИТНЫХ СТРУКТУР
PANELS AND FUSELAGES OF AIRCRAFTS FROM COMPOSITE STRUCTURES

Область техники
Настоящее изобретение относится к обшивочным структурам, и в частности к способам соединения панелей и секций из композитных структур к структурным узлам, выполненным такими же способами.
Уровень техники
Основные структурные элементы многих летательных аппаратов, обычно больших летательных аппаратов, таких как большие пассажирские реактивные самолеты, часто изготавливают из металла. Например, обшивку и отсеки фюзеляжа для такого летательного аппарата обычно изготавливают из высокопрочных сплавов алюминия или аналогичных металлов. Однако в последнее время многие изготовители летательных аппаратов начали использовать композитные материалы, такие как армированные волокнами полимерные материалы, вследствие относительно высокого отношения прочности к массе таких материалов. Подходящие композитные материалы обычно включают стекло, углерод или синтетическое (например, полиамидное, полиэфирное и т.д.) волокно в матрице из эпоксидной смолы или другого типа смолы.
Один из примеров способа изготовления фюзеляжей летательных аппаратов с композитными материалами включает обертывание волокон или волокнистых лент вокруг вращающегося вала в основном с автоматическим инструментом или системой. Вал обеспечивает основную форму продольного отсека фюзеляжа. Волокна или ленты могут быть предварительно пропитаны эпоксидной смолой или пропущены через ванну со смолой непосредственно перед тем, как материал контактирует с вращающимся валом, и наносятся на слои для выполнения обшивки отсека фюзеляжа. При некоторых способах вал может оставаться на месте и стать частью обмотанного компонента, или он может быть удален. Обшивка может быть покрыта дополнительными слоями, такими как слой сотового заполнителя, к которому могут быть приложены дополнительные слои композитных материалов составной "многослойной" структуры.
Одним из способов, по которому композитные отсеки фюзеляжа, выполненные таким образом, соединяют вместе, включает использование одной или более накладок, которые закреплены на месте поверх кольцевого стыкового соединения с накладками между соседними отсеками фюзеляжа. В основном накладка удерживается на месте, когда крепежные отверстия точно просверлены через накладку и лежащую под ней композитную структуру. Каждое отверстие обычно обследуется в отношении качества размера, а именно, путем использования сканера, который также может записывать статистические данные управления процессом на каждом отверстии. Крепежные детали затем накладывают в соответствии с точно измеренным крутящим моментом, закрепляя пластинку на месте.
Для больших летательных аппаратов, таких как летательный аппарат с широким фюзеляжем, может быть использована система листовых накладок. Обычно система структурных балок, таких как продольные элементы усиления и поперечные шпангоуты, присоединяют к отсекам фюзеляжа для усиления. Система листовых накладок может содержать накладки с продольным удлинением, расположенным вдоль накладки для выделения областей на одной из сторон накладки между соседними элементами усиления и/или отделения продольных фитингов, которые прикреплены поперек накладки для выделения любой из сторон и между соседними элементами усиления. Удлинения и/или фитинги прикреплены к композитной структуре аналогично накладке. В некоторых случаях удлинения или фитинги предусмотрены с ортогональными выступами для дополнительной жесткости, которые могут сами быть присоединены к элементам усиления и/или шпангоутам.
Способы присоединения накладок композитных отсеков фюзеляжа, таким образом, может включать процедуры трудоемкой сборки и большое число инструментальных принадлежностей, особенно для летательного аппарата с широким фюзеляжем. Например, внутренний диаметр фюзеляжа летательного аппарата с широким фюзеляжем обычно составляет примерно 200 дюймов (примерно 5 метров). Число крепежных деталей, требуемых для соединения соседних отсеков фюзеляжа этого размера может превышать 5000. Даже при автоматизации время, требуемое для сверления необходимого числа отверстий и правильного наложения крепежных деталей может превысить 400 человеко-часов на отсек. Кроме того, фюзеляжи летательных аппаратов с широким фюзеляжем собирают из нескольких отсеков фюзеляжа, например, самолет Boeing 787 Dreamliner собирают из пяти отсеков фюзеляжа. В этом случае упомянутый выше способ присоединения для отсеков фюзеляжа для этого размера и типа самолета может потребовать свыше 20000 крепежных деталей и более 2000 человеко-часов.
Сущность изобретения
В настоящем изобретении описаны панели из композитных структур и способы их соединения для образования структурных сборок, таких как обшивочные структуры.
Как объяснено подробно в настоящем документе, узлы композитных панелей по настоящему изобретению могут содержать первую и вторую композитные панели с соответствующими стыковочными краями, расположенными с относительным совмещением в поперечном направлении, по меньшей мере с одним язычком (и в некоторых вариантах осуществления несколькими язычками), проходящим продольно от стыковочного края первой композитной панели, и каждый язычок, обладающий наружной поверхностью, расположенной строго напротив соответствующего участка внутренней поверхности второй композитной панели. Соответствующий участок может содержать область с выемкой для сопряжения с язычком или сконструирован иным образом для размещения с малым промежутком обращенных друг к другу поверхностей язычков и соответствующих участков. Язычки могут содержать одно или более отверстий для введения связующего материала в этот промежуток и дополнительно могут содержать одно или более контрольных отверстий, расположенных близко к отверстию(ям) для введения, чтобы проверять введение связующего материала. В этом случае узлы могут содержать связующее материал, соединяющее первую и вторую панели вместе.
Некоторые варианты осуществления могут содержать дополнительные конструкции и/или признаки, такие, которые могут подходить к природе структурных панелей. Например, отсеки фюзеляжа летательного аппарата обычно содержат большое число структурных компонентов, прикрепленных к его внутренней поверхности, обычно в виде удлиненных усиливающих балок, проходящих продольно (например, параллельно центральной оси фюзеляжа) и/или поперечно (например, проходящих по пути вокруг центральной оси фюзеляжа). Продольные балки называются стрингерами или элементами усиления, а поперечные балки называются шпангоутами. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления, в которых один или более структурных компонентов установлены на внутренней поверхности одной или обеих структурных панелей, язычки могут обладать соответствующим размером или формой. Например, в некоторых вариантах осуществления язычки могут обладать шириной для размещения между торцевыми участками соседних продольных балок. В некоторых вариантах осуществления язычки могут быть сконструированы для сопряжения с участком одного или более структурных компонентов, чтобы удаленный конец или краевой участок были приспособлены для подгонки к выступу на боковой стороне поперечной балки.
В некоторых вариантах осуществления структурные композитные панели могут образовывать секции обшивки летательного аппарата, например, отсеки фюзеляжа, или все цилиндрические отсеки фюзеляжа, которые могут быть соединены вместе путем использования язычков и связующего материала.
Примеры способов выполнения фюзеляжа летательного аппарата по настоящему изобретению, такие как соединение отсеков фюзеляжа летательного аппарата, изготовленных из композитных материалов, могут включать подгонку первого отсека фюзеляжа с язычками, проходящими продольно от ее стыковочного края, и конструирование второго отсека фюзеляжа с соответствующим стыковочным краем, приспособленным для приема со стыковкой язычков и стыковочного края первого отсека фюзеляжа. Стыковочные края первого и второго отсеков фюзеляжа могут быть сцеплены с совмещением в поперечном направлении, и связующее материал затем может быть использовано для соединения отсеков фюзеляжа вместе (например, путем введения связующего материала через отверстия для введения, предусмотренные в язычках). В некоторых иллюстративных способах язычки выполнены в виде отдельных компонентов, например, из композитных материалов, а затем вмонтированы в первый отсек фюзеляжа, например, во время его выполнения. В некоторых способах язычки могут составлять единое целое с первым отсеком фюзеляжа.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан схематичный вид сечения сборок структурных панелей по настоящему изобретению.
На фиг. 2 показан схематичный частичный (частично-разобранный) вид, в косой проекции иллюстративного, не подразумевающего ограничения примера узла структурных панелей по настоящему изобретению.
На фиг. 3 показан частичный схематичный вид сечения иллюстративной композитной панели и конструкции связующего язычка узла структурных панелей по фиг. 2.
На фиг. 4 показан частичный схематичный вид сечения другой иллюстративной композитной панели и конструкции связующего язычка по настоящему изобретению.
На фиг. 5 показан частичный схематичный вид сечения другой иллюстративной композитной панели и конструкции связующего язычка по настоящему изобретению.
На фиг. 6 приведена схема последовательности этапов иллюстративных, не подразумевающих ограничения примеров способов соединения композитных структурных панелей или отсеков по настоящему изобретению.
На фиг. 7 приведена схема последовательности этапов иллюстративных, не подразумевающих ограничения примеров способов выполнения фюзеляжа летательного аппарата по настоящему изобретению.
На фиг. 8 показан упрощенный вид в косой проекции летательного аппарата с композитным фюзеляжем, сконструированным по настоящему изобретению.
Подробное описание
Иллюстративные варианты осуществления структурных сборок из композитных панелей и отсеков, описанных и показанных в настоящем документе, могут найти применение в различных вариантах конструкции средства передвижения, включая (но, не ограничиваясь этим) выполнение фюзеляжа летательного аппарата из композитных цилиндрических отсеков, которые сконструированы и соединены вместе, как указано далее.
