СОСТАВНОЙ АРМИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫСОКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ К ОТТЯГИВАНИЮ КОМПОЗИТНОГО СТРИНГЕРА
COMPOSITE REINFORCING ELEMENT FOR HIGH RESISTANCE TO COMPOSITE STRINGER RETRACTION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие, в общем, относится к самолету и, в частности, к конструкции самолета. Еще более конкретно настоящее раскрытие относится к стрингерам и другим конструктивным элементам самолета.
Уровень техники
Самолеты проектируют и производят с все большей и большей степенью использования композитных материалов. В некоторых самолетах более 50 процентов их первичных структур могут быть изготовлены из композитных материалов. Композитные материалы могут использоваться в самолете для уменьшения веса самолета. Уменьшенный вес позволяет улучшить возможности по полезной нагрузке и эффективности использования топлива. Кроме того, композитные материалы могут обеспечить больший срок службы различных компонентов самолета.
Композитные материалы могут представлять собой прочные материалы легкого веса, сформированные путем комбинирования двух или больше несхожих между собой компонентов. Например, композитный материал может включать в себя волокна и полимерные смолы. Волокна и полимерные смолы могут быть скомбинированы для формирования отвердевшего композитного материала.
Далее, в результате использования композитных материалов, могут быть сформированы участки самолета в виде больших деталей или секций. Например, фюзеляж самолета может быть сформирован из цилиндрических секций, которые могут быть соединены вместе для формирования фюзеляжа самолета. Другие примеры могут включать в себя, без ограничений, секции крыла, соединенные для формирования крыла, или секции стабилизатора, соединенные для формирования стабилизатора.
Стрингер представляет собой пример компонента, который может быть изготовлен из композитных материалов. Стрингер представляет собой удлиненный элемент и выполнен с возможностью для соединения с другой структурой, такой как панель. Например, стрингер может быть присоединен к панели наружной обшивки самолета. Такая панель наружной обшивки может использоваться, как крыло, фюзеляж или другой компонент самолета. Стрингер также может помогать переносить и/или передавать нагрузки. Например, стрингер может передавать нагрузку от панели наружной обшивки на другую структуру. Эта другая структура может представлять собой, например, раму или ребро.
Проектирование стрингеров с требуемым весом и рабочими характеристиками может быть проблематичным. Например, стрингер с требуемыми рабочими характеристиками может быть более сложным или может весить больше, чем требуется. При увеличенной сложности, время и стоимость изготовления стрингера также могут увеличиваться. Кроме того, если стрингер имеет требуемый вес, его рабочие характеристики могут быть такими, что могут потребоваться дополнительные стрингеры, в то время, как требуется одиночный стрингер. Поэтому, было бы предпочтительным иметь способ и устройство, которое учитывают, по меньшей мере, некоторые из проблем, описанных выше, а также, возможно, другие проблемы.
Раскрытие изобретения
В одном иллюстративном варианте осуществления устройство содержит композитный удлиненный элемент, канал и множество композитных структур. Композитный удлиненный элемент имеет сторону, выполненную с возможностью соединения с поверхностью структуры. Канал находится на одной стороне и продолжается вдоль длины композитного удлиненного элемента. Множество композитных структур выполнено с возможностью размещения в канале, и выполнено с возможностью закрепления участка стороны композитного удлиненного элемента на структуре. Композитная структура во множестве композитных структур содержит слои, имеющие разные ориентации, выбранные для увеличения способности композитного удлиненного элемента противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от структуры.
В другом иллюстративном варианте осуществления структурная система для самолета содержит композитный удлиненный элемент и структуру наполнителя. Композитный удлиненный элемент имеет секцию основания и вертикальную секцию, в котором вертикальная секция продолжается наружу от секции основания в направлении, по существу, перпендикулярном участку основания, для формирования Т-образной формы. Вертикальная секция встречается с участком основания в первом местоположении вертикальной секции и втором местоположении вертикальной секции. Первое местоположение имеет первую изогнутую форму, и второе местоположение имеет вторую изогнутую форму. Первая изогнутая форма и вторая изогнутая форма имеют, по существу, одинаковый радиус. Канал сформирован между первым местоположением и вторым местоположением и продолжается вдоль длины композитного удлиненного элемента.
Композитный удлиненный элемент имеет первый модуль Юнга. Структура наполнителя содержит множество композитных структур, выполненных с возможностью, по существу, соответствовать форме канала. Множество композитных структур имеет второй модуль Юнга, который находится в пределах требуемого диапазона от первого модуля Юнга. Композитная структура во множестве композитных структур содержит слои, имеющие разные ориентации, выбранные для увеличения способности композитного удлиненного элемента противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от секции основания.
В еще одном иллюстративном варианте осуществления предусмотрен способ для увеличения устойчивости к оттягиванию для композитного удлиненного элемента. Во время работы самолета, силы, направленные на оттягивание композитного удлиненного элемента от структуры, закрепленной на стороне композитного удлиненного элемента, генерируются во время работы самолета. Канал продолжается вдоль длины композитного удлиненного элемента на стороне удлиненного композитного элемента, закрепленной на структуре, и множество композитных структур размещено в канале. Композитная структура во множестве композитных структур содержит слои, имеющие разные ориентации, выбранные таким образом, что способность композитного удлиненного элемента противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от структуры, увеличивается.
Свойства, функции и преимущества могут быть достигнуты независимо в различных вариантах осуществления настоящего раскрытия или могут быть скомбинированы в других вариантах осуществления, в которых можно видеть дополнительные детали со ссылкой на следующее описание и чертежи.
Краткое описание чертежей
Характеристики, которые, как предполагается, составляют новые свойства иллюстративных вариантов осуществления, также, однако, как и предпочтительный способ использования, их дополнительные цели и свойства будут лучше всего понятны со ссылкой на следующее подробное описание иллюстративного варианта осуществления настоящего раскрытия, которое следует читать совместно с приложенными чертежами, на которых:
на фиг.1 представлена иллюстрация способа производства и технического обслуживания самолета в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.2 представлена иллюстрация самолета, в котором может быть осуществлен иллюстративный вариант осуществления;
на фиг.3 представлена иллюстрация структурной системы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.4 представлена иллюстрация вида в перспективе структурной системы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.5 представлена иллюстрация вида в поперечном сечении структурной системы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.6 представлена иллюстрация армирующего элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.7 представлена иллюстрация таблицы значений для характеристик композитных слоев в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.8 представлена иллюстрация таблицы значений для характеристик композитных слоев в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.9 представлена иллюстрация структурной системы крыла в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.10 представлена иллюстрация структурной системы крыла в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.11-14 представлены иллюстрации структурной системы во время разных этапов сформирования структурной системы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.15-17 представлены иллюстрации панелей, из которых композитные структуры для армирующих элементов сформированы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.18 представлена иллюстрация структуры наполнителя в форме блок-схемы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.19 представлена иллюстрация вида в перспективе структурной системы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.20 представлена иллюстрация панелей, из которых сформированы композитные структуры для армирующих элементов в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.21 представлена иллюстрация многослойного материала для армирующего элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.22 представлена иллюстрация структуры наполнителя в форме блок-схемы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.23 представлена иллюстрация вида спереди структурной системы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.24А и 24В представлена иллюстрация таблицы значений ширины и углов ориентации для композитных слоев в армирующем элементе в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.25А и 25В представлена иллюстрация другой таблицы значений ширины и углов ориентации для композитных слоев в армирующем элементе в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.26 представлена иллюстрация блок-схемы последовательности операций процесса для повышения устойчивости к оттяжке композитного удлиненного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;
на фиг.27 представлена иллюстрация блок-схемы последовательности операций процесса для формирования структурной системы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления; и
на фиг.28 представлена иллюстрация блок-схемы последовательности операций процесса для формирования структуры наполнителя в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления.
Осуществление изобретения
Обращаясь более конкретно к чертежам, варианты осуществления раскрытия будут описаны в контексте способа 100 производства и обслуживания самолета, как показано на фиг.1, и самолета 200, как показано на фиг.2. Обращаясь вначале к фиг.1, иллюстрация способа производства и обслуживания самолета представлена в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. Во время предварительного производства способ 100 производства и обслуживания самолета может включать в себя спецификацию и конструкцию 102 самолета 200 по фиг.2, и приобретение 104 материалов.
Во время производства происходит изготовление 106 компонентов и подузлов и объединение 108 системы самолетов 200. После этого, самолет 200 может пройти через сертификацию и поставку 110 для ввода его в службу 112. В то время своей службы 112 у заказчика для самолета 200 планируют регулярный технический осмотр и обслуживание 114, которые могут включать в себя модификацию, изменение конфигурации, обновление и другой ремонт и обслуживание.
Каждый из процессов способа 100 производства и обслуживания самолета могут быть выполнены или выполняют с помощью интегратора системы, третьей стороны и/или оператора. В этих примерах оператор может представлять собой заказчика. С целью данного описания интегратор системы может включать в себя, без ограничений, любое количество изготовителей авиационной техники и подподрядчиков основной системы; третья сторона может включать в себя, без ограничения, любое количество продавцов, подподрядчиков и поставщиков; и оператор может представлять собой авиалинию, лизинговую компанию, военный объект, организацию по обслуживанию и так далее.
Теперь со ссылкой на фиг. 2, будет представлена иллюстрация самолета, по которой может быть воплощен иллюстративный вариант осуществления самолета. В этом примере самолет 200 производят, используя способ 100 изготовления и технического обслуживания самолета по фиг. 1, и он может включать в себя корпус 202 самолета с множеством систем 204 и внутренней частью 206. Примеры систем 204 включают в себя одну или больше из систем 208 для движения вперед, электрическую систему 210, гидравлическую систему 212 и систему 214 окружающей среды. Любое количество других систем может быть включено. Хотя представлен пример для авиационно-космической отрасли, различные иллюстративные варианты осуществления могут применяться в других отраслях промышленности, таких как автомобильная промышленность.
Устройства и способы, воплощенные здесь, могут использоваться во время, по меньшей мере, одного из этапов изготовления самолета и способа 100 технического обслуживания. Используемая здесь фраза "по меньшей мере, один из", когда она используется со списком элементов, означает, что могут использоваться разные комбинации из одного или больше представленных в виде списка компонентов, и только один из каждых элементов в списке может потребоваться. Например, "по меньшей мере, один из элемента А, элемента В и элемента С" может включать в себя, например, без ограничений, элемент А или элемент А и элемент В. Этот пример также может включать в себя элемент А, элемент В и элемент С, или элемент В и элемент С.