В основном композитные структурные панели, сконструированные по настоящему изобретению, могут быть соединены посредством язычков, проходящими продольно от стыковочного края одной панели, которая соединяется с соответствующим образом сконструированным участком другой панели. Этот сконструированный участок может представлять собой внутреннюю поверхность, сконструированную для приема язычка, структурный элемент, с которым сопрягается язычок, их комбинацию и т.д.
В конкретном контексте обшивочная структура летательного аппарата, такая как фюзеляж, соединяющая композитные отсеки фюзеляжа, таким образом, может снизить трудозатраты и/или число частей, обычно требуемых для получения подходящего стыка, например, по сравнению со стыком, полученным посредством способа стыкового соединения с накладками.
Предлагаются также в качестве примера способы, по которым кратко описанные выше структурные композитные панели могут быть получены и/или состыкованы.
На фиг. 1 схематично показан вид сечения иллюстративных, не подразумевающих ограничения примеров узла 10 структурных панелей по настоящему изобретению. В основном узел 10 структурных панелей содержит первую и вторую композитные панели 12, 14, каждая из которых предусмотрена со стыковочным краем (указаны 16, 18, соответственно). Первая и вторая композитные панели 12, 14 расположены с совмещением в поперечном направлении друг с другом; то есть, с совмещенными стыковочными краями 16, 18. По меньшей мере участки стыковочных краев 16, 18 могут контактировать друг с другом, и, как пояснено далее, другие участки стыковочных краев 16, 18 могут быть расположены с промежутком друг от друга, когда первая и вторая композитные панели 12, 14 совмещены в поперечном направлении.
Первая композитная панель 12 содержит по меньшей мере один язычок 20, проходящий от нее продольно и, более конкретно, от ее стыковочного края 16. Термин "продольно" указывает, что язычок проходит в основном вдоль оси или плоскости композитной панели 12. Как указано далее, в некоторых примерах композитные панели 12, 14 могут образовывать отсеки обшивки или цилиндрические отсеки фюзеляжа летательного аппарата, причем термин "продольный" может указывать, что язычок проходит параллельно длинной оси летательного аппарата или фюзеляжа летательного аппарата (в противоположность термину "поперечный" или "радиальный", который может указывать направление или расположение в основном ортогональное по отношению к длинной оси летательного аппарата или фюзеляжа). Однако такие термины не подразумевают ограничения, а используются для ясности изложения.
Язычок 20, также называемый в настоящем документе связующим язычком, имеет верхнюю или внутреннюю поверхность 22, нижнюю или наружную поверхность 24, и удаленный конец 26, который заканчивается на удаленном краю 28. В контексте фюзеляжа летательного аппарата, фюзеляж обычно по меньшей мере частично задает объем, и хотя термины "внутренний" и "наружный" в основном указывают на расположение компонента относительно этого объема, данные термины используются для ясности. Например, в некоторых вариантах осуществления компонент или его часть, которая описана, как "внутренняя", может, в других вариантах осуществления, быть "наружной", и наоборот.
Как подробно указано далее, физическая конструкция перемычки 20 может разниться в примерах данного изобретения, и может содержать необязательные особенности или признаки (такие как кромка или другой выступ и т.д.) не указанные на фиг. 1.
Кроме того, связующий язычок 20 может представлять собой удлинение (например, составляющее единое целое) первой композитной панели 12 или может быть отдельным компонентом, который присоединен к панели 12. Последняя конструкция указана штриховыми линиями, обозначающими необязательный периметр или край связующего язычка 20. Как указано далее, различные способы изготовления могут быть применены для сборки язычка 20 с панелью 12. Кроме того, как показано на фиг. 1, внутренняя поверхность 22 язычка 20 показана заподлицо с верхней или внутренней поверхностью 30 первой композитной панели 12. Однако это не требуется для всех вариантов осуществления; как указано далее подробно, в некоторых вариантах осуществления все поверхности язычка 20 могут выступать наружу от стыковочного края 16 первой композитной панели 12, в то время как в других вариантах осуществления внутренняя поверхность 22 язычка 20 может выступать над внутренней поверхности 30 первой композитной панели 12, быть наклонена или расположена с другим совмещением относительно нее.
Стыковочный край 18 второй композитной панели 14 сконструирован для соответствия стыковочному краю 16 первой композитной панели 12. Вторая композитная панель 14 дополнительно содержит верхнюю или внутреннюю поверхность 32, которая содержит по меньшей мере один соответствующий участок, указанный выноской 34, который взаимно дополняет и/или иным образом соответствует язычку 20, чтобы за счет включения вырезанной области 36 он по меньшей мере частично сопрягался с язычком 20. Аналогично физической конструкции связующего язычка 20, конструкция соответствующего участка 34 (и/или вырезанной области 36) может содержать необязательные особенности или признаки (такие как канал для приема кромки и т.д.), не указанные на фиг. 1.
В вышеуказанном способе стыковочный край 18 второй композитной панели 14 сконструирован для приема с сопряжением или иной подгонки со стыковочным краем 16 первой композитной панели 12. Как показано, при сопряжении по меньшей мере участки стыковочных краев 16, 18 могут примыкать друг к другу, в то время как другие участки могут быть расположены с промежутком; например, наружная поверхность 24 язычка 20 и соответствующий участок 34 внутренней поверхности 30 второй композитной панели 14 расположены с промежутком и могут принимать в область между собой связующее материал, показанное, как связующее материал 40. Связующим материалам 40 может быть любое материал или материала, предназначенные для образования соединения соответствующих поверхностей, тем самым, связывая первую и вторую композитные панели 12, 14 вместе. Соответственно, связующее материал 40 может содержать адгезив, такой как эпоксидная смола или другое соединение(я), совместимое с материалом(ами), из которых выполнены соответствующие связуемые поверхности.
Чтобы облегчить введение связующего материала 40, например, в текучей форме, язычок 20 может быть предусмотрен с одним или более отверстий 42 для введения, проходящих от внутренней поверхности 22 до наружной поверхности 24, через которую связующее материал (например, связующее материал 40) может вводиться. Для контроля введения связующего материала 40 язычок 20 может быть дополнительно предусмотрен с одним или более контрольными отверстиями 44, также проходящими через язычок 20 и расположенными близко около отверстия(й) 42 для введения. Размер и конфигурация отверстия(й) 42 для введения и контрольного отверстия(й) 44 может быть подходящей для этого применения. Например, отверстие(я) 42 для введения могут обладать диаметром или формой, соответствующими способу введения, например, размещению насадки средства или инструмента для введения и т.д. Аналогично, контрольное отверстие(я) 44 может обладать диаметром или формой, соответствующими способу контроля, например, обеспечивать оптическую проверку, механическую проверку (например, с помощью датчика) и т.д.
В необязательном порядке отверстие(я) 42 для введения и контрольное отверстие(я) 44 могут быть конфигурированы аналогичным образом, чтобы любой тип можно было использовать для введения и/или контроля, который может облегчить введение и последующий контроль при большом числе различных ориентаций присоединенных композитных панелей 12, 14. Например, если ориентация панелей 12, 14 в основном горизонтальная, связующее материал обычно (но необязательно) распространяется от участка введения, при этом расположенное в центре отверстие 42 для введения может быть использовано для введения, и одно или более прилегающих контрольных отверстий 44 могут быть использованы для контроля. В примере, в котором ориентация панелей 12, 14 в основном вертикальная, гравитация может влиять на поток вводимого связующего материала, при этом можно использовать одно или более самых высокорасположенных отверстий 42, 44 в качестве отверстий 42 для введения, и расположенных ниже отверстий в качестве контрольных отверстий 44 для контроля введения и т.д.
Кроме того, число и расположение отверстия(й) 42 для введения и сопутствующего контрольного отверстия(й) 44 на язычке 20 может соответствовать промежутку, который соответствует ожидаемому потоку некоторого количества связующего материала 40, то есть соответствует варианту применения, которое может зависеть от таких факторов, как размер областей язычка 20 и/или соответствующего участка 32 для соединения, размера промежутка между ними, природы связующего материала 40, например вязкость, время отверждения и/или другие свойства и т.д. В некоторых примерах одиночное отверстие 42 для введения окружено несколькими более или менее равноудаленными контрольными отверстиями 44 по образцу, который повторяется с измеренными интервалами по ширине язычка 20. Однако может быть использована любая необходимая компоновка отверстия(й) 42 для введения и контрольного отверстия(й) 44.
В некоторых вариантах осуществления одно или более отверстий 42 для введения и/или контрольных отверстий 44 необязательно может быть предусмотрено на второй композитной панели 14, как показано во втором варианте штриховых линий на фиг. 1.
Необязательно, и как пояснено подробно в настоящем документе, вторая композитная панель 14 (и/или первая композитная панель 12) может содержать один или более установленных на ней структурных компонентов, таких, которые могут подойти для варианта применения, в котором используются первая и вторая композитные панели 12, 14. Например, в контексте фюзеляжа летательного аппарата, структурные компоненты могут содержать усиливающие балки, такие как элементы усиления и/или шпангоуты и т.д. Структурный компонент схематично показан на фиг. 1 под выноской 50 штриховыми линиями, с наложением на участки композитных панелей 12 и 14, представляющих, что такой структурный компонент может быть присоединен, соединен, сопряжен и/или иным образом граничить с одним или более участками одной или обеих панелей 12, 14. Например, в некоторых вариантах осуществления структурный компонент 50 может содержать один или более участков 52, сконструированных для сопряжения с частью язычка 20, такой как его удаленный конец 26 или край 28.
Хотя это не показано на фиг. 1, связывание, обеспечиваемое связующим материалам 40, может быть дополнено, например, дополнительными связующими областями (например, между другими сопрягаемыми поверхностями композитных панелей 12, 14), одной или более механическими крепежными деталями, такими как заклепки, винты, болты и т.д. В необязательном порядке связывание может быть дополнено механическим сопряжением, достигаемым за счет подходящей конструкции язычка 20 и соответствующего участка 34. Пример конструкций описан в настоящем документе со ссылкой на фиг. 2-5.
Стыковочный край 16 первой композитной панели 12 показан с наличием одного язычка 20. Соответственно, стыковочный край 18 второй композитной панели 14 показан с наличием одного соответствующего участка 34. Во многих вариантах осуществления стыковочные края 16, 18 содержат множество повторов язычков 20 и соответствующих участков 34, которые, в свою очередь, могут быть сконструированы аналогично друг другу с точки зрения размеров, деталей и других особенностей, или могут быть различны. Например, первая композитная панель 12 может содержать множество язычков 20 разной ширины, и вторая композитная панель 14 может содержать соответствующее число соответствующих участков 34 соответствующего размера и т.д.
Кроме того, некоторые иллюстративные варианты осуществления включают первую композитную панель 12 со стыковочным краем 16, который содержит один или более язычков 20, а также один или более соответствующих участков 34, которые сопрягаются со второй композитной панелью 14, которая обеспечивает соответствующую конструкцию язычков 20 и участков 34. Кроме того, композитные панели могут содержать более одного стыковочного края, который может быть сконструирован с любой подходящей комбинацией язычков, участков или других структурных особенностей, приспособленных, чтобы обеспечивать сопряжение композитных панелей при совмещении в поперечном направлении в соответствии с описанными в настоящем документе принципами. Подразумевается, что все такие конструкции попадают в рамки объема настоящего изобретения.
На фиг. 2-5 приведены иллюстративные, не подразумевающие ограничения примеры композитных панелей и сборок и/или их компоненты. Где это применимо, номера выносок схематичных чертежей по фиг. 1 повторены, с увеличением номера на 100, чтобы обозначить соответствующие части структур из композитных панелей, их сборок и/или их компонентов. Например, первая и вторая композитная панели, представленные схематично на фиг. 1, помечены номерами выносок 12 и 14, соответственно. На фиг. 2 представлены композитные панели в виде секций обшивки, которые помечены номерами выносок 112 и 114, соответственно, указывающими, что секции обшивки, показанные на фиг. 2, обладают теми же свойствами или иным образом соответствуют композитным панелям 12, 14, показанным на фиг. 1. Аналогично, секции 212, 214 обшивки по фиг. 3 соответствуют композитным панелям 12, 14 по фиг. 1 и т.д.
Примеры на фиг. 2-5 не подразумевают ограничения возможных конструкций показанных вариантов осуществления. То есть композитные панели и различные компоненты, узлы, конструкции и другие их признаки не ограничиваются конкретными вариантами осуществления и могут включать любое число различных вариантов, конструкций, признаков, свойств и т.д. структур композитных панелей, которые показаны и описаны со ссылкой на схематичное представление и/или варианты осуществления по фиг. 1, а также их модификации без требования обязательного их включения. Для краткости каждый описанный ранее компонент, часть, участок, вариант, область и т.д. или их модификации применительно к описанным далее вариантам осуществления могут быть повторно не описаны, не показаны и/или не помечены, однако они охватываются объемом настоящего изобретения, так что описанные ранее признаки, варианты и т.д. могут быть использованы с любыми или всеми композитными панелями и структурными узлами, описанными в настоящем документе.
На фиг. 2 показан частичный схематичный вид частично разобранной внутренней части иллюстративного, не подразумевающего ограничения варианта осуществления узла 10 структурных панелей по настоящему изобретению. Узел 10 структурных панелей на фиг. 2 и его компоненты показаны в качестве примера в форме и конструкции узла фюзеляжа летательного аппарата, указанного в основном под номером 100. Однако подразумевается, что описанные ниже концепции и конструкции применимы к обшивочным структурам, отличным от узлов фюзеляжа летательного аппарата, например, другим обшивочным структурам летательного аппарата, таким как структуры крыла, обшивочные структуры для других средств передвижения и т.д. Такие применения считаются охваченными объемом настоящего изобретения.
Соответственно, узел 100 фюзеляжа летательного аппарата показан с первой и второй обшивками или секциями 112, 114 обшивки, каждая из которых выполнена, по меньшей мере частично, из нескольких слоев композитных материалов. Соответственно, секции 112, 114 обшивки могут представлять собой отсеки фюзеляжа, такие как цилиндрические отсеки, причем каждый отсек выполнен из композитных и/или других материалов в виде "многослойной" структуры или иным образом. В настоящем документе термин "цилиндрический отсек" относится к обшивочной структуре, которая проходит на 360 градусов вокруг оси (например, продольной оси фюзеляжа летательного аппарата), и, таким образом, содержит не только цилиндрические структуры и структуры в форме бочонка, но может содержать структуры с круглой, эллиптической, овальной, яйцевидной, прямоугольной, скошенной или другой формой в сечении. В некоторых вариантах осуществления одна или обе секции 112, 114 обшивки могут составлять "цельные" цилиндрические отсеки, проходящие непрерывно на 360 градусов вокруг оси. В некоторых вариантах осуществления секции 112, 114 обшивки могут представлять собой половинные или четвертные секции (или иные), соединенные вместе для образования полного 360-градусного цилиндрического отсека и т.д.
Так, в примере узла 100 фюзеляжа летательного аппарата, показанного на фиг. 2, секции 112, 114 обшивки могут быть вогнутыми в общей конструкции, например, до степени, подходящей для образования фюзеляжа летательного аппарата с конкретной шириной в сечении, обычно по меньшей мере около 120 дюймов (приблизительно 3 метра), например, от около 180 дюймов (приблизительно 4,5 метра) до около 360 дюймов (приблизительно 9 метров). В одном примере, таком как летательного аппарата с широким фюзеляжем, ширина в сечении может составлять около 200 дюймов (приблизительно 5 метров).
Первая секция 112 обшивки содержит язычок 120, проходящий продольно от стыковочного края 116 секции 112 обшивки. В узле 100 фюзеляжа летательного аппарата язычок 120 является одним из нескольких (не показано) таких язычков, расположенных вдоль и проходящих от стыковочного края 116 аналогично показанному язычку 120.
Хотя возможны другие конструкции, язычок 120 показан с наличием на его наружной поверхности 124 выступа 160, проходящего по существу ортогонально к нему. В частности, выступ 160 показан для образования кромки 162, расположенной на удаленном конце 126 язычка 120, а конкретнее на его удаленном краю 128.
Внутренняя поверхность 132 второй секции 114 обшивки показана с наличием участка 134, сконструированного в соответствии с наружной поверхностью 124 язычка 120, в виде области 136 с выемкой. Более конкретно, область 136 с выемкой сконструирована по меньшей мере частично для сопряжения с язычком 120, с его наружной поверхностью 124, расположенной строго напротив соответствующего участка 134. В частности, как показано на фиг. 3, область 136 с выемкой участка 134 второй секции 114 обшивки может рассматриваться как включающая связующую поверхность, указанную выноской 164, то есть расположенную с промежутком от наружной поверхности 124 связующего язычка 120, когда стыковочный край 116 первой секции 112 обшивки и соответствующий стыковочный край 118 второй секции 114 обшивки совмещены. Как указано выше, размер промежутка может быть подходящим, чтобы он вмещал связующее материал (не показано), вводимое между расположенными с промежутком поверхностями. В некоторых примерах связываемые поверхности могут быть расположены с промежутком больше около 0,020 дюйма (приблизительно 0,5 мм), например, в пределах диапазона от 0,020 до 0,100 дюймов (приблизительно от 0,5 до 2,5 мм), например, примерно 0,050 дюймов (приблизительно 1,3 мм). Однако в других примерах соответствующие связываемые поверхности могут быть расположены с промежутком в соответствии с различными значениями, диапазонами или могут быть различны в пределах некоторого диапазона и т.д.
Кроме того, хотя необязательно для всех вариантов осуществления, область 136 с выемкой узла 100 фюзеляжа летательного аппарата по фиг. 2 и 3, приведенной в качестве примера, показана с конструкцией для сопряжения с язычком 120, и в частности с расположенной на нем кромкой 162, в сцеплении с защелкиванием, чтобы получить полый канал 166, сконструированный для приема кромки 162.