В одном иллюстративном примере компоненты или узлы, сформированные на этапе изготовления 106 компонента и подузла на фиг. 1, могут быть произведены или изготовлены аналогично компонентам или подузлам, произведенным во время технического обслуживания 114 самолета 200 по фиг. 1. В еще одном, другом примере, количество вариантов осуществления устройства, вариантов осуществления способа или их комбинации можно использовать на этапах производства, таких как производство 106 компонентов и подузлов, и интегрирования 108 системы на фиг. 1. Количество, когда оно относится к элементам, означает один или больше элементов. Например, количество вариантов осуществления устройства представляет один или больше вариантов осуществления устройства. Можно использовать множество вариантов осуществления устройства, вариантов осуществления способа или их комбинации, в то время как выполняется ремонт и/или техническое обслуживание 114 самолета 200 по фиг. 1. Использование множества разных иллюстративных вариантов осуществления может, по существу, ускорять сборку и/или уменьшать стоимость самолета 200.
В разных иллюстративных вариантах осуществления распознают и учитывают множество разных моментов. Например, в разных иллюстративных вариантах осуществления распознают и учитывают, что в текущей конструкции стрингеров используются композитные материалы, называемые армирующими элементами. Армирующий элемент представляет собой композитный материал, который может быть размещен в области или в канале, продолжающемся вдоль длины стрингера или удлиненного элемента другого типа.
В разных иллюстративных вариантах осуществления распознают и учитывают, что в настоящее время эти армирующие элементы разработаны для упрощения производства стрингеров. В разных иллюстративных вариантах осуществления распознают и учитывают, что разные характеристики или параметры, относящиеся к армирующему элементу, могут не соответствовать характеристикам или параметрам в остальной части стрингера для достижения такой цели.
В разных иллюстративных вариантах осуществления распознают и учитывают, что этот тип конструкции армирующего элемента в стрингере может снизить требуемые рабочие характеристики, такие как величина силы, необходимая для оттягивания стрингера от панели наружной обшивки.
Поэтому разные иллюстративные варианты осуществления обеспечивают способ и устройство для стрингера, который обладает большой устойчивостью противостоять силам, которые могут оттягивать стрингер от другой структуры, к которой прикреплен этот стрингер. В разных иллюстративных вариантах осуществления распознают и учитывают, что иллюстративный вариант осуществления может применяться к любому типу удлиненного элемента, имеющего основание, в котором присутствует армирующий элемент.
В одном иллюстративном варианте осуществления устройство содержит композитный удлиненный элемент, канал и множество композитных структур. Композитный удлиненный элемент имеет сторону, выполненную с возможностью закрепления на структуре. Канал находится на одной стороне композитного удлиненного элемента и продолжается вдоль длины композитного удлиненного элемента. Множество композитных структур сконфигурировано для размещения в канале, и для закрепления участка стороны композитного удлиненного элемента на структуре. Множество композитных структур подобрано для увеличения устойчивости композитного удлиненного элемента при противодействии силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от структуры.
В другом иллюстративном варианте осуществления устройство содержит композитный удлиненный элемент, канал и множество композитных структур. Композитный удлиненный элемент имеет сторону, выполненную с возможностью закрепления на структуре. Канал расположен на стороне и продолжается вдоль длины композитного удлиненного элемента. Множество композитных структур выполнено с возможностью размещения в канале, и сконфигурировано для закрепления участка стороны композитного удлиненного элемента на структуре. Множество композитных структур, слои которых ориентированы, по существу, перпендикулярно поверхности структуры, сконфигурированы для увеличения устойчивости композитного удлиненного элемента противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от структуры.
В еще одном иллюстративном варианте осуществления устройство содержит композитный удлиненный элемент, канал и множество композитных структур. Композитный удлиненный элемент имеет сторону, сконфигурированную для закрепления на структуре. Канал находится на стороне и продолжается вдоль длины композитного удлиненного элемента. Множество композитных структур выполнено с возможностью размещения в канале, и выполнено с возможностью закрепления участка стороны композитного удлиненного элемента на структуре. Композитная структура во множестве композитных структур содержит слои, имеющие разные ориентации, выбранные для увеличения способности композитного удлиненного элемента, чтобы противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от структуры.
Далее, со ссылкой на фиг.3 будет описана иллюстрация структурной системы, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. На этих иллюстративных примерах структурная система 300 представлена в блочной форме. Структурная система 300 расположена на борту самолета 301 в этих иллюстративных примерах. Как представлено, структурная система 300 содержит композитный удлиненный элемент 302, множество композитных структур 304 и структуру 306.
В этих представленных примерах композитный удлиненный элемент 302 сформирован из слоев 312 композитного материала 314. Например, слои 312 композитного материала 314 уложены и сформированы с приданием им формы 316 композитного удлиненного элемента 302. Форма 316 может Т-образной 317 в этих иллюстративных примерах.
Как представлено, Т-образная форма 317 композитного удлиненного элемента 302 сформирована первой секцией 320 и второй секцией 322 композитного удлиненного элемента 302. В этих иллюстративных примерах первая секция 320 может называться секцией основания, и вторая секция 322 может называться вертикальной секцией. Первая секция 320 и вторая секция 322 могут составлять часть одной и той же структуры в этих примерах. Конечно, в других иллюстративных примерах, первая секция 320 и вторая секция 322 могут быть сформированы из разных структур.
Вторая секция 322 расположена, по существу, перпендикулярно первой секции 320, для формирования Т-образной формы 317 композитного удлиненного элемента 302. В частности, вторая секция 322 представляет собой участок композитного удлиненного элемента 302, который продолжается в сторону от первой секции 320 в направлении, которое, по существу, перпендикулярно первой секции 320.
В этих иллюстративных примерах первая секция 320 выполнена, по существу, плоской. Кроме того, первая секция 320 представляет собой секцию с разрывами. В частности, первая секция 320 может иметь разрывы, где вторая секция 322 встречается с первой секцией 320.
Вторая секция 322 встречает с первой секцией 320 в первом местоположении 321 и втором местоположении 323 второй секции 322. Первое местоположение 321 второй секции 322 имеет первую изогнутую форму 324 с первым радиусом 326. Второе местоположение 323 второй секции 322 имеет вторую изогнутую форму 328 со вторым радиусом 330.
Первый радиус 326 представляет собой радиус круга, который, по существу, соответствует первой изогнутой форме 324. Второй радиус 330 представляет собой радиус круга, который, по существу, соответствует второй изогнутой форме 328. В этих иллюстративных примерах первый радиус 326 может, по существу, быть равным второму радиусу 330.
Первая секция 320 и вторая секция 322 расположены относительно друг друга для формирования канала 332. В частности, канал 332 сформирован между первым местоположением 321 и вторым местоположением 323 второй секции 322. Первый радиус 326 первой изогнутой формы 324 для первого местоположения 321 и второй радиус 330 второй изогнутой формы 328 для второго местоположения 323 определяют форму 333 канала 332.
В этих иллюстративных примерах канал 332 сформирован на первой стороне 334 композитного удлиненного элемента 302. Канал 332, в этих примерах, продолжается вдоль длины композитного удлиненного элемента 302. Композитный удлиненный элемент 302 также имеет вторую сторону 331, противоположную первой стороне 334.
Первая сторона 334 может, например, представлять собой основную сторону, как для первой секции 320, так и для второй секции 322. Первая сторона 334 выполнена с возможностью закрепления структуры 306. Структура 306 может, например, без ограничения, представлять собой панель наружной обшивки, ребро, лонжерон, наполнитель основания, пластину основания, и/или некоторый другой соответствующий тип структуры.
В одном иллюстративном примере первая сторона 334 первой секции 320 композитного удлиненного элемента 302 выполнена, по существу, плоской. Структура 306 может быть закреплена на первой стороне 334 первой секции 320 таким образом, что поверхность 337 структуры 306 непосредственно входит в контакт с первой стороной 334 первой секции 320 в этом иллюстративном примере.
В этих иллюстративных примерах первый компонент, такой как структура 306, может быть закреплен на втором компоненте, таком, как композитный удлиненный элемент 302, используя множество разных подходов. Например, первый компонент может быть закреплен на втором компоненте, путем соединения, отверждения, закрепления, склеивания, присоединения и/или прикрепления некоторым другим соответствующим способом двух компонентов друг к другу.
Первая сторона 334 второй секции 322 в первом местоположении 321 и во втором местоположении 323 формирует первую стенку 338 и вторую стенку 340 канала 332. Таким образом, первая сторона 334 второй секции 322 в первом местоположении 321 и во втором местоположении 323 могут не находиться в непосредственном контакте с поверхностью 337 структуры 306, когда структура 306 закреплена на композитном удлиненном элементе 302. Кроме того, когда она закреплена на композитном удлиненном элементе 302, поверхность 337 структуры 306 формирует третью стенку 341.
Множество композитных структур 304 может быть размещено в канале 332. Множество композитных структур 304 может состоять из слоев 346 композитного материала 348. Как представлено, множество композитных структур 304 имеют форму 350, которая, по существу, соответствует форме 333 канала 332. Множество композитных структур 304 формируют структуру 336 наполнителя для канала 332. Структура 336 наполнителя может называться армирующим элементом в этих иллюстративных примерах. Каждая из множества композитных структур 304 представляет собой сегмент структуры 336 наполнителя.
Например, множество композитных структур 304 может содержать сегмент основания, верхний сегмент и набор промежуточных сегментов, расположенных между сегментом основания и верхним сегментом. Используемый здесь термин "набор элементов" означает ноль или больше элементов. Например, набор промежуточных сегментов может быть пустым набором или нулевым набором.
В этих иллюстративных примерах множество композитных структур 304 имеет первое количество характеристик 352, которые, по существу, соответствуют второму количеству характеристик 354 для композитного удлиненного элемента 302. Первое количество характеристик 352 и второе количество характеристик 354 могут содержать, например, без ограничения, по меньшей мере, одну из коэффициента теплового расширения, модуля Юнга и других соответствующих характеристик.
В качестве одного иллюстративного примера, слои 346 для множества композитных структур 304 могут представлять собой конфигурацию 351. Конфигурация 351 для слоев 346 выбрана таким образом, что первое количество характеристик 352 для множества композитных структур 304, по существу, соответствует второму количеству характеристик 354 для композитного удлиненного элемента 302. Например, для конфигурации 351, значение модуля Юнга для множества композитных структур 304 может быть в пределах желательного диапазона от значения для модуля Юнга композитного удлиненного элемента 302.
Кроме того, слои 346 для множества композитных структур 304 могут иметь первую компоновку 353, которая, по существу, равна второй компоновке 355 для слоев 312 для композитного удлиненного элемента 302. Первая компоновка 353 для слоев 346 для множества композитных структур 304 представляет собой компоновку слоев 346 относительно оси 357 через композитный удлиненный элемент 302. В частности, первая компоновка 353 для слоев 346 представляет собой компоновку из волокон для слоев 346 относительно оси 357 через композитный удлиненный элемент 302.
В качестве одного иллюстративного примера, первая компоновка 353 может содержать приблизительно 50 процентов слоев 346, расположенных под углом около нуля градусов относительно оси 357, приблизительно 40 процентов слоев 346, расположенных под углом приблизительно 45 градусов относительно оси 357, и приблизительно 10 процентов слоев 346, расположенных под углом приблизительно 90 градусов относительно оси 357. В этом иллюстративном примере вторая компоновка 355 для слоев 312 композитного удлиненного элемента 302 может иметь, по существу, такой же процент слоев 312, расположенных, по существу, так же, как и первая компоновка 353.