Таким образом, в примере способа сцепления язычка 120 первой секции 112 обшивки с соответствующим участком 134 второй секции 114 обшивки, язычок 120 совмещается с соответствующим участком 134, и стыковочные края 116, 118 соответствующих секций перемещаются друг к другу. Кромка 162 сцепляется и перемещается вдоль связываемой поверхности 164 к каналу 166, несколько отклоняя связующий язычок 120, пока кромка 162 не будет принята в канал 166, как показано на фиг. 3.
Связующие язычки 120 и, более конкретно, их наружные поверхности 124, могут быть сконструированы для достижения сопряжения любой нужной конструкции с соответствующими участками 134 второй секции 114 обшивки, например, путем добавления других особенностей поверхностей, приспособленных для подгонки или сопряжения, чтобы гарантировать, что соответствующие связываемые поверхности удерживаются с сопряжением друг с другом.
Пример конструкции таких других особенностей показан, например, на фиг. 4. На фиг. 4 показан частичный схематичный вид в сечении другой конструкции из композитных панелей, приведенной в качестве примера, и связующих язычков узла 10 структурных панелей в виде узла 200 фюзеляжа летательного аппарата. Узел 200 содержит первую и вторую секции 212, 214 обшивки, расположенные с совмещением в поперечном направлении со связующим язычком 220 первой секции 212 обшивки с наружной поверхностью 224, сопряженной с соответствующим участком 234 внутренней поверхности 232 второй секции 214 обшивки.
Однако помимо канала 266, приспособленного для приема кромки 262 на удаленном конце язычка 220 внутренняя поверхность 232 также содержит один или более фиксаторов 268, расположенных и адаптированных для приема других выступов 260, расположенных на наружной поверхности 224 связующего язычка 220. Безусловно, возможны другие конструкции, охваченные объемом настоящего изобретения.
На фиг. 2 показан язычок 120 с двумя отверстиями 142 для введения, через которые связующее материал 40 (не показано) может вводиться для связывания язычка 120 (или, более конкретно, его наружной поверхности 124) с соответствующим участком 134 внутренней поверхности 132 второй секции 114 обшивки, чтобы тем самым соединить первую и вторую секции 112, 114 обшивки. Каждое отверстие 142 для введения показано в окружении нескольких контрольных отверстий 144, чтобы контролировать введение связующего материала. Как указано выше, любое подходящее число, конструкция и/или промежуток между отверстиями 142 для введения и/или контрольными отверстиями 144 может быть предусмотрен на связующем язычке 120. Например, хотя язычок 120 показан с наличием двух отверстий 142 для введения, другой связующий язычок (например, другой из нескольких связующих язычков, из которых связующий язычок 120 показан на фиг. 2 в качестве примера) большей ширины может содержать более двух отверстий 142 для введения (и соответствующих групп контрольных отверстий 144), поскольку связующий язычок меньшей ширины может содержать только одно отверстие 142 для введения (и одну группу контрольных отверстий 144) и т.д.
Расположение, конструкция, число, промежуток и другие характеристики связующих язычков, таких как язычок 120, проходящий от стыковочного края 116 первой секции 112 обшивки, могут быть сконструированы подходящими для этого варианта применения. Например, связующие язычки могут быть расположены некоторым образом относительно конструкции стыковочного края 118 второй секции 114 обшивки и/или структурных компонентов, установленных на второй секции 114 обшивки около стыковочного края 118 и т.д. На фиг. 2, например, вторая секция 114 обшивки показана с наличием структурных компонентов 150 в виде элементов 170 усиления, которые расположены продольно вдоль внутренней поверхности 132 второй секции обшивки. (Хотя на этом виде не показано, первая секция 112 обшивки может обладать аналогичным расположением элементов 170 усиления и/или других, установленных на ней структурных компонентов 150). Хотя возможны другие конструкции, элементы 170 усиления показаны с сечением в форме шляпы, с центральной приподнятой секцией 172, проходящей от двух секций 174 с выступами, и в основном приспособлены для усиления второй секции 114 обшивки. Каждый элемент 170 усиления показан с наличием концевого участка 176, который проходит или расположен около стыковочного края 118 второй секции 114 обшивки. Соответственно, язычок 120 показан с шириной, размер которой обеспечивает подгонку между концевыми участками 176 соседних элементов 170 усиления.
Аналогично, другие язычки 120 среди нескольких язычков могут обладать шириной, подогнанной по размеру под расстояние между соседними элементами 170 усиления или другими удлиненными усиливающими балками или другими структурными компонентами 150, установленными около стыковочного края 118 второй секции обшивки. Такие компоненты 150 могут быть равномерно и/или неравномерно расположены относительно стыковочного края 118 второй секции 114 обшивки, и, таким образом, связующие язычки 120, проходящие от стыковочного края 116 первой секции 112 обшивки могут, соответственно, обладать одинаковой и/или неодинаковой шириной, такой чтобы подогнать их между соседними элементами 170 усиления и/или для иного соответствия расположению таких компонентов 150.
Необязательно как указано выше, один или более структурных компонентов 150 могут быть сконструированы для сопряжения с частью язычка, такого как язычок 120. На фиг. 5, например, показан частичный схематичный вид в сечении другой конструкции из композитных панелей, приведенной в качестве примера, и связующих язычков узла 10 структурных панелей, которая показана в виде узла 300 фюзеляжа летательного аппарата. В узле 300 первая и вторая секции 312, 314 обшивки расположены с совмещением в поперечном направлении со связующим язычком 320 первой секции 312 обшивки с наружной поверхностью 324, сопрягаемой с соответствующим участком 334 внутренней поверхности 332 второй секции 314 обшивки. Кроме того, вторая секция 314 обшивки содержит установленный на ней структурный компонент 350 в виде шпангоута 372, типа усиливающей балки, которая обычно проходит поперечно или радиально вдоль внутренней поверхности 332 второй секции 314 обшивки (в противоположность термину "продольно", обычной ориентации элементов усиления, таких как элементы 170 усиления на фиг. 2). Соответственно, шпангоут 372 проходит поперечно вдоль второй секции 314 обшивки около ее стыковочного края 318.
На фиг. 5 участок 352 шпангоута 372 в виде выступа 374, расположенного на боковой стороне шпангоута 372 около стыковочного края 316, приспособлен для сопряжения с кромкой 362, расположенной на удаленном краю 328 связующего язычка 320. Более конкретно, закраина 374 показана с сечением в виде канала, приспособленным для соответствия форме кромки 362.
На фиг. 3-5 отверстия 142 для введения и контрольные отверстия 144, которые показаны на фиг. 2, показаны не конкретно, но могут быть предусмотрены в соответствии с упомянутыми выше принципами, например, чтобы обеспечивать введение и последующий контроль введения связующего материала между соответствующими поверхностями, компонентами и частями, которые должны быть соединены.
Как указано выше, различные типы сопряжения структур и конструкций соответствующей первой и второй секций обшивки могут принимать разные формы, до некоторой степени в зависимости от конструкции усиливающей структуры, установленной на внутренних поверхностях этих секций. Способ сопряжения может быть любым, приспособленным, чтобы способствовать сохранению нужного пространственного промежутка между соответствующими связуемыми поверхностями. Необязательно сопряжение может обеспечивать механическое сцепление, которое упрочняет или иным образом усиливает связывание, достигнутое путем использования связующего материала и т.д. Например, хотя компоненты сборок 100, 200 и 300, приведенных в качестве примера, сконструированы для сопряжения в виде сцепления с защелкиванием, другие примеры по настоящему изобретению могут быть приспособлены для достижения другого типа сцепления. В таком примере связующие язычки 20 и соответствующие участки 34 могут быть сконструированы для сопряжения в поворотном замке или другом способе поворотного сцепления, включающем перемещение двух композитных панелей 12, 14 вместе после поворота одной к другой, чтобы достигнуть подгонки, при которой относительные связываемые поверхности панелей установлены строго напротив друг друга.
На фиг. 6 схематично показана схема последовательности этапов, представляющая иллюстративные, не подразумевающие ограничения примеры способов 600 создания описанных выше структурных сборок по настоящему изобретению, чтобы соединять композитные панели. Как указано выше, из структурных композитных панелей можно образовывать секции обшивки для летательного аппарата, такие как отсеки фюзеляжа или полные цилиндрические отсеки, которые могут быть соединены вместе путем использования язычков и связующего материала. Так, хотя способы 600 показаны на фиг. 6 и описаны в контексте узла фюзеляжа летательного аппарата (такие как узлы 100, 200, 300 и т.д.), собранные из отсеков фюзеляжа (таких как секции 112, 114, 212, 214, 312, 314 и т.д. обшивки), этапы, действия и концепции, описанные в способах 600, применимы к любому узлу структурных панелей (такому как узел 10 структурных панелей), собранный из композитных панелей (таких как первая и вторая композитные панели 12, 14).
При этом не все способы 600 по настоящему изобретению обязательно включают этапы, показанные и описанные в настоящем документе. Способы 600 и этапы, показанные на фиг. 6, не подразумевают ограничения и другие способы и этапы охватываются объемом настоящего изобретения, включая способы с большим или меньшим числом этапов, показанных и/или выполненных в другом порядке, чем показано на фиг. 6, что очевидно по описанию настоящего документа.