Множество композитных структур 304 сконфигурировано для закрепления структуры 306 на композитном удлиненном элементе 302. Более конкретно, количество композитных структур 304 закрепляют участок поверхности 337 структуры 306 на участке первой стороны 334 в первом местоположении 321 и втором местоположении 323 второго участка 322 для композитного удлиненного элемента 302.
Когда первое количество характеристик 352 и второе количество характеристик 354, по существу, соответствуют друг другу, устойчивость 356 композитного удлиненного элемента 302 противостоять силам 358 увеличивается. Силы 358 генерируются, когда давление прикладывается к композитному удлиненному элементу 302 и структуре 306. Например, давление может быть приложено к композитному удлиненному элементу 302 и структуре 306, когда самолет 301 находится в рабочем состоянии.
В качестве одного иллюстративного примера, давление в кабине самолета 301 может привести к приложению давления к композитному удлиненному элементу 302 и структуре 306, когда композитный удлиненный элемент 302 и структура 306 представляют собой часть фюзеляжа самолета 301. В качестве другого иллюстративного примера, давление может быть приложено к композитному удлиненному элементу 302 и структуре 306 в ответ на движение топлива в топливном баке в крыле самолета 301, когда композитный удлиненный элемент 302 и структура 306 составляют часть крыла самолета 301.
Давление, приложенное к композитному удлиненному элементу 302 и структуре 306, может быть направлено в направлении, по существу, перпендикулярном поверхности 337 структуры 306 в этих иллюстративных примерах. Это давление генерирует силы 358. Силы 358 могут включать в себя любые силы, которые оттягивают композитный удлиненный элемент 302 от структуры 306, когда структура 306 закреплена на композитном удлиненном элементе 302 на первой стороне 334. Другими словами, силы 358 включают в себя любые силы, которые формируют растягивающую нагрузку, когда композитный удлиненный элемент 302 закреплен на структуре 306.
Силы 358 могут быть направлены, по существу, перпендикулярно поверхности 337 структуры 306 в этих иллюстративных примерах. Кроме того, силы 358 могут быть направлены, по существу, перпендикулярно стороне 334 первого участка 320 композитного удлиненного элемента 302.
Иллюстрация структурной системы 300 на фиг.3 не подразумевает наложение каких-либо физических или архитектурных ограничений на подход, в котором может быть воплощен иллюстративный вариант осуществления. Можно использовать другие компоненты в дополнение к и/или вместо представленных выше. Некоторые компоненты могут быть ненужными. Кроме того, представлены блоки для иллюстрации некоторых функциональных компонентов. Один или больше этих блоков могут быть скомбинированы и/или разделены на разные блоки при осуществлении иллюстративного варианта осуществления.
Например, в некоторых иллюстративных примерах, больше чем одна структура может быть прикреплена к композитному удлиненному элементу 302 на первой стороне 334. В качестве одного иллюстративного примера, вторая структура 360 может быть закреплена на структуре 306. Например, когда структура 306 принимает форму наполнителя основания, вторая структура 360 может представлять собой панель наружной обшивки, которая прикреплена к наполнителю основания. В некоторых иллюстративных примерах наполнитель основания может иметь такую же компоновку, как и вторая компоновка 355 для композитного удлиненного элемента 302.
В качестве другого иллюстративного примера, третья структура 362 может быть закреплена на второй стороне 331 второго участка 322 композитного удлиненного элемента 302. Третья структура 362 может, например, представлять собой ребро, лонжерон или некоторой другой соответствующий тип структуры.
В еще других иллюстративных примерах система 300 структуры может включать в себя один или больше композитных элементов в дополнение к или вместо композитного удлиненного элемента 302, закрепленного на структуре 306. Например, множество стрингеров может быть закреплено на структуре 306 в форме панели наружной обшивки, для формирования системы 300 структуры.
В некоторых случаях, система 300 структуры может быть размещена на другой платформе, чем самолет 301. Например, система 300 структуры может быть размещена на платформе, выбранной из, по меньшей мере, одной из мобильной платформы, стационарной платформы, наземной структуры, надводной структуры, космической структуры, самолета, надводного судна, резервуара, транспортного средства для перевозки персонала, поезда, космического корабля, космической станции, спутника, подводной лодки, автомобиля, электростанции, моста, плотины, производственного объекта и здания.
На фиг.4 представлена иллюстрация вида в перспективе системы структуры, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере система 400 структуры представляет собой пример одного варианта осуществления для системы 300 структуры, показанной на фиг.3. Отличающиеся компоненты, показанные на этом чертеже и на фиг.5, 6 и 9-17, могут быть скомбинированы с компонентами, представленными на фиг.3, используемыми с компонентами, показанными на фиг.3, или может использоваться комбинация их двух. Кроме того, некоторые из компонентов на этом чертеже могут представлять собой иллюстративные примеры того, как компоненты, показанные в виде блок-схемы на фиг.3, могут быть воплощены, как физические структуры.
Как представлено, система 400 структуры включает в себя стрингер 402, наполнитель 404 основания, наружную обшивку 407 и армирующий элемент 406. Стрингер 402 представляет собой пример одного осуществления композитного удлиненного элемента 302 по фиг.3. Наполнитель 404 основания представляет собой пример одного варианта осуществления для структуры 306 по фиг.3, и армирующий элемент 406 представляет собой пример одного варианта осуществления для структуры 336 наполнителя на фиг.3.
В этом иллюстративном примере стрингер 402 представляет собой полосовой стрингер. Стрингер 402 имеет первую сторону 403 и вторую сторону 405. Кроме того, стрингер 402 имеет первую секцию 408 и вторую секцию 410. Первая секция 408 и вторая секцию 410 представляют собой часть одной той же структуры в данном примере. Как представлено, первая секция 408 представляет собой прерывистую секцию.
Вторая секция 410 расположена относительно первой секции 408 таким образом, что вторая секция 410 продолжается в сторону от первой секции 408 в направлении стрелки 411. Стрелка 411 имеет направление, которое, по существу, перпендикулярно первой секции 408.
В этом представленном примере вторая секция 410 встречается с первым участком 412 первой секции 408 в первом местоположении 414 второй секции 410, и второй участок 416 первой секции 408 во втором местоположении 418 второй секции 410. Первое местоположение 414 имеет первую изогнутую форму 422. Второе местоположение 418 имеет вторую изогнутую форму 424.
В этом иллюстративном примере наполнитель 404 основания закреплен на первой стороне 403 стрингера 402. В частности, первая поверхность 426 наполнителя 404 основания находится в контакте с первой стороной 403 первой секции 408. Наружная оболочка 407 закреплена на второй поверхности 427 наполнителя 404 основания. Как представлено, первая поверхность 426 не входит в контакт с первой стороной 403 второй секции 410.
Канал 428 сформирован на первой стороне 403 стрингера 402 между первым местоположением 414 и вторым местоположением 418 второй секции 410. Первая сторона 403 в первом местоположении 414 формирует первую стенку 415 канала 428, и первая сторона 403 во втором местоположении 418 формирует вторую стенку 417 канала 428. Кроме того, первая поверхность 426 наполнителя 404 основания формирует третью стенку 419 канала 428. Таким образом, канал 428 имеет форму 430, которая является конической в этом иллюстративном примере.
Армирующий элемент 406 располагают в канале 428. Армирующий элемент 406 содержит множество композитных структур 431. Множество композитных структур 431 представляет собой пример одного варианта осуществления для множества композитных структур 304 на фиг.3. Множество композитных структур 431 состоят из композитных слоев 432. Композитные слои 432 представляют собой слои из композитного материала.
Конфигурацию композитных слоев 432 выбирают таким образом, что форма 433 армирующего элемента 406, по существу, соответствует форме 430 канала 428. Далее, с армирующим элементом 406, устойчивость стрингера 402 противостоять силам, которые отрывают стрингер 402 от наполнителя 404 основания и/или наружной оболочки 407, увеличивается по сравнению со случаем, когда армирующий элемент 406 отсутствует или когда присутствует другой тип армирующего элемента. Эти силы направлены в направлении стрелки 411.
Как представлено, композитные слои 432 для армирующего элемента 406 могут быть уложены, по существу, перпендикулярно первой стороне 403 и первой поверхности 426 наполнителя 404 основания. Кроме того, каждый из композитных слоев 432 может быть расположен так, чтобы он имел определенный угол относительно оси 438 через стрингер 402.
Далее, на фиг.5, представлена иллюстрация вида в поперечном сечении системы структуры, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере вид в поперечном сечении системы 400 структуры по фиг.4 представлен вдоль линии 5-5 на фиг.4. Вторая секция 410 стрингера 402 расположена, по существу, перпендикуляр относительно первой секции 408 стрингера 402.
Как представлено в данном примере, первая изогнутая форма 422 имеет первый радиус 500. Далее, вторая изогнутая форма 424 имеет второй радиус 502. Первый радиус 500 представляет собой расстояние от участка первой стороны 403 в первом местоположении 414, которое формирует первую изогнутую форму 422 до точки 504. Аналогично, второй радиус 502 представляет собой расстояние от участка первой стороны 403 во втором местоположении 418, который формирует вторую изогнутую форму 424 до точки 506.
Первая изогнутая форма 422 представляет собой пример одного осуществления первой изогнутой формы 324 на фиг.3. Вторая изогнутая форма 424 представляет собой пример одного осуществления для второй изогнутой формы 328 на фиг.3. В этом иллюстративном примере каждая из первой изогнутой формы 422 и второй изогнутой формы 424 принимает форму участка круга. Конечно, в других иллюстративных примерах, каждая из первой изогнутой формы 422 и второй изогнутой формы 424 может принимать некоторую другую соответствующую форму, такую как, например, участок овала, дуги, участок эллипса, или некоторый другой соответствующий тип изогнутой формы.
Далее, на фиг.6, представлена иллюстрация армирующего элемента, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере более подробно представлен армирующий элемент 406 по фиг.4-5. Как представлено, армирующий элемент 406 имеет конфигурацию 601 множества композитных структур 431, содержащих композитный слой 432. В частности, множество композитных структур 431 включает в себя композитную структуру 602, композитную структуру 604 и композитную структуру 606.
Композитная структура 602 выполнена так, что она находится в контакте с третьей стенкой 419 канала 428, и основным участком первой стенки 415 и второй стенки 417 на фиг.4. Композитная структура 606 выполнена так, что она входит в контакт с верхним участком первой стенки 415 и второй стенки 417 канала 428 на фиг.4. Композитная структура 604 расположена между композитной структурой 602 и композитной структурой 606. Эти композитные структуры формируют форму 433 для армирующего элемента 406, которая, по существу, соответствуют форме 430 канала 428 на фиг.4.