Вкратце, способы 600 могут включать обеспечение или подгонку первого отсека фюзеляжа с язычками, проходящими продольно от его стыковочного края, этап 610, и конструирование второго отсека фюзеляжа с соответствующим стыковочным краем, подогнанным для приема с сопряжением язычков и стыковочного края первого отсека фюзеляжа, этап 620. Этап 630 в способах 600 может включать сцепление стыковочных краев первого и второго отсеков фюзеляжа с совмещением в поперечном направлении, и этап 640 в способах 600 может включать использование связующего материала для связывания первого отсека фюзеляжа со вторым отсеком фюзеляжа.
Этап 610, этап обеспечения/подгонки необязательно может включать выполнение язычков, которые являются продолжением первого отсека фюзеляжа или отделенными от него. В первом случае способы 600 могут включать, этап 610, изготовление первого отсека фюзеляжа и образование язычков из изготовленного отсека (например, отрезанием излишка материала). Необязательно язычки могут быть выполнены окончательно, когда образуется отсек фюзеляжа, или, другими словами, как часть образования первого отсека фюзеляжа. Во втором случае язычки могут быть изготовлены, как отдельные компоненты, и могут быть выполнены из одного или более тех же самых композитных материалов, из которых выполнен отсек фюзеляжа, или из других материалов. В некоторых способах 600 обеспечение, этап 610, может включать комбинацию образования некоторых из язычков вместе с отсеком фюзеляжа и выполнение других язычков отдельно.
При выполнении отдельно от первого отсека фюзеляжа этап 610 обеспечения/подгонки необязательно может включать присоединение язычков к первому отсеку фюзеляжа, например, во время изготовления первого отсека фюзеляжа. Пример способа присоединения может включать введение по меньшей мере участка язычков, например, ближнего конца, внутрь композитных материалов, из которых изготовлен первый отсек фюзеляжа. Например, в способах 600, в которых первый отсек фюзеляжа изготавливают наложением слоев композитных материалов на вал, этап 610 может включать позиционирование язычков относительно вала, чтобы слои композита обеспечивали присоединение язычков на месте.
Кроме того, различные способы изготовления могут быть использованы в зависимости от нужной конструкции отдельно выполненных язычков относительно отсека фюзеляжа, в который вставляют язычки. Например, узел 10 структурных панелей на фиг. 2 и 3 показан со связующим язычком 120 с ближним концевым участком, полностью вставленным в секцию 112 обшивки. Такая конструкция может быть подготовлена по способу изготовления, в котором секция обшивки образуется частично, затем связующий язычок устанавливают в нужное положение, а затем дополнительные слои композита накладывают поверх ближнего конца связующего язычка. В противоположность этому, узлы 200, 300 структурных панелей по фиг. 4 и 5, соответственно, иллюстрируют связующие язычки 220, 320 с верхними/внутренними поверхностями с участками, указанными, как заделанные по существу заподлицо с верхней/внутренней поверхностью соответствующей секции 212, 312 обшивки. Такая конструкция может быть получена по способу изготовления, в котором секция обшивки по существу выполнена полностью, с временными вставками на месте, чтобы определить области для приема ближних концов связующих язычков, с последующим удалением вставок и присоединением связующих язычков в соответствующих областях. Безусловно, примеры способов, описанные выше кратко, упрощены, и могут включать дополнительные или альтернативные этапы способа.
Этап 620 конфигурирования необязательно может включать конфигурирование по меньшей мере участка внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа для приема с сопряжением наружной поверхности по меньшей мере одного язычка путем обеспечения по меньшей мере одной области с выемкой на участке внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа, приспособленной для приема с сопряжением наружной поверхности по меньшей мере одного язычка.
Как указано выше, сопрягаемая структура из язычков и соответствующих участков может быть предназначена для достижения сопряжения, при котором две связываемые поверхности удерживаются с совмещением по передней поверхности друг с другом. Так, способы 600 необязательно могут включать соответствующие этапы, посредством которых может быть образована относительная структура. Например, на этапе 610, обеспечение или подгонка необязательно может включать выполнение по меньшей мере одного язычка с выступом, проходящим по существу ортогонально относительно его наружной поверхности (такого как кромка, расположенная на удаленном конце или краю язычка, и т.д.), и на этапе 620 конфигурирование может включать конфигурирование по меньшей мере участка внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа для приема с сопряжением выступа по меньшей мере одного язычка (такого как канал или другая принимающая структура).
Так, на этапе 630 сцепление необязательно может включать сопряжение по меньшей мере одного участка внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа с выступом по меньшей мере одного язычка, например, при сцеплении с защелкиванием. Кроме того, как указано выше, этап 630 сцепления может включать расположение наружной поверхности по меньшей мере одного язычка с сопряжением по передней поверхности с соответствующим участком внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа.
Необязательно этап 630 сцепления может включать один или более структурных компонентов, установленных на отсеках фюзеляжа, таких как структурный компонент, установленный на внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа. Как указано выше, примеры структурных компонентов могут включать усиливающие балки, такие как шпангоуты, которые обычно проходят поперечно относительно отсека фюзеляжа, и/или элементы усиления, которые обычно проходят продольно относительно отсека фюзеляжа. Соответственно, способы 600 необязательно могут включать, например, на этапе 610, выполнение по меньшей мере одного язычка с выступом, проходящим по существу ортогонально от его наружной поверхности и приспособленного для сопряжения по меньшей мере с участком структурного компонента (например, закраина, расположенная на боковой стороне шпангоута около стыковочного края второго отсека фюзеляжа), и на этапе 630 сопряжение выступа по меньшей мере одного язычка с участком структурного компонента, такого как сцепление с защелкиванием или иного.
Этап 640 использования необязательно может включать нанесение связующего материала на один или более участков язычков и один или более участков стыковочного края второго отсека фюзеляжа, например, на одну или более связываемых поверхностей, удерживаемых с совмещением по передней поверхности, когда сцепляют первый и второй отсеки фюзеляжа. Как указано выше, связующее материал может вводиться через одно или более отверстий для введения, выполненных в связующих язычках; так, способы 600 необязательно могут включать на этапе 610 обеспечения выполнение одного или более отверстий для введения через каждый язычок для введения связующего материала. В таких способах этап 640 использования может включать введение связующего материала через одно или более отверстий для введения.
Этап 640 использования может дополнительно включать контроль введения связующего материала; так, некоторые способы 600 могут включать, на этапе 610 обеспечения, выполнение одного или более контрольных отверстий через каждый язычок, расположенных около одного или более отверстий для введения, чтобы контролировать введение связующего материала.
Способы 600 или их этапы могут быть введены или иным образом составлять часть (или части) способов изготовления любого разнообразия обшивочных структур, таких как фюзеляж летательного аппарата.
Например, на фиг. 7 схематично показана схема последовательности этапов, представляющая иллюстративные, не ограничивающие примеры некоторых способов 700 образования фюзеляжа летательного аппарата по настоящему изобретению. Как указано выше, структурные композитные панели, описанные в настоящем документе, могут образовывать секции обшивки летательного аппарата, такие как отсеки фюзеляжа или полностью цилиндрические отсеки, которые могут быть соединены вместе путем использования язычков и связующего материала. Большая часть вариантов осуществления и примеров способов, описанных выше, приведены в отношении первой композитной панели (или секции обшивки, или отсека фюзеляжа и т.д.), которая содержит один или более язычков, и второй композитной панели (или секции обшивки, или отсека фюзеляжа и т.д.), которая содержит один или более соответствующих участков, сконструированных для приема с сопряжением и/или сопрягается с язычками первой композитной панели. Однако как указано выше, соответствующие стыковочные края присоединяемой композитной панели могут содержать комбинацию как язычков, так и соответствующих участков. Кроме того, структурные композитные панели по настоящему изобретению могут иметь более одного стыковочного края. В одном примере, в котором композитная панель имеет вид цилиндрического отсека, цилиндрический отсек может иметь два кольцевых стыковочных края, по одному на каждом конце цилиндрического отсека. В таком примере оба стыковочных края могут быть конфигурированы для наличия только связующих язычков, или оба могут быть конфигурированы для наличия только соответствующих участков, приспособленных для приема связующих язычков, или оба могут содержать комбинацию связующих язычков и соответствующих участков и т.д.
Для простоты объяснения способы 700 относятся к композитной панели в виде секции обшивки (или ее участка), которая содержит один или более связующих язычков в качестве вставляемой секции обшивки. Соответственно, способы 700 также относятся к композитной панели в виде секции обшивки (или ее участку), то есть предусмотрены с одним или более соответствующими участками, приспособленными для приема и/или сопряжения со связующими язычками в качестве принимающей секции обшивки. Однако в свете приведенного выше объяснения способы 700 применимы к секциям обшивки и другим структурным композитным панелям со стыковочным краем, которые содержат и связующие язычки, и соответствующие участки для приема связующих язычков.
Аналогично способам 600, не все способы 700 по настоящему изобретению обязательно включают этапы, показанные и описанные в настоящем документе. Способы 700 и этапы, показанные на фиг. 7, не подразумевают ограничения, и другие способы и этапы охватываются объемом настоящего изобретения, включая способы с большим или меньшим число этапов, чем показано, и/или этапами, выполненными в другом порядке, чем представлено на фиг. 7, что очевидно по описанию в настоящем документе.