Композитная структура 602, композитная структура 604 и композитная структура 606 также могут называться сегментами. Например, композитная структура 602 может представлять собой сегмент основания, композитная структура 606 может представлять собой верхний сегмент, и композитная структура 604 может представлять собой промежуточный сегмент между сегментом основания и верхним сегментом.
В этом иллюстративном примере композитная структура 602 сформирована из композитных слоев 608, композитная структура 604 сформирована из композитных слоев 610, и композитная структура 606 сформирована из композитных слоев 612.
Конфигурация 601 для армирующего элемента 406 выбрана таким образом, что форма 433 армирующего элемента 406, по существу, соответствует форме 430 канала 428 на фиг.4-5. Как представлено, основание 614 композитной структуры 602 имеет длину 616. Основание 618 композитной структуры 604 имеет длину 620, и основание 622 композитной структуры 606 имеет длину 624.
Кроме того, композитная структура 602 имеет высоту 626, композитная структура 604 имеет высоту 628, и композитная структура 606 имеет высоту 630. Кроме того, композитная структура 602 имеет угол 632 в основании 614. Композитная структура 604 имеет угол 634 в основании 618. Композитная структура 606 имеет угол 636 в основании 622.
Далее на фиг.7 представлена иллюстрация таблицы значений для характеристик композитных слоев, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере в таблице 700 представлены значения для характеристик композитных слоев 608 для композитной структуры 602 в армирующем элементе 406 на фиг.6.
Как представлено, таблица 700 включает в себя композитный слой 702, материал 704, угол 706 и толщину 708. Композитный слой 702 идентифицирует определенный слой в пределах композитных слоев 608. В этих иллюстративных примерах вариантов осуществления для композитных слоев 608, композитные слои 608 включают в себя приблизительно 20 слоев композитного материала.
Далее, композитный материал 704 идентифицирует конкретный тип материала, из которого сформирован слой. В этом иллюстративном примере все композитные слои 608 состоят из одного и того же типа материала. Угол 706 идентифицирует угол, под которым слой расположен относительно оси 438 через стрингер 402 на фиг.4. Как представлено, разные слои могут быть расположены под разными углами относительно оси 438. Толщина 708 идентифицирует толщину слоя. В этих иллюстративных примерах все композитные слои 608 имеют, по существу, одинаковую толщину.
Композитные слои 610 для композитной структуры 604 на фиг.6 могут иметь, по существу, такие же характеристики, как и композитные слои 608. Например, композитные слои 610 также могут включать в себя приблизительно 20 слоев, которые состоят, по существу, из такого же материала и имеют, по существу, такую же толщину. Кроме того, разные слои композитных слоев 610 могут быть расположены под, по существу, теми же углами относительно оси 438 на фиг.4, как и композитные слои 608.
Далее, на фиг.8, представлена иллюстрация таблицы значений для характеристик композитных слоев, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере в таблице 800 представлены значения для характеристик композитных слоев 612 для композитной структуры 606 в армирующем элементе 406 на фиг.6.
Аналогично таблице 700 на фиг.7, таблица 800 включает в себя композитный слой 802, материал 804, угол 806 и толщину 808. Варианты осуществления каждой из характеристик для слоев, описанных в каждой из первой изогнутой формы 422 и второй изогнутой формы 424 на фиг.4, можно скомбинировать с каждой из характеристик для слоев, описанных со ссылкой на фиг.7.
Далее, на фиг.9, представлена иллюстрация системы структуры в крыле, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере система 900 структуры расположена внутри крыла 901 самолета, такого как самолет 301 на фиг.3.
Система 900 структуры включает в себя стрингеры 902, расположенные на панели 904 наружной обшивки. Стрингеры 902, в этом иллюстративном примере, представляют собой стрингеры с омега-профилем. В этом представленном примере структуры наполнителя (не показаны на этих видах), такие как структура 336 наполнителя по фиг.3, могут прикреплять, по меньшей мере, участок каждого из стрингеров 902 к наполнителю основания (не показан на этом виде). Наполнители основания (не показаны) для стрингеров 902 соединяют стрингеры 902 с панелью 904 наружной обшивки.
Кроме того, как поясняется, ребро 906 закреплено на стрингерах 902 и наружной панели 904. Ребро 906 представляет собой связанное со сдвигом ребро в этом представленном примере. Структуры наполнителя (не показаны) обеспечивают повышенную устойчивость для стрингеров 902 противостоять силам, которые оттягивают стрингеры 902 и/или ребро 906 от панели 904 наружной обшивки в направлении стрелки 908.
Далее, на фиг.10, представлена иллюстрация системы структуры в крыле, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере система 1000 структуры расположена внутри крыла 1001 самолета, такого как самолет 301 на фиг.3.
Система 1000 структуры включает в себя стрингеры 1002, закрепленные на панели 1004 наружной обшивки. Стрингеры 1002 представляют собой стрингеры с омега-профилем в данном представленном примере.
При использовании, структуры наполнителя (не показаны), такие как структура 336 наполнителя на фиг.3, для закрепления участков стрингеров 1002 на панели 1004 наружной обшивки, обеспечивают повышенную устойчивость для стрингеров 1002 противостоять силам, которые оттягивают стрингеры 1002 от панели 1004 наружной обшивки в направлении стрелки 1008. Эта повышенная устойчивость противостоять таким силам позволяет закреплять ребро 1006 на стрингерах 1002, без закрепления на панели 1004 наружной обшивки.
Далее, на фиг.11-14, представлены иллюстрации разных этапов формирования системы структуры в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. На этих фигурах показан пример формирования системы структуры, такой как система 300 структуры по фиг.3.
Возвращаясь теперь к фиг.11, здесь показаны уложенные композитные слои 1100. Композитные слои 1100 представляют собой примеры одного варианта осуществления слоев 312 композитного материала 314 на фиг.3. Композитные слои 1100 могут использоваться для формирования формы композитного удлиненного элемента, такой как форма 316 для композитного удлиненного элемента 302 на фиг.3.
На фиг.12 нагревательный элемент 1200 помещен поверх композитных слоев 1100. Нагревательный элемент 1200 представляет собой греющую пластину в этом иллюстративном примере. Кроме того, изолирующий элемент 1202 помещен поверх нагревательного элемента 1200. Изолирующий элемент 1202 представляет собой изолирующее покрытие в этом иллюстративном примере. С помощью нагревательного элемента 1200 и изолирующего элемента 1202 поверх композитных слоев 1100, происходит нагрев композитных слоев 1100. В одном иллюстративном примере, композитные слои 1100 нагревают до приблизительно 110 градусов по Фаренгейту, для формирования композитных слоев 1100, так, чтобы они приняли форму стрингера.
Далее, на фиг.13, показаны композитные слои 1100, которые были нагреты, для придания им формы 1300. Композитные слои 1100 формы 1300 формируют стрингер 1302. В этом иллюстративном примере канал 1304 сформирован в стрингере 1302.
На фиг.14, армирующий элемент 1400 помещают в канал 1304. Армирующий элемент 1400 могут быть воплощен с использованием, например, армирующего элемента 406 на фиг.6. Наполнитель основания (не показан) может быть помещен поверх армирующего элемента 1400 и стрингера 1302. Панель наружной оболочки (не показана) может затем быть помещена поверх наполнителя основания. Стрингер 1302, армирующий элемент 1400, наполнитель основания и панель наружной оболочки затем отверждают вместе. Такое отверждение может быть выполнено путем нагрева этих разных компонентов вместе. Например, эти разные компоненты могут быть отверждены в печи, автоклаве, или некотором другом соответствующем устройстве, выполненном с возможностью нагрева компонентов.
В некоторых случаях компоненты могут быть помещены в пакет. Эти компоненты могут быть затем нагреты, в то время как в пакете поддерживают вакуум для генерирования давления и нагрева, для формирования структурной системы из узла компонентов.
Далее, на фиг.15-17, представлены иллюстрации панелей, из которых сформированы композитные структуры для армирующих элементов, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. Эти композитные структуры могут быть обрезаны для формирования множества армирующих элементов, таких как армирующий элемент 406 на фиг.6.
Далее, на фиг.15, показана панель 1500, которая состоит из композитных слоев. Панель 1500 имеет высоту 1501. В панели 1500 выполнены разрезы для формирования композитных структур 1502, 1504 и 1506. Эти композитные структуры имеют, по существу, одинаковую форму и размер. Композитная структура 602 на фиг.6 может быть сформирована с подходом, аналогичным подходу, в соответствии с которым формируют композитные структуры 1502, 1504 и 1506. Конечно, дополнительные композитные структуры могут быть вырезаны из панели 1500.
На фиг.16 показана панель 1600, которая состоит из композитных слоев. Панель 1600 имеет высоту 1601. Разрезы выполнены в панели 1600 для формирования композитных структур 1602, 1604 и 1606. Эти композитные структуры имеют, по существу, одинаковую форму и размеры. Композитная структура 604 на фиг.6 может быть сформирована, используя подход, аналогичный подходу, в соответствии с которым формируют композитные структуры 1602, 1604 и 1606.
Кроме того, на фиг.17, показана панель 1700, которая состоит из композитных слоев. Панель 1700 имеет высоту 1701. В панели 1700 выполнены разрезы для формирования композитных структур 1702 и 1704. Эти композитные структуры имеют, по существу, одинаковую форму и размер. Композитная структура 606 на фиг.6 может быть сформирована, используя подход, аналогичный подходу, в соответствии с которым сформированы композитные структуры 1702 и 1704.
Композитные структуры, сформированные на фиг.15, 16 и 17, могут быть уложены друг на друга, для формирования армирующих элементов. В одном иллюстративном примере композитная структура 1502 может быть уложена поверх композитной структуры 1602, которая может быть уложена поверх композитной структуры 1702, для формирования армирующего элемента. Эти композитные структуры уложены для формирования армирующего элемента, имеющего форму, которая, по существу, соответствует определенному каналу в композитном удлиненном элементе.
В качестве другого примера, композитная структура 1504 может быть уложена поверх композитной структуры 1604, которая может быть уложена поверх композитной структуры 1704, для формирования другого армирующего элемента. Такой армирующий элемент имеет, по существу, такой же размер и форму, как и армирующего элемента, сформированного путем укладки друг на друга композитных структур 1502, 1602 и 1702.
В других иллюстративных примерах другие разрезы могут быть выполнены на других участках панели 1700, таких как участок 1706, для формирования других композитных структур для армирующего элемента. В качестве одного иллюстративного примера, разрезы могут быть выполнены в панели 1700, для формирования композитной структуры 1708. Композитная структура 1708 может использоваться в том же армирующем элементе, что и композитные структуры 1502, 1602 и 1702, или в другом армирующем элементе.
Далее, на фиг.18, представлена иллюстрация структуры наполнителя в форме блок-схемы, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере множество композитных структур 1800 представляют собой пример одного варианта осуществления множества композитных структур 304 на фиг.3.
В этом иллюстративном примере, множество композитных структур 1800 формирует структуру 1802 наполнителя для канала 332 на фиг.3, которая отличается от структуры 336 наполнителя по фиг.3. Структура 1802 наполнителя представляет собой другой пример армирующего элемента для канала 332 композитного удлиненного элемента 302 на фиг.3.