Как показано на фиг. 7, способы 700 включают изготовление принимающей секции обшивки из нескольких слоев композитных материалов, этап 710, и усиление принимающей секции обшивки с несколькими элементами усиления, проходящими продольно к стыковочному краю принимающей секции обшивки, этап 720. На этапе 730 способы 700 могут включать выполнение нескольких связующих язычков, каждый из которых имеет концевой участок с шириной, размер которой подогнан под расстояние между соответствующей соседней парой из нескольких элементов усиления, и позиционирование связующих язычков во вставляемой секции обшивки, изготовленной из нескольких слоев композитных материалов, чтобы концевые участки язычков выступали продольно от стыковочного края вставляемой секции обшивки, этап 740. На этапе 750 способы 700 могут включать сцепление соответствующих стыковочных краев принимающей секции обшивки с вставляемой секцией обшивки с совмещением в поперечном направлении с концевыми участками язычков, вставленных между концевыми участками соответствующих соседних пар из нескольких элементов усиления. На этапе 760 способы 700 могут включать использование связующего материала для связывания концевых участков язычков с принимающей секцией обшивки.
В некоторых способах 700 этап 750 сцепления необязательно может включать расположение наружных поверхностей концевых участков язычков с совмещением по передней поверхности с соответствующими участками внутренней поверхности принимающей секции обшивки. В таких способах этап 710 изготовления необязательно может включать выполнение указанных соответствующих участков внутренней поверхности принимающей секции обшивки для приема с сопряжением указанных наружных поверхностей концевых участков язычков. Кроме того, этап 760 использования может, соответственно, включать связывание наружных поверхностей концевых участков язычков с соответствующими участками внутренней поверхности принимающей секции обшивки, например, посредством использования связующего материала. Как указано выше, связующее материал может вводиться через отверстия для введения, предусмотренные в концевых участках язычков, например, могут быть предусмотрены на этапе 730 образования или на другом этапе.
На фиг. 8 схематично показан вид в перспективе основных структурных элементов летательного аппарата 800 в виде самолета 810. На фиг. 8 самолет 810 содержит различные структурные элементы, такие как основные крылья 812, фюзеляж 814, вертикальный стабилизатор 816 и горизонтальные стабилизаторы 818. Кроме того, фюзеляж 814 показан с несколькими композитными цилиндрическими отсеками 820, соединенными вместе по нескольким стыкам 822 вдоль продольной оси 824 самолета 810, например, по способам 600 и/или 700. То есть, фюзеляж 814 самолета содержит одну или более сборок 10 структурных панелей (таких как узлы 100, 200 300 и т.д. фюзеляжа самолета), состоящие из цилиндрических отсеков 820 (которые могут, в свою очередь, включать одну или более композитных панелей 12, 14, секций 112, 114, 212, 214, 312, 314 и т.д. обшивки) со стыковочными краями (не пронумерованными по отдельности), конфигурированными, как показано и описано выше, например, с наличием нескольких связующих язычков и/или соответствующих участков и сцепленными с соответствующими связующими поверхностями с сопряжением по передней поверхности связующим материалом, связывающим цилиндрические отсеки вместе, на стыках 822.
Иллюстративные, не подразумевающие ограничения примеры объекта изобретения описаны в следующих пронумерованных пунктах:
А. Узел структурных панелей, содержащий: первую композитную панель со стыковочным краем; вторую композитную панель с соответствующим стыковочным краем, расположенным с совмещением в поперечном направлении со стыковочным краем первой композитной панели; и по меньшей мере один язычок, расположенный на стыковочном крае первой композитной панели и выступающий продольно от него, причем язычок обладает наружной поверхностью, расположенной точно напротив соответствующего участка внутренней поверхности второй композитной панели.
А.1. Узел панелей по п. А, в котором наружная поверхность язычка и соответствующий участок внутренней поверхности второй композитной панели расположены с промежутком для приема связующего материала между ними для присоединения первой композитной панели ко второй композитной панели.
А.2. Узел панелей по п. А или А.1, в котором язычок имеет выполненное в нем отверстие для введения связующего материала.
А.2.1. Узел панелей по п. А.2, в котором язычок имеет выполненное в нем контрольное отверстие, расположенное около отверстия для введения, чтобы контролировать введение связующего материала.
А.2.2. Узел панелей по п. А.2 или А.2.1, в котором язычок имеет множество выполненных в нем контрольных отверстий, расположенных около отверстия для введения, чтобы контролировать введение связующего материала.
А.3. Узел панелей по любому из п.п. А-А.2.1, в котором язычок имеет два или более выполненных в нем отверстий для введения, расположенных вдоль язычка, каждое отверстие предназначено для введения связующего материала.
А.3.1. Узел панелей по п. А.3, в котором язычок содержит, для каждого отверстия для введения, по меньшей мере одно выполненное в язычке контрольное отверстие, чтобы контролировать введение связующего материала, расположенное около отверстия для введения.
А.4. Узел панелей по любому из п.п. А-А.3.1, дополнительно содержащий:
связующее материал, предназначенное для образования соединения между первой и второй композитными панелями и расположенное между первой и второй композитными панелями.
А.5. Узел панелей по любому из п.п. А-А.4, дополнительно содержащий:
связующее материал, предназначенное для образования соединения между первой и второй композитными панелями и расположенное между наружной поверхностью язычка и соответствующим участком внутренней поверхности.
А.6. Узел панелей по любому из п.п. А-А.5, дополнительно содержащий:
связующие материала, предназначенные для образования соединения между первой и второй композитными панелями и вводимый в одно или более отверстий для введения, выполненные в язычке.
А.7. Узел панелей по любому из п.п. А-А.6, дополнительно содержащий связующее материал, образующее соединение между первой и второй композитными панелями.
А.8. Узел панелей по любому из п.п. А-А.7, в котором вторая композитная панель сконструирована по меньшей мере частично сопряженной с язычком.
А.9. Узел панелей по любому из п.п. А-А.8, в котором соответствующий участок внутренней поверхности второй композитной панели, совмещенный по передней поверхности с наружной поверхностью язычка, содержит область с выемкой, приспособленную для приема с сопряжением наружной поверхности язычка.
А.10. Узел панелей по любому из п.п. А-А.9, в котором язычок содержит выступ, по существу ортогональный наружной поверхности язычка.
А.10.1. Узел панелей по п. А.10, в котором язычок имеет удаленный конец и в котором выступ образует кромку, расположенную на удаленном конце язычка.
А.10.2. Узел панелей по п. А.10 или А.10.1, в котором язычок имеет удаленный конец и в котором выступ образует кромку, расположенную на удаленном краю язычка.
А.10.3. Узел панелей по любому из п.п. А.10-А.10.2, в котором вторая композитная панель содержит структурный компонент, установленный на ее внутренней поверхности, и в котором структурный компонент содержит участок, сопрягаемый с выступом.
А.10.3.1. Узел панелей по п. А. 10.3, в котором структурный компонент имеет форму удлиненной усиливающей балки, проходящей вблизи стыковочного края второй композитной панели, и в которой участок структурного компонента, сопрягаемый с выступом, имеет форму выступа, расположенного на боковой стороне усиливающей балки около стыковочного края второй композитной панели.
А.10.3.2. Узел панелей по п. А.10.3 или А.10.3.1, в котором участок структурного компонента приспособлен для сопряжения с выступом в виде сцепления с защелкиванием.
А.10.3.3. Узел панелей по п. А.10.3.1 или А.10.3.2, в котором первая и вторая композитные панели образуют участки, примыкающие к первому и второму отсекам фюзеляжа летательного аппарата, соответственно, и в котором удлиненная усиливающая балка имеет форму шпангоута, проходящего вдоль внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа.
А.10.4. Узел панелей по любому из п.п. А.10-А.10.3.3, в котором выступ сопрягается с областью с выемкой, расположенной на внутренней поверхности второй композитной панели, совмещенной по передней поверхности с наружной поверхностью.
А.11. Узел панелей по любому из п.п. А-А.10.4, в котором вторая композитная панель содержит два или более структурных компонентов, установленных на ее внутренней поверхности, причем каждый структурный компонент содержит участок, проходящий к стыковочному краю второй композитной панели, и в котором язычок обладает шириной, размер которой подогнан под расстояние между указанными участками структурных компонентов.
А.11.1. Узел панелей по п. А.11, в котором структурные компоненты имеет форму пары параллельных удлиненных усиливающих балок, и в котором их участки, проходящие к стыковочному краю второй композитной панели, представляют собой концевые участки удлиненных усиливающих балок.
А.11.2. Узел панелей по п. А.11 или А.11.1, в котором первая и вторая композитные панели образуют соседние участки соседних первого и второго отсеков фюзеляжа летательного аппарата, соответственно, и в котором удлиненные усиливающие балки имеет форму элементов усиления, проходящих вдоль внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа.
А.12. Узел панелей по любому из п.п. А-А.11.2, в котором каждая из первая и вторая композитных панелей дополнительно содержит множество слоев из композитных материалов.
А.12.1. Узел панелей по п. А.12, в котором язычок также дополнительно содержит множество слоев композитных материалов и выполнен непрерывно с первой композитной панелью.
А.12.2. Узел панелей по п. А.12, в котором язычок также дополнительно содержит множество слоев композитных материалов, которые отделены и отличаются от слоев композитных материалов первой композитной панели.
А.12.3. Узел панелей по п. А.12, в котором язычок является отдельным компонентом, то есть состоит из нескольких слоев композитных материалов, образующих первую композитную панель.
А.13. Узел панелей по любому из п.п. А-А.12.3, в котором первая и вторая композитные панели образуют соседние участки соседних первой и второй секций корпуса средства передвижения.
А.14. Узел панелей по любому из п.п. А-А.12.3, в котором первая и вторая композитные панели примыкают к первой и второй секциям корпуса средства передвижения.
А.15. Узел панелей по любому из п.п. А-А.12.3, в котором первая и вторая композитные панели образуют соседние участки примыкающих первого и второго отсеков летательного аппарата.
А.16. Узел панелей по любому из п.п. А-А.12.3, в котором первая и вторая композитные панели примыкают к первому и второму отсекам летательного аппарата.
А.17. Узел панелей по любому из п.п. А-А.12.3, в котором первая и вторая композитные панели образуют соседние участки примыкающих первой и второй отсеков фюзеляжа летательного аппарата.
А.18. Узел панелей по любому из п.п. А-А.12.3, в котором первая и вторая композитные панели примыкают к первому и второму отсекам фюзеляжа летательного аппарата.
А.19. Узел панелей по любому из п.п. А-А.12.3 или А.18, в котором первая и вторая композитные панели примыкают к первому и второму цилиндрическим отсекам фюзеляжа летательного аппарата.
А.20. Корпус средства передвижения, содержащий узел панелей по любому из п.п. А-А.19.
А.20.1. Средство передвижения, содержащее корпус средства передвижения по п. А.20.
А.20.1.1. Средство передвижения по п. А.20.1, в котором средством передвижения является летательный аппарат.
А.21. Использование узла панелей по любому из п.п. А-А.20.1.1 в средстве передвижения или части его участка.
А.22. Использование узла панелей по любому из п.п. А-А.20.1.1 в летательном аппарате или части его участка.
А.23. Способ изготовления узла панелей по любому из п.п. А-А.19.
A.23.1. Способ по п. А.23, включающий любые из этапов, упомянутых в любом из п.п. С-С.13.2.1 или D-D.1.2.2.
B. Узел фюзеляжа летательного аппарата, содержащий: первую и вторую секции обшивки, каждая из которых дополнительно содержит множество слоев композитного материала и имеет стыковочный край, причем стыковочные края расположены с совмещением в поперечном направлении друг с другом; множество язычков, каждый из которых выступает продольно от стыковочного края первой секции обшивки вдоль внутренней поверхности второй секции обшивки, причем каждый язычок имеет наружную поверхность, расположенную точно напротив соответствующего участка внутренней поверхности второй секции обшивки, и дополнительно содержит по меньшей мере одно выполненное в нем отверстие для введения связующего материала между указанной наружной поверхностью и указанным соответствующим участком для соединения первой и второй секций обшивки.
B.1. Узел по п. В, дополнительно содержащий связующее материал, предназначенное для образования соединения между первой и второй секциями обшивки и расположенное между наружной поверхностью по меньшей мере одного из указанных язычков и соответствующим участком внутренней поверхности второй секции обшивки.
B.2. Узел по п. В или В.1, в котором каждый из указанных язычков дополнительно содержит по меньшей мере одно выполненное в нем контрольное отверстие, расположенное около отверстия для введения, чтобы контролировать введение связующего материала.
B.3. Узел по любому из п.п. В-В.2, в котором каждый из указанных язычков обладает шириной и имеет множество отверстий для введения, каждое из которых выполнено в язычке, причем отверстия для введения расположены по ширине каждого язычка.
В.3.1. Узел по п. В, в котором отверстия для введения расположены по ширине каждого язычка в соответствии с промежутками, соответствующими ожидаемому потоку некоторого количества связующего материала, вводимого через каждое отверстие для введения.
B.4. Узел по любому из п.п. В.2-В.3.1, в котором каждое из по меньшей мере одного контрольного отверстия расположено относительно соответствующего отверстия для введения в соответствии с промежутком, соответствующим ожидаемому потоку некоторого количества связующего материала, вводимого через каждое отверстие для введения.
B.5. Узел по любому из п.п. В-В.4, в котором внутренняя поверхность второй секции обшивки сконструирована по меньшей мере для частичного сопряжения с несколькими из язычков.
B.6. Узел по любому из п.п. В-В.5, в котором по меньшей мере один из указанных соответствующих участков содержит область с выемкой, приспособленную для приема с сопряжением наружной поверхности по меньшей мере одного из нескольких язычков.
B.7. Узел по любому из п.п. В-В.6, в котором по меньшей мере один из нескольких язычков содержит выступ, по существу ортогональный наружной поверхности язычка.
B.7.1. Узел по п. В.7, в котором выступ образует кромку, расположенную на удаленном конце по меньшей мере одного язычка.
B.7.2. Узел по п. В.7 или В.7.1, в котором выступ образует кромку, расположенную на удаленном краю по меньшей мере одного язычка.
B.7.3. Узел по любому из п.п. В.7-В.7.2, в котором вторая секция обшивки содержит шпангоут, установленный на ее внутренней поверхности, причем шпангоут имеет участок сопряжения с выступом.
B.7.3.1. Узел по п. В.7.3, в котором участок шпангоута представляет собой закраину, расположенную на боковой стороне шпангоута около стыковочного края второй секции обшивки.
B.7.3.2. Узел по п. В.7.3 или В.7.3.1, в котором закраина сопрягается с выступом, образуя сцепление с защелкиванием.
В.7.4. Узел по любому из п.п. В.7-В.7.2, в котором выступ сопрягается с областью с выемкой, расположенной на внутренней поверхности второй секции обшивки, точно расположенной напротив наружной поверхности.
B.8. Узел по любому из п.п. В-В.7.4, в котором вторая секция обшивки содержит по меньшей мере два элемента усиления, продольно установленных на их внутренней поверхности, причем каждый элемент усиления имеет концевой участок, проходящий к стыковочному краю второй секции обшивки, и в которой по меньшей мере один из нескольких язычков обладает шириной, подогнанной по размеру для прохождения между концевыми участками двух соседних элементов усиления из по меньшей мере двух элементов усиления.
B.9. Узел по любому из п.п. В-В.8, в котором вторая секция обшивки содержит множество элементов усиления, каждый из которых установлен на ее внутренней поверхности, причем каждый из нескольких элементов усиления имеет концевой участок, проходящий к стыковочному краю второй секции обшивки, и в котором первая секция обшивки содержит соответствующие множество язычков, каждый из которых обладает шириной и расположен относительно концевых участков соседних элементов усиления так, чтобы каждый из этих язычков был подогнан для прохождения между концевыми участками соответствующих соседних элементов усиления.
В.10. Узел по любому из п.п. В-В.9, в котором по меньшей мере некоторые из указанных язычков также дополнительно содержат множество слоев из композитных материалов.
B.11. Узел по любому из п.п. В-В.10, в котором по меньшей мере некоторые из указанных язычков выполнены заодно с первой секцией обшивки.
B.12. Узел по любому из п.п. В-В.9, в котором по меньшей мере некоторые из указанных язычков являются отдельными компонентами, введенными в некоторые слои из композитных материалов, образующих первую секцию обшивки.
B.13. Узел по любому из п.п. В-В.12, в котором по меньшей мере одна из секций обшивки представляет собой цилиндрический отсек, и в которой стыковочный край по меньшей мере одного цилиндрического отсека представляет собой кольцевой стыковочный край.
B.14. Фюзеляж летательного аппарата, содержащий узел структурных панелей по любому из п.п. А-А.18 и/или узел фюзеляжа летательного аппарата по любому из п.п. В-В.13.
В.15. Летательный аппарат, содержащий фюзеляж по п. В.14.
В.16. Использование узла фюзеляжа летательного аппарата по любому из п.п. В-В.13 в летательном аппарате.
В.17. Способ изготовления узла фюзеляжа летательного аппарата по любому из п.п. В-В.13.
B.17.1. Способ по п. В.17, включающий любые из этапов, упомянутых в любом из п.п. С-С.13.2.1 или D-D.1.2.2.
C. Способ соединения отсеков фюзеляжа летательного аппарата, изготовленных из композитных материалов, при этом способ включает: сборка первого отсека фюзеляжа с язычками, выступающими продольно от его стыковочного края; конфигурирование второго отсека фюзеляжа с соответствующим стыковочным краем, приспособленным для приема с сопряжением язычков и стыковочного края первого отсека фюзеляжа; сцепление стыковочных краев первого и второго отсеков фюзеляжа с совмещением в поперечном направлении; и использование связующего материала для соединения первого отсека фюзеляжа со вторым отсеком фюзеляжа.
С.1. Способ по п. С, в котором сборка дополнительно включает выполнение язычков.
С.2. Способ по п. С или С.1, в котором сборка дополнительно включает выполнение язычков, заодно с первым отсеком фюзеляжа.