В частности, множество композитных структур 1800 может быть помещено в канал 332 композитного удлиненного элемента объекта, 302, для закрепления структуры 306 на композитном удлиненном элементе 302 на фиг.3. Более конкретно, множество композитных структур 1800 прикрепляют участок поверхности 337 структуры 306 к участкам первой стороны 334 в первом местоположении 321 и во втором местоположении 323 второго отрезка 322 для композитного удлиненного элемента 302 на фиг.3.
Как представлено в этом примере, множество композитных структур 1800 состоит из слоев 1804 композитного материала 1806. В этом иллюстративном примере слои 1804 композитного материала 1806 имеют форму 1808 и ориентацию 1810. Форма 1808 и ориентация 1810 для множества композитных структур 1800 выполнены с возможностью повышения устойчивости 356 композитного удлиненного элемента 302 противостоять силам 358, которые могут оттягивать композитный удлиненный элемент 302 от структуры 306 на фиг.3.
В качестве одного иллюстративного примера, ориентация 1810 слоев 1804 композитного материала 1806 может представлять собой вертикальную ориентацию. Другими словами, слои 1804 композитного материала 1806 могут быть ориентированы, по существу, перпендикулярно поверхности 337 структуры 306, для повышения устойчивости 356 композитного удлиненного элемента 302 по фиг.3 противостоять силам 358, которые оттягивают композитный удлиненный элемент 302 от структуры 306.
В этом иллюстративном примере слои 1804, ориентированные, по существу, перпендикулярно поверхности 337 структуры 306, означает, что слои 1804 ориентированы под углом приблизительно 90 градусов относительно поверхности 337 структуры 306. Другими словами, слои 1804 ориентированы, по существу, вертикально относительно поверхности 337 структуры 306, которая может быть, по существу, горизонтальной.Кроме того, множество композитных структур 1800 имеют форму 1808, которая, по существу, соответствует форме 333 канала 332 на фиг.3. Другими словами, слои 1804 композитного материала 1806 могут быть сформированы с формой 1808, которая, по существу, соответствует форме 333 канала 332 на фиг.3.
Каждая из множества композитных структур 304 может представлять собой сегмент структуры 1802 наполнителя. Например, множество композитных структур 1800 может содержать множество сегментов, которые, будучи соединенными друг с другом, формируют структуру 1802 наполнителя. Например, множество композитных структур 1800 может содержать первый сегмент, второй сегмент и набор промежуточных сегментов, расположенных между сегментом основания и верхним сегментом. Использующийся здесь термин "набор элементов" означает ноль или больше элементов. Например, набор промежуточных сегментов может представлять собой пустой набор или нулевой набор.
В качестве одного иллюстративного примера, множество композитных структур 1800 может содержать первый сегмент 1812 и второй сегмент 1814. Первый сегмент 1812 может иметь первую форму 1816, и второй сегмент 1814 может иметь вторую форму 1818. В этих иллюстративных примерах первая форма 1816 может быть, по существу, симметричной второй форме 1818. Когда они помещены вместе таким образом, что, как первый сегмент 1812, так и второй сегмент 1814 прикрепляются к поверхности 337 структуры 306 на фиг.3, первая форма 1816 для первого сегмента 1812 и вторая форма 1818 для второго сегмента 1814 могут сформировать форму 1808 для множества композитных структур 1800.
В этих иллюстративных примерах множество композитных структур 1800 имеет первое множество характеристик 1819, которое, по существу, соответствует второму множеству характеристик 354 для композитного удлиненного элемента 302 на фиг.3. Первое множество характеристик 1819 может включать в себя, по существу, те же характеристики, что и второе множество характеристик 354. Например, первое множество характеристик 1819 может содержать, без ограничения, по меньшей мере, одну из коэффициента теплового расширения, модуля Юнга и других соответствующих характеристик.
В качестве одного иллюстративного примера, слои 1804 для множества композитных структур 1800 могут иметь конфигурацию 1820. Конфигурацию 1820 для слоев 1804 выбирают таким образом, что первое множество характеристик 1819 для множества композитных структур 1800, по существу, соответствует второму множеству характеристик 354 для композитного удлиненного элемента 302 на фиг.3. Например, в конфигурации 1820, значение модуля Юнга для множества композитных структур 1800 может находиться в пределах требуемого диапазона от значения для модуля Юнга для композитного удлиненного элемента 302 на фиг.3.
Когда первое множество характеристик 1819 для множества композитных структур 1800 и второе множество характеристик 354 для композитного удлиненного элемента 302 на фиг.3, по существу, соответствуют друг другу, устойчивость 356 композитного удлиненного элемента 302 противостоять силам 358 увеличивается. Силы 358 генерируются, когда давление прикладывается к композитному удлиненному элементу 302 и структуре 306. Например, к композитному удлиненному элементу 302 и структуре 306 может прикладываться давление, когда самолет 301 находится в рабочем режиме.
В частности, когда слои 1804 композитного материала 1806 ориентированы, по существу, перпендикулярно поверхности 337 композитного удлиненного элемента 302 на фиг.3, множество несоответствий в структуре 1802 наполнителя, которые формируются, по существу, параллельно поверхности 337 композитного удлиненного элемента 302, может быть уменьшено. Например, расслоение слоев 1804 и/или рост других несоответствий, по существу, параллельно поверхности 337 композитного удлиненного элемента 302, может быть, по существу, остановлено.
Иллюстрация множества композитных структур 1800 на фиг.18 не подразумевает наложение физических или архитектурных ограничений на подход, в соответствии с которым может быть воплощен иллюстративный вариант осуществления. Другие компоненты в дополнение к и/или вместо тех, которые представлены, можно использовать. Некоторые компоненты могут быть ненужными. Кроме того, представлены блоки для иллюстрации некоторых функциональных компонентов. Один или больше из этих блоков может быть скомбинирован и/или разделен на разные блоки, при воплощении в виде иллюстративного варианта осуществления. Например, в некоторых иллюстративных примерах, множество композитных структур 1800 может включать в себя сегменты, в дополнение к первому сегменту 1812 и второму сегменту 1814.
Далее, на фиг.19, представлена иллюстрация вида в перспективе структурной системы, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере структурная система 1900 представляет собой пример одного варианта осуществления структурной системы 300, представленной в форме блоков на фиг.3, используя множество композитных структур 1800 на фиг.18. В частности, структурная система 1900 включает в себя стрингер 1902, наполнитель 1904 основания, наружную оболочку 1907 и армирующий элемент 1906. Стрингер 1902 представляет собой пример одного варианта осуществления композитного удлиненного элемента 302 на фиг.3. Наполнитель 1904 основания представляет собой пример одного варианта осуществления для структуры 306, показанной в форме блока на фиг.3, и армирующий элемент 1906 представляют собой пример одного варианта осуществления для структуры 1802 наполнителя на фиг.18.
В этом иллюстративном примере стрингер 1902 представляет собой ленточный стрингер. Стрингер 1902 имеет первую сторону 1903 и вторую сторону 1905. Далее, стрингер 1902 имеет первую секцию 1908 и вторую секцию 1910. Первая секция 1908 и вторая секция 1910 представляют собой часть одной и той же структуры в этом примере. Как представлено, первая секция 1908 представляет собой секцию с разрывами.
Вторая секция 1910 расположена относительно первой секции 1908 таким образом, что вторая секция 1910 продолжается на расстоянии от первой секции 1908 в направлении стрелки 1911. Стрелка 1911 имеет направление, которое, по существу, перпендикулярно первой секции 1908.
В этом представленном примере вторая секция 1910 встречается с первым участком 1912 первой секции 1908 в первом местоположении 1914 второй секции 1910, и второй участок 1916 первой секции 1908 во втором местоположении 1918 второй секции 1910. Первое местоположение 1914 имеет первую изогнутую форму 1922. Второе местоположение 1918 имеет вторую изогнутую форму 1924.
В этом иллюстративном примере наполнитель 1904 основания закреплен на первой стороне 1903 стрингера 1902. В частности, первая поверхность 1926 наполнителя 1904 основания входит в контакт с первой стороной 1903 первой секции 1908. Наружная оболочка 1907 закреплена на второй поверхности 1927 наполнителя 1904 основания. Как представлено, первая поверхность 1926 не входит в контакт с первой стороной 1903 второй секции 1910.
Армирующий элемент 1906 расположен в канале 1928. Армирующий элемент 1906 содержит множество композитных структур 1931. Множество композитных структур 1931 представляют собой иллюстративный пример одного варианта осуществления множества композитных структур 1800, показанных в форме блока на фиг.18. Множество композитных структур 1931 состоит из композитных слоев 1932. Композитные слои 1932 представляют собой слои композитного материала, такие как слои 1804 композитного материала 1806, показанные в форме блока на фиг.18.
Конфигурацию композитных слоев 1932 выбирают таким образом, что форма 1933 армирующего элемента 1906, по существу, соответствует форме 1930 канала 1928. Кроме того, при использовании армирующего элемента 1906, устойчивость стрингера 1902 противостоять силам, которые оттягивают стрингер 1902 от наполнителя 1904 основания и/или наружной обшивки 1907, увеличивается по сравнению со случаем, когда армирующий элемент, 1906 отсутствует или когда присутствует другой тип армирующего элемента. Эти силы направлены в направлении стрелки 1911.
Как представлено, композитные слои 1932 для армирующего элемента 1906 могут быть ориентированы, по существу, перпендикулярно первой стороне 1903 первой секции 1908 и первой поверхности 1926 наполнителя 1904 основания. Другими словами, композитные слои 1932 ориентированы под углом приблизительно 90 градусов относительно первой поверхности 1926 наполнителя 1904 основания. Более конкретно, композитные слои 1932 ориентированы в направлении стрелки 1911, в этом представленном примере.
Кроме того, в этом иллюстративном примере, клей и/или некоторый другой соответствующий тип материала можно использовать, для заполнения любых зазоров или пространств между армирующим элементом 1906 и первой стороной 1903 стрингера 1902 в первом местоположении 1914 и во втором местоположении 1918. Таким образом, зазоры или пространства в канале 1928 могут быть отсутствовать, когда стрингер 1902, наполнитель 1904 основания и армирующий элемент 1906 скреплены вместе.
Далее, на фиг.20, представлена иллюстрация панелей, из которых сформированы композитные структуры для армирующих элементов, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. Эти композитные структуры могут быть нарезаны для формирования множества композитных структур, таких как множество композитных структур 1800, показанных в форме блок-схемы на фиг.18. В частности, эти композитные структуры могут быть нарезаны для формирования армирующего элемента, такого как армирующий элемент 1906 на фиг.19.
Как представлено, панель 2000 и панель 2002 состоят из композитных слоев. Разрез 2004 выполнен в панели 2000 для формирования композитной структуры 2006. Разрез 2008 выполнен в панели 2002 для формирования композитной структуры 2010. Эти композитные структуры могут по существу, иметь одинаковую форму и размер. Остальные участки панели 2000 и панели 2002 можно использовать для формирования других композитных структур, в зависимости от варианта осуществления.