С.3. Способ по любому из п.п. С-С.2, в котором сборка дополнительно включает: изготовление первого отсека фюзеляжа и выполнение язычков из изготовленного первого отсека фюзеляжа.
С.3.1. Способ по п. С.3, в котором изготовление включает изготовление первого отсека фюзеляжа с исходной длиной, которая по меньшей мере равна длине первой окончательной длине первого отсека фюзеляжа вместе со второй окончательной длиной язычков, и в котором выполнение включает выполнение язычков для получения указанной первой окончательной длины, тем самым сокращая первый отсек фюзеляжа до указанной второй окончательной длины.
С.4. Способ по п. С, в котором сборка дополнительно включает выполнение язычков отдельно от первого отсека фюзеляжа.
С.4.1. Способ по п. С.4, в котором выполнение включает изготовление язычков из материала, отличающегося от композитных материалов, из которых изготовлен первый отсек фюзеляжа.
С.4.2. Способ по п. С, в котором выполнение включает изготовление язычков из одного или нескольких тех же самых композитных материалов, из которых изготовлен первый отсек фюзеляжа.
С.4.3. Способ по любому из п.п. С-С.4.2, в котором сборка дополнительно включает присоединение язычков к первому отсеку фюзеляжа.
С.4.4. Способ по любому из п.п. С-С.4.3, в котором сборка дополнительно включает присоединение язычков к первому отсеку фюзеляжа во время изготовления первого отсека фюзеляжа.
С.4.4.1. Способ по п. С.4.4, в котором присоединение включает введение по меньшей мере участка язычков внутрь композитных материалов, из которых изготовлен первый отсек фюзеляжа.
С.5. Способ по любому из п.п. С-С.4.4.1, в котором конфигурирование включает конфигурирование по меньшей мере участка внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа для приема с сопряжением наружной поверхности по меньшей мере одного язычка.
С.6. Способ по любому из п.п. С-С.5, в котором конфигурирование включает подгонку по меньшей мере одной области с выемкой на участке внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа, то есть приспособление для приема с сопряжением наружной поверхности по меньшей мере одного язычка.
С.7. Способ по любому из п.п. С-С.6, в котором сборка включает выполнение по меньшей мере одного язычка с выступом, проходящим по существу ортогонально от его наружной поверхности, и в котором конфигурирование дополнительно включает конфигурирование по меньшей мере участка внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа для приема с сопряжением выступа по меньшей мере одного язычка.
С.7.1. Способ по п. С.7, в котором выступ образует кромку, расположенную на удаленном конце язычка.
С.7.2. Способ по п. С.7 или С.7.1, в котором выступ образует кромку, расположенную на удаленном краю язычка.
С.7.3. Способ по любому из п.п. С.7-С.7.2, в котором сцепление включает сопряжение по меньшей мере одного участка внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа с выступом по меньшей мере одного язычка, образуя сцепление с защелкиванием.
С.8. Способ по любому из п.п. С-С.7.3, в котором сцепление включает расположение наружной поверхности по меньшей мере одного язычка строго напротив соответствующего участка внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа.
С.9. Способ по любому из п.п. С-С.8, в котором второй отсек фюзеляжа содержит по меньшей мере один структурный компонент, установленный на его внутренней поверхности, и в котором подгонка включает выполнение по меньшей мере одного язычка приспособленного для сцепления со структурным компонентом, когда стыковочные края первого и второго отсеков фюзеляжа сцеплены с совмещением в поперечном направлении.
С.10. Способ по любому из п.п. С-С.9, в котором второй отсек фюзеляжа включает по меньшей мере один структурный компонент, установленный на его внутренней поверхности, в котором подгонка включает выполнение по меньшей мере одного язычка с выступом, проходящим по существу ортогонально от его наружной поверхности и приспособленного для сопряжения по меньшей мере с участком структурного компонента, и в котором сцепление дополнительно включает сопряжение выступа по меньшей мере одного язычка с участком структурного компонента.
С.10.1. Способ по п. С.10, в котором сопряжение включает сцепление с защелкиванием.
С.10.2. Способ по любому из п.п. С.9-С.10.1, в котором структурный компонент представляет собой шпангоут, проходящий вдоль внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа, и в котором участок структурного компонента, к которому язычок приспособлен для сопряжения, представляет собой закраину, расположенную на боковой стороне шпангоута около стыковочного края второго отсека фюзеляжа.
С.11. Способ по любому из п.п. С-С.10.2, в котором второй отсек фюзеляжа включает два или более структурных компонентов, установленных на его внутренней поверхности, причем каждый структурный компонент имеет концевой участок, проходящий к стыковочному краю второго отсека фюзеляжа, и в котором сборка включает выполнение по меньшей мере одного язычка с шириной, подогнанной по размеру для вхождения между концевыми участками двух соседних структурных компонентов.
С.12. Способ по любому из п.п. С-С.11, в котором использование включает нанесение связующего материала на один или более участков язычков и один или более участков стыковочного края второго отсека фюзеляжа.
С.13. Способ по любому из п.п. С-С.12, в котором сцепление включает расположение наружной поверхности по меньшей мере одного язычка строго напротив соответствующего участка внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа и в котором использование включает нанесение связующего материала на наружную поверхность по меньшей мере одного язычка и/или на один или более соответствующих участков внутренней поверхности второго отсека фюзеляжа.
С.13.1. Способ по п. С.13, в котором подгонка включает выполнение одного или более отверстий для введения в каждом язычке для введения связующего материала и в котором использование включает введение связующего материала через одно или более отверстий для введения.
С.13.2. Способ по п. С.13 или С.13.1, в котором использование дополнительно включает контроль нанесения связующего материала.
C.13.2.1. Способ по п. С.13.2, в котором подгонка включает выполнение одного или более контрольных отверстий в каждом язычке, расположенных около одного или более отверстий для введения, чтобы контролировать введение связующего материала.
D. Способ образования фюзеляжа летательного аппарата, включающий:
изготовление принимающей секции обшивки из нескольких слоев композитного материала, усиление принимающей секции обшивки несколькими элементами усиления, проходящими продольно к стыковочному краю принимающей секции обшивки, выполнение нескольких связующих язычков, каждый из которых имеет концевой участок с шириной, подогнанной по размеру для вхождения между соответствующими соседними парами из нескольких элементов усиления, позиционирование связующих язычков в секции вставки в обшивке, изготовленной из нескольких слоев композитных материалов, чтобы концевые участки язычков выступали продольно от стыковочного края секции вставки в обшивке, обеспечивая сцепление соответствующих стыковочных краев принимающей секции обшивки и вставляемой секции обшивки с совмещением в поперечном направлении с концевыми участками язычков, вставляемых между концевыми участками соответствующих соседних пар из нескольких элементов усиления, и использование связующего материала для соединения концевых участков язычков с принимающей секцией обшивки.
D.1. Способ по п. D, в котором сцепление включает расположение наружных поверхностей концевых участков язычков строго напротив соответствующих участков внутренней поверхности принимающей секции обшивки.
D.1.1. Способ по п. D.1, в котором изготовление включает выполнение указанных соответствующих участков внутренней поверхности принимающей секции обшивки для приема с сопряжением указанных наружных поверхностей концевых участков язычков.
D.1.2. Способ по п. D.1 или D.1.1, в котором использование включает соединение наружных поверхностей концевых участков язычков с соответствующими участками внутренней поверхности принимающей секции обшивки.
D.1.2.1. Способ по п. D.1.2, в котором выполнение включает выполнение одного или более отверстий для введения связующего материала и/или контрольных отверстий, чтобы контролировать введение связующего материала, на концевых участках язычков.
D.1.2.2. Способ по п. D.1.2, в котором использование включает введение связующего материала через отверстие для введения, выполненное на концевом участке каждого язычка.
Используемые в настоящем документе термины "приспособленный" и "конфигурированный" указывают, что элемент, компонент или другой объект предназначен и/или подразумевает выполнение заданной функции. Таким образом, использование терминов "приспособленный" и "конфигурированный" не следует понимать как означающий, что данный элемент, компонент или другой объект просто "способен" выполнять данную функцию, но что этот элемент, компонент и/или другой объект специально выбран, создан, осуществлен, использован, запрограммирован и/или сконструирован с целью выполнения этой функции. Также объем настоящего изобретения подразумевает, что элементы, компоненты и/или другие упомянутые объекты, то есть упомянутые, как приспособленные для выполнения конкретной функции, дополнительно или в альтернативном варианте могут быть описаны, как конфигурированные для выполнения этой функции, и наоборот.
Различные описанные элементы аппаратов и этапы способов, предложенные в настоящем документе, необязательно относятся ко всем аппаратам и способам по настоящему изобретению, и настоящее изобретение включает все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных элементов и этапов, описанных в настоящем документе. Кроме того, один или более различных элементов и этапов, описанных в настоящем документе, могут определять независимую сущность изобретения, то есть отдельно и помимо всех описанных аппаратов или способов. Соответственно, такая сущность изобретения необязательно связана с конкретными аппаратами и способами, которые явно раскрыты в настоящем документе, и такая сущность изобретения может найти применение в аппаратах и/или способах, которые не раскрыты явно в настоящем документе.