Далее, на фиг.21, показана иллюстрация ламината для армирующего элемента, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере композитная структура 2006 и композитная структура 2010 по фиг.20 могут быть соединены вместе для формирования ламината 2100 с формой 2102. В частности, композитную структуру 2006 и композитную структуру 2010 повернули для формирования ламината 2100 с формой 2102. Ламинат 2100 может использоваться для формирования армирующего элемента для композитного удлиненного элемента в форме стрингера.
Форма 2102 для ламината 2100 может быть больше, чем форма канала, в котором должен быть размещен полученный в результате армирующий элемент. В частности, форма 2102 для ламината 2100 выполнена таким образом, что после отверждения ламинат 2100 может иметь чистовой профиль, который, по существу, соответствует форме канала в стрингере. Ламинат 2100 может быть отвержден путем приложения тепла и/или давления к ламинату 2100 для формирования армирующего элемента для стрингера.
Конечно, в других иллюстративных примерах, ламинат 2100, имеющий форму 2102, может быть сформирован из одной панели, в результате выполнения двух разрезов под углом приблизительно 45 градусов относительно поверхности панели и под углом приблизительно 90 градусов между двумя разрезами.
Далее, на фиг.22, в форме блок-схемы представлена иллюстрация структуры наполнителя, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере множество композитных структур 2200 представляют собой пример одного варианта осуществления для множества композитных структур 304, показанных в форме блоков на фиг.3.
В этом иллюстративном примере, множество композитных структур 2200 формируют структуру наполнителя 2202 для канала 332, показанного в форме блок-схемы на фиг.3. Структура 2202 наполнителя представляет собой другой пример армирующего элемента для канала 332 композитного удлиненного элемента 302, показанного в форме блок-схемы на фиг.3.
В частности, множество композитных структур 2200 может быть размещено в канале 332 композитного удлиненного элемента 302 для прикрепления структуры 306 к композитному удлиненному элементу 302, показанному в форме блок-схемы на фиг.3. Более конкретно, множество композитных структур 2200 закрепляют участок поверхности 337 структуры 306 к участкам первой стороны 334 в первом местоположении 321 и во втором местоположении 323 второй секции 322 для композитного удлиненного элемента 302, показанного в форме блок-схемы на фиг.3.
Как представлено в этом примере, множество композитных структур 2200 состоит из слоев 2204 композитного материала 2206. В этом иллюстративном примере слои 2204 композитного материала 2206 имеют форму 2208. Форма 2208 для множества композитных структур 2200 выполнена для увеличения устойчивости 356 композитного удлиненного элемента 302 противостоять силам 358, которые могут оттягивать композитный удлиненный элемент 302 от структуры 306, показанной в форме блок-схемы на фиг.3. В частности, множество композитных структур 2200 имеет форму 2208, которая, по существу, соответствует форме 333 канала 332, показанной в форме блок-схемы на фиг.3. Другими словами, слои 2204 композитного материала 2206 могут быть сформированы с формой 2208, так, чтобы, по существу, соответствовать пространству 333 канала 332, показанному в форме блок-схемы на фиг.3.
В этом иллюстративном примере каждое множество композитных структур 2200 может представлять собой сегмент структуры 2202 наполнителя. Например, множество композитных структур 2200 может содержать множество сегментов, которые, будучи соединенными вместе, формируют структуру 2202 наполнителя. В одном иллюстративном примере множество композитных структур 2200 могут содержать только сегмент 2212, содержащий слои 2204 композитного материала 2206.
Слои 2204 композитного материала 2206 в сегменте 2212 имеют разную ориентацию 2210 относительно оси 357 через композитный удлиненный элемент 302, показанный в форме блок-схемы на фиг.3. Ориентации 2210 слоев 2204 композитного материала 2206 в множестве композитных структур 2200 могут быть выбраны для увеличения устойчивости 356 композитного удлиненного элемента 302 противостоять силам 358, которые могут оттягивать композитный удлиненный элемент 302 от структуры 306, показанной в форме блок-схемы на фиг.3.
Например, слои 2204 могут быть уложены с конфигурацией 2214. Конфигурация 2214 для слоев 2204 может содержать группы 2216 слоев 2204. Используемый здесь термин группа слоев представляет собой два или больше слоя. В качестве одного иллюстративного примера, слои 2204 могут быть сформированы в группы 2216 слоев 2204, в которых каждая группа в группах 2216 содержит два слоя. Эти два слоя могут иметь разную ориентацию 2210.
Группа 2218 представляет собой пример одной из групп 2216. В одном иллюстративном примере группа 2218 содержит первый слой 2220 и второй слой 2222. Второй слой 2222 может быть уложен поверх первого слоя 2220. Первый слой 2220 может содержать волокна, которые расположены под углом приблизительно ноль градусов относительно оси 357 через композитный удлиненный элемент 302, показанный в форме блок-схемы на фиг.3. Кроме того, второй слой 2222 может содержать волокна, которые расположены под углом, выбранным из одного из приблизительно 45 градусов относительно оси 357 и приблизительно 90 градусов относительно оси 357.
В конфигурации 2214 для слоев 2204, все из групп в группах 2216 могут иметь два слоя, расположенные, по существу, так же, как и первый слой 2220 и второй слой 2222 для группы 2218. В частности, угол, под которым волокна для второго слоя 2222 расположены в разных группах в группах 2216, может чередоваться между приблизительно 45 градусов относительно оси 357 и приблизительно 90 градусов относительно оси 357 через композитный удлиненный элемент 302, показанный в форме блок-схемы на фиг.3. Другими словами, две соседние группы в группах 2216 могут не иметь второй слой 2222 с волокнами, имеющими тот же угол относительно оси 357.
В другом иллюстративном примере группа 2218 может содержать слои в дополнение к первому слою 2220 и второму слою 2222. Например, группа 2218 также может включать в себя третий слой 2224 и четвертый слой 2226. Второй слой 2222 может быть уложен на первый слой 2220. Третий слой 2224 может быть уложен на второй слой 2222. Четвертый слой 2226 может быть уложен на третий слой 2224.
Когда группа 2218 содержит четыре слоя, первый слой 2220 и четвертый слой 2226 могут содержать волокна, которые расположены под углом приблизительно ноль градусов относительно оси 357 через композитный удлиненный элемент 302 на фиг.3. Второй слой 2222 и третий слой 2224 могут содержать волокна, которые расположены под углом, выбранным из одного из приблизительно 45 градусов относительно оси 357 и приблизительно 90 градусов относительно оси 357. Таким образом, второй слой 2222 и третий слой 2224 могут быть "зажаты" между первым слоем 2220 и четвертым слоем 2226, и волокна их расположены под углом приблизительно ноль градусов относительно оси 357 через композитный удлиненный элемент 302.
В еще одном другом иллюстративном примере группа 2218 может включать в себя три слоя. Эти три слоя могут включать в себя, например, первый слой 2220, второй слой 2222 и третий слой 2224. В этом примере первый слой 2220 может содержать волокна, которые расположены под углом приблизительно ноль градусов относительно оси 357 через композитный удлиненный элемент 302, показанный в форме блок-схемы на фиг.3. Кроме того, каждый из второго слоя 2222 и третьего слоя 2224 может содержать волокна, которые расположены под углом, выбранным из диапазона от приблизительно 45 градусов до приблизительно 50 градусов относительно оси 357.
Таким образом, группа 2218 может не включать в себя какие-либо слои, имеющие волокна, расположенные под углом приблизительно 90 градусов относительно оси 357 в этом иллюстративном примере. Конечно, в других иллюстративных примерах группа 2218 может включать в себя два слоя, четыре слоя или некоторое другое количество слоев, в которых не присутствуют слои, имеющие волокна, расположенные под углом приблизительно 90 градусов относительно оси 357. Каждый слой в группе 2218 может содержать волокна, расположенные под углом приблизительно ноль градусов относительно оси 357 или под углом, выбранным в диапазоне от приблизительно 45 градусов до приблизительно 50 градусов относительно оси 357.
В таком типе конфигурации 2214, в котором группы 2216 не включают в себя какие-либо слои, имеющие волокна, расположенные под углом приблизительно 90 градусов относительно оси 357, устойчивость 356 композитного удлиненного элемента 302 противостоять силам 358, которые могут оттягивать композитный удлиненный элемент 302 от структуры 306, показанной в форме блок-схемы на фиг.3, может быть увеличена до требуемой устойчивости. Кроме того, такой тип конфигурации 2214 может обеспечить требуемое тепловое расширение для множества композитных структур 2200.
Кроме того, изготовление множества композитных структур 2200 может быть проще, когда ориентации 2210 для слоев 2204 не включают в себя какие-либо слои, имеющие слои, расположенные под углом приблизительно 90 градусов относительно оси 357. В частности, множество композитных структур 2200 может быть сформировано проще, поскольку жесткость слоев в направлении формирования может быть уменьшена по сравнению с жесткостью слоя, имеющего волокна, расположенные под углом приблизительно 90 градусов относительно оси 357. В частности, слой, состоящий из волокон, расположенных под углом приблизительно 90 градусов относительно оси 357, может иметь увеличенную жесткость в направлении, перпендикулярном оси 357, по сравнению со слоем, состоявшим из волокон, расположенных под углом, выбранным в диапазоне от приблизительно 45 градусов до приблизительно 50 градусов.
Кроме того, когда каждая группа в группах 2216 имеет одинаковую конфигурацию для слоев в каждой группе, изготовление множества композитных структур 2200 может быть проще и может быть выполнено с требуемым уровнем точности по сравнению с группами в группах 2216, имеющими разные конфигурации. Другими словами, возможность иметь группу в группах 2216 с ориентациями для слоев в группе за пределами выбранных допусков, может быть уменьшена.
Группы 2216 слоев 2204 могут быть сформированы, как ламинат, который имеет форму, большую, чем форма 333 канала 332, показанного в блочной форме на фиг.3. Например, слои 2204 для разных групп в группах 2216, которые уложены для формирования ламината, могут быть шире, чем форма 333 канала 332 в направлении, по существу, перпендикулярном оси 357 через композитный удлиненный элемент 302. Форма ламината установлена таким образом, что после отверждения ламината, для формирования структуры 2202 наполнителя, структура 2202 наполнителя имеет форму 2208, которая, по существу, соответствует форме 333 канала 332, показанного в форме блок-схемы на фиг.3.
Кроме того, в этом иллюстративном примере, слои 2204 могут иметь разные значения ширины, в зависимости от воплощения. В одном иллюстративном примере, слои 2204 могут иметь ширину, которая уменьшается по значению от основания структуры 2202 наполнителя до вершины структуры 2202 наполнителя. Другими словами, слои 2204, которые расположены ближе к структуре 306, когда структура 2202 наполнителя помещена в канале 332 на фиг.3, могут быть шире по сравнению со слоями 2204, которые находятся дальше от структуры 306.
Таким образом, слои 2204 могут иметь значения ширины, которые формируют форму 2208, аналогичную форме 333 канала 332, показанного в форме блок-схемы на фиг.3. В частности, эти значения ширины могут быть выбраны таким образом, что значения ширины слоев 2204 будут большими, чем у формы 333 канала 332 перед отверждением слоев 2204, для формирования структуры 2202 наполнителя. В результате, перед отверждением, слои 2204 могут иметь форму 2208 с размером, который несколько больше, чем размер формы 333 канала 332. Когда слои 2204 отверждают для формирования структуры 2202 наполнителя, значения ширины слоев 2204 могут быть уменьшены, таким образом, что форма 2208 структуры 2202 наполнителя имеет размер, который, по существу, соответствует форме 333 канала 332.
В этих иллюстративных примерах множество композитных структур 2200 имеет первое количество характеристик 2228, которое, по существу, соответствует второму количеству характеристик 354 для композитного удлиненного элемента 302, показанного в форме блок-схемы на фиг.3. Первое количество характеристик 2228 может включать в себя, по существу, те же характеристики, что и второе количество характеристик 354. Например, первое количество характеристик 2228 может содержать, без ограничения, по меньшей мере, одну из коэффициента теплового расширения, модуля Юнга и других соответствующих характеристик.
В этом иллюстративном примере конфигурацию 2214 для групп 2216 слоев 2204 выбирают таким образом, что первое количество характеристик 2228 для множества композитных структур 2200, по существу, соответствует второму количеству характеристик 354 для композитного удлиненного элемента 302 на фиг.3. Например, в конфигурации 2214, значение для модуля Юнга, для множества композитных структур 2200 может находиться в пределах требуемого диапазона от значения для модуля Юнга, для композитного удлиненного элемента 302, показанного в форме блок-схемы на фиг.3.
Когда первое множество характеристик 2228 для множества композитных структур 2200 и второе множество характеристик 354 для композитного удлиненного элемента 302, показанного в форме блок-схемы на фиг.3, по существу, соответствуют друг другу, устойчивость 356 композитного удлиненного элемента 302 противостоять силам 358 увеличивается.
Иллюстрация множества композитных структур 2200 на фиг.22 не означает наложение каких-либо физических или архитектурных ограничений на подход, в соответствии с которым может быть воплощен иллюстративный вариант осуществления. Другие компоненты в дополнение к и/или вместо тех, которые представлены, можно использовать. Некоторые компоненты могут быть ненужными. Кроме того, блоки представлены для иллюстрации некоторых функциональных компонентов. Один или больше из этих блоков могут быть скомбинированы и/или разделены на разные блоки, в случае воплощения в иллюстративном варианте осуществления.
Например, в некоторых иллюстративных примерах, меньшее или большее количество слоев, чем описано, может присутствовать в группе 2218. Кроме того, в еще других иллюстративных примерах, конфигурация 2214 может включать в себя сегменты, в дополнение к или вместо сегмента 2212. Например, множество композитных структур 2200 может включать в себя три композитные структуры, которые выполнены в форме трех сегментов для структуры 2202 наполнителя.
Далее, на фиг.23, представлена иллюстрация вида спереди структурной системы, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере структурная система 2300 представляет собой пример одного осуществления для структурной системы 300 по фиг.3 с использованием множества композитных структур 2200 на фиг.22. В частности, система 2300 структуры включает в себя стрингер 2302, наполнитель основания 2304, наружную обшивку 2307 и армирующий элемент 2306. Стрингер 2302 представляет пример одного осуществления для композитного удлиненного элемента 302, показанного в форме блок-схемы на фиг.3. Наполнитель основания 2304 представляет собой пример одного осуществления для структуры 306 на фиг.3, и армирующий элемент 2306 представляет собой пример одного осуществления структуры 2202 наполнителя по фиг.22.
В этом иллюстративном примере стрингер 2302 представляет собой полосовой стрингер. Стрингер 2302 имеет первую сторону 2303 и вторую сторону 2305. Кроме того, стрингер 2302 имеет первую секцию 2308 и вторую секцию 2310. Первая секция 2308 и вторая секция 2310 представляют собой части одной и той же структуры в данном примере. Как представлено, первая секция 2308 представляет собой секцию с разрывами.
Вторая секция 2310 расположена относительно первой секции 2308 таким образом, что вторая секция 2310 продолжаются в сторону от первой секции 2308 в направлении стрелки 2311. Стрелка 2311 имеет направление, которое, по существу, перпендикулярно первой секции 2308.
В этом представленном примере вторая секция 2310 встречается с первым участком 2312 первой секции 2308 в первом местоположении 2314 второй секции 2310 и вторым участком 2316 первой секции 2308 во втором местоположении 2318 второй секции 2310. Первое местоположение 2314 имеет первую изогнутую форму 2322. Второе местоположение 2318 имеет вторую изогнутую форму 2324.
В этом иллюстративном примере наполнитель основания 2304 закреплен на первой стороне 2303 стрингера 2302. В частности, первая поверхность 2326 наполнителя основания 2304 находится в контакте с первой стороной 2303 первой секции 2308. Наружная оболочка 2307 закреплена на второй поверхности 2327 наполнителя основания 2304. Как представлено, первая поверхность 2326 не входит в контакт с первой стороной 2303 второй секции 2310.
Армирующий элемент 2306 может быть вставлен в канал 2328. Как представлено, армирующий элемент 2306 содержит композитную структуру 2331. Композитная структура 2331 представляет собой пример одного варианта осуществления множества композитных структур 2200 на фиг.22. Композитная структура 2331 принимает форму одного сегмента в этом представленном примере. Композитная структура 2331 состоит из композитных слоев 2332. Композитные слои 2332 представляют собой слои композитного материала, такие как слои 2204 композитного материала 2206 на фиг.22.
Как представлено, композитные слои 2332 могут иметь ширину 2334, которая больше, чем форма 2330 канала 2328. Однако значения ширины 2334 могут быть выбраны таким образом, что композитные слои 2332 могут сокращаться, чтобы сформировать форму 2333 с размером, которая, по существу, соответствует размеру формы 2330 канала 2328. В частности, конфигурацию композитных слоев 2332 выбирают таким образом, что форма 2333 армирующего элемента 2306, по существу, соответствует форме 2330 канала 2328 после отверждения армирующего элемента 2306.
Кроме того, что касается армирующего элемента 2306, способность стрингера 2302 противостоять силам, которые оттягивают стрингер 2302 от наполнителя основания 2304 и/или наружной оболочки 2307, увеличивается по сравнению со случаем, когда армирующий элемент 2306 отсутствует или когда присутствует другой тип армирующего элемента. Эти силы направлены в направлении стрелки 2311.
В этом иллюстративном примере композитные слои 2332 для армирующего элемента 2306 могут иметь разные ориентации относительно оси (не показана) через стрингер 2302. Эта ось (не показана) может проходить через страницу и, по существу, перпендикулярно стрелке 2311. В этом иллюстративном примере композитные слои 2332 включают в себя 34 слоя.Кроме того, в этом иллюстративном примере, клей и/или некоторый другой соответствующий тип материала можно использовать для заполнения каких-либо зазоров или пространства между армирующим элементом 2306 и первой стороной 2303 стрингера 2302 в первом местоположении 2314 и во втором местоположении 2318. Таким образом, зазоры или пространства в канале 2328 могут не присутствовать, когда стрингер 2302, наполнитель основания 2304 и армирующий элемент 2306 соединены вместе.
Далее, на фиг.24А и 24В, показана иллюстрация таблицы со значениями ширины и углами ориентации для композитных слоев армирующего элемента, как представлено в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере таблица 2400 включает в себя композитные слои 2402, углы 2404 ориентации и значения 2406 ширины.
Как представлено, композитные слои 2402 идентифицируют разные композитные слои в композитных слоях 2332 в пределах армирующего элемента 2306 на фиг.23. Ориентация углов 2404 идентифицирует углы, в которых волокна в разных композитных слоях, в композитных слоях 2332, расположены относительно оси (не показаны на фиг.23) через стрингер 2302. Кроме того, значения 2406 ширины идентифицируют разные значения ширины в значениях 2334 ширины для разных композитных слоев в композитных слоях 2332 на фиг.23.
Далее, на фиг.25А и 25В представлена иллюстрация другой таблицы значений ширин и углов ориентации для композитных слоев в армирующем элементе, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере таблица 2500 включает в себя композитные слои 2502, углы 2504 ориентации и значения 2506 ширины.
Как представлено, композитные слои 2502 идентифицируют разные композитные слои в композитных слоях 2332 в пределах армирующего элемента 2306 на фиг.23. Углы 2504 ориентации идентифицируют углы, в которых волокна для разных композитных слоев в композитных слоях 2332 расположены относительно оси (не показана на фиг.23) через стрингер 2302. Кроме того, значения 2506 ширины идентифицируют разные значения 2334 ширины для разных композитных слоев в композитных слоях 2332 на фиг.23.
Далее, на фиг.26 представлена иллюстрация блок-схемы последовательности операций процесса для повышения устойчивости к оттягиванию для композитного удлиненного элемента, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. Процесс, показанный на фиг.26, может быть воплощен для повышения устойчивости к оттягиванию для композитного объекта удлиненного элемента 302 на фиг.3.
Процесс начинается с началом работы самолета (операция 2600). В частности, во время операции 2600, процесс прикладывает давление к композитному элементу, и структуре, прикрепленной к стороне композитного удлиненного элемента. Композитный удлиненный элемент может представлять собой, например, стрингер. Структура может представлять собой, например, панель наружной обшивки.
В ответ на операцию самолета, процесс генерирует силы, направленные на оттягивание композитного удлиненного элемента от структуры (операция 2602), этот процесс после этого заканчивается. Эти силы направлены в направлении, по существу, перпендикулярном поверхности структуры. В этом иллюстративном примере канал продолжается вдоль длины композитного удлиненного элемента на стороне композитного удлиненного элемента, прикрепленного к структуре.
Множество композитных структур выполнено с возможностью закрепления участка стороны композитного удлиненного элемента к структуре таким образом, что устойчивость композитного удлиненного элемента противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент, увеличивается. Устойчивость композитного удлиненного элемента противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от структуры, представляет собой устойчивость по оттягиванию для композитного удлиненного элемента.
В этом иллюстративном примере множество композитных структур, которые прикрепляют участок на стороне композитного удлиненного элемента к структуре, может быть выбрано из множества разных конфигураций. Например, множество композитных структур может иметь конфигурацию 351 для множества композитных структур 304 на фиг.3, конфигурацию 1820 для множества композитных структур 1800 на фиг.18, или конфигурацию 2214 для множества композитных структур 2200 на фиг.22.
Далее, на фиг.27, представлена иллюстрация блок-схемы последовательности операций процесса, для формирования структурной системы, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. Процесс, представленный на фиг.27, может быть воплощен для формирования структурной системы 300 на фиг.3.
Процесс начинается путем укладки слоев для композитного удлиненного элемента (операция 2700). Эти слои могут, например, представлять собой слои композитного материала. Композитный удлиненный элемент может представлять собой, например, стрингер, элемент жесткости или некоторый другой соответствующий тип композитного удлиненного элемента.
В процессе затем формируют слои для формирования формы для композитного удлиненного элемента со стороной, выполненной с возможностью закрепления на структуре (операция 2702). Операция 2702 может быть выполнена, например, путем нагрева слоев для формирования формы для композитного удлиненного элемента. Структура может, например, представлять собой панель наружной обшивки, наполнитель основания и/или некоторую другую структуру, имеющую, по существу, плоскую поверхность. Канал, продолжающийся вдоль длины композитного удлиненного элемента, присутствует на стороне, выполненной с возможностью закрепления на структуре.
После этого процесс помещает множество композитных структур в канале (операция 2704). В операции 2704 множество композитных структур могут иметь конфигурацию 351 для множества композитных структур 304 на фиг.3, конфигурацию 1820 для множества композитных структур 1800 на фиг.18 или конфигурацию 2214 для множества композитных структур 2200 на фиг.22.
Множество композитных структур формирует структуру наполнителя, которая выполнена с возможностью закрепления участка стороны композитного удлиненного элемента на структуре. Множество композитных структур повышает устойчивость композитного удлиненного элемента противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от структуры.
В процессе затем устанавливают структуру относительно стороны композитного удлиненного элемента (операция 2706). Например, в операции 2706, структура может быть помещена поверх композитного удлиненного элемента таким образом, что поверхность структуры непосредственно входит в контакт с, по меньшей мере, участком стороны композитной структуры. В процессе затем выполняют отверждение слоев в форме для композитного удлиненного элемента с множеством композитных структур в канале и структуры для формирования структурной системы (операция 2708), после чего процесс заканчивается.
Далее, на фиг.28, представлена иллюстрация блок-схемы последовательности операций процесса для формирования структуры наполнителя, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. Процесс, представленный на фиг.28, может быть воплощен для формирования структуры наполнителя 336 на фиг.3.
В процессе композитные слои укладывают для формирования композитной структуры для размещения участка канала в композитном элементе (операция 2800). Композитная структура предназначена для структуры наполнителя, которую помещают в канале композитного удлиненного элемента. Композитные слои для композитной структуры затем уплотняют для формирования панели (операция 2802). Такое уплотнение выполняют путем приложения давления к композитным слоям для формирования панели. Панель имеет высоту, которая, по существу, представляет собой высоту, требуемую для композитной структуры.
После этого в процессе выполняют разрезы в панели, для формирования композитной структуры (операция 2804). В ходе операции 2804, разрезы могут быть выполнены под углами, выбранными для формирования композитной структуры, имеющей размер и форму, которые, по существу, соответствуют соответствующему участку канала. В некоторых иллюстративных примерах разрезы могут быть выполнены таким образом, что размеры и форма композитной структуры уменьшается после отверждения до размера и формы, которые, по существу, соответствуют соответствующему участку канала.
В процессе затем определяют, нужны ли какие-либо дополнительные композитные структуры для формирования множества композитных структур, необходимых для структуры наполнителя (операция 2806). Если дополнительные композитные структуры не нужны, в процессе определяют, была ли сформирована больше чем одна композитная структура для структуры наполнителя (операция 2808).
Если больше, чем одна композитная структура не была сформирована для структуры наполнителя, процесс прекращается. Если больше, чем одна композитная структура была сформирована, в процессе скрепляют композитные структуры друг с другом (операция 2810), после чего процесс заканчивается. Во время операции 2810, композитные структуры могут быть соединены друг с другом с укладкой друг на друга, рядом друг с другом и/или некоторым другим соответствующим образом таким образом, чтобы общая форма для композитных структур, по существу, соответствовала форме канала в композитном удлиненном элементе.
И снова обращаясь к операции 2806, если дополнительные композитные структуры необходимы для структуры наполнителя, процесс возвращается к операции 2800, как описано выше, для формирования новой композитной структуры.
Блок-схемы последовательности операций и блок-схемы в разных представленных вариантах осуществления иллюстрируют архитектуру, функции и операции некоторых возможных воплощений устройств и способов в иллюстративном варианте осуществления. В этом отношении, каждый блок в блок-схемах последовательности операций или на блок-схемах может представлять модуль, сегмент, функцию и/или часть операции или этапа.
В некоторых альтернативных вариантах воплощения иллюстративного варианта осуществления функция или функции, отмеченные в блоке, могут выполняться не в порядке, представленном на фигуре. Например, в некоторых случаях, два блока, показанные последовательно, могут выполняться, по существу, одновременно, или блоки могут иногда выполняться в обратном порядке, в зависимости от соответствующей функции. Кроме того, другие блоки могут быть добавлены в дополнение к представленным блокам в блок-схеме последовательности операций или на блок-схеме.
Таким образом, в разных иллюстративных вариантах осуществления предусматривают стрингер с повышенной устойчивостью противостоять силам, которые могут оттягивать стрингер от другой структуры, к которой прикреплен стрингер. В одном иллюстративном варианте осуществления структурная система содержит композитный удлиненный элемент, множество композитных структур и структуры. Композитный удлиненный элемент имеет сторону, выполненную с возможностью закрепления на структуре, и канал на стороне композитного удлиненного элемента. Канал продолжается вдоль длины композитного удлиненного элемента. Множество композитных структур выполнено с возможностью размещения в канале. Кроме того, множество композитных структур выполнено с возможностью прикрепления участка стороны композитного удлиненного элемента к структуре. Множество композитных структур выполнено с возможностью повышения способности композитного удлиненного элемента противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от структуры.
В другом иллюстративном варианте осуществления устройство содержит композитный удлиненный элемент, канал и множество композитных структур. Композитный удлиненный элемент имеет сторону, выполненную с возможностью ее закрепления на структуре. Канал находится на стороне и продолжается вдоль длины композитного удлиненного элемента. Множество композитных структур выполнено с возможностью размещения в канале, и выполнено с возможностью прикрепления участка стороны композитного удлиненного элемента на структуре. Множество композитных структур имеют слои, ориентированные, по существу, перпендикулярно поверхности структуры, выполненной с возможностью повышения устойчивости композитного удлиненного элемента противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от структуры.
В еще одном другом иллюстративном варианте осуществления устройство содержит композитный удлиненный элемент, канал и множество композитных структур. Композитный удлиненный элемент имеет сторону, выполненную с возможностью закрепления на структуре. Канал находится на стороне и продолжается вдоль длины композитного удлиненного элемента. Множество композитных структур выполнено с возможностью размещения в канале, и выполнено с возможностью закрепления участка стороны композитного удлиненного элемента на структуре.
В этом иллюстративном варианте осуществления композитная структура в множестве композитных структур содержит слои, имеющие разные ориентации, выбранные для повышения устойчивости композитного удлиненного элемента противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от структуры. Композитная структура может содержать группы слоев, которые уложены для формирования композитной структуры.
В качестве одного специфичного примера, группа в группах слоев может иметь первый слой, в котором первые волокна в первых слоях расположены под углом приблизительно ноль градусов относительно оси через композитный удлиненный элемент, и второй слой, в котором вторые волокна во втором слое расположены под углом, выбранным из одного из приблизительно 45 градусов относительно оси через композитный удлиненный элемент, и приблизительно 90 градусов относительно оси через композитный удлиненный элемент.
В качестве другого конкретного примера, каждый слой в группе в группах слоев может содержать волокна, расположенные под углом приблизительно ноль градусов относительно оси через композитный удлиненный элемент, или под углом, выбранным из диапазона от приблизительно 45 градусов до приблизительно 50 градусов относительно оси через композитный удлиненный элемент. В этом конкретном примере группа в группах слоев может не включать в себя какой-либо слой, имеющий волокна, расположенные под углом приблизительно 90 градусов относительно оси через композитный удлиненный элемент.
Пункт 1. Структурная система (300) для самолета (301), содержащая:
композитный удлиненный элемент (302), имеющий секцию основания и вертикальную секцию, в котором вертикальная секция продолжается в сторону от секции основания в направлении, по существу, перпендикулярном секции основания, для формирования Т-образной формы (317), в котором вертикальная секция встречается с участком основания в первом местоположении (321) вертикальной секции и втором местоположении (323) вертикальной секции, в котором у первого местоположения (321) есть первая изогнутая форма (324), и у второго местоположения (323) есть вторая изогнутая форма (328), в котором первая изогнутая форма (324) и вторая изогнутая форма (328) имеют, по существу, одинаковый радиус; в котором канал (332) сформирован между первым местоположением (321) и вторым местоположением (323) и продолжается вдоль длины композитного удлиненного элемента (302); и в котором композитный удлиненный элемент имеет первый модуль Юнга; и
структуру (336) наполнителя, содержащую множество композитных структур (304), выполненных с возможностью, по существу, соответствовать форме (316) канала (332), и в которой множество композитных структур (304) имеет второй модуль Юнга, который находится в пределах требуемого диапазона от первого модуля Юнга, и в которой композитная структура (306) во множестве композитных структур (304) содержит слои (2204), имеющие разные ориентации (2210), выбранные для увеличения способности (356) композитного удлиненного элемента (302) противостоять силам (358), которые оттягивают композитный удлиненный элемент (302) от секции основания.
Пункт 2. Структурная система (300) по п.1, в которой композитный удлиненный элемент (302) имеет первый коэффициент теплового расширения, и структура (336) наполнителя имеет второй коэффициент теплового расширения, который, по существу, равен первому коэффициенту теплового расширения.
Таким образом, разные иллюстративные варианты осуществления обеспечивают структурную систему, которая позволяет получить увеличенное количество промежуточных ребер по сравнению с ребрами на срезных элементах, используемыми в крыле самолета. Промежуточные ребра имеют уменьшенный вес по сравнению с ребрами на срезных элементах. Используя стрингеры, имеющие повышенную устойчивость противостоять силам, которые могут оттягивать стрингеры от панели наружной обшивки, к которой прикреплены стрингеры, промежуточные ребра могут использоваться в дополнение к и/или вместо ребер на срезных элементах в крыле, для уменьшения веса крыла.
Описание разных иллюстративных вариантов осуществления было представлено с целью иллюстрации и при этом не предполагается, что описание является исчерпывающим или ограничено вариантами осуществления в раскрытой форме. Множество модификаций и вариаций будут понятны для специалистов в данной области техники. Кроме того, разные иллюстративные варианты осуществления могут обеспечивать разные свойства по сравнению с другими иллюстративными вариантами осуществления. Вариант осуществления или выбранные варианты осуществления были выбраны и описаны по порядку для лучшего пояснения принципов вариантов осуществления, практического применения и для обеспечения для других специалистов в данной области техники возможности понять раскрытие различных вариантов осуществления с различными модификациями, которые приспособлены для конкретного рассматриваемого варианта использования.