飞行器控制面的制造方法及飞行器控制面与流程

1.本发明涉及一种飞行器控制面的制造方法以及根据所述方法制造的控制面。


背景技术：

2.控制面是飞行器的主要控制系统，用于在飞行期间安全地控制所述飞行器。已知的控制面是副翼、襟翼、升降舵、方向舵等。
3.控制面具有前缘，即控制面的最前边缘，以及在翼弦方向上与前缘相对的后缘。
4.控制面位于飞行器升力面的前缘或后缘。飞行器的升力面是机翼、水平尾翼(horizontal tail plane，htp)或垂直尾翼(vertical tail plane，vtp)。
5.已知的控制面包括以下元件：
[0006]-上层蒙皮，所述上层蒙皮通常由碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforce polymer，cfrp)板或夹层板制成。
[0007]-下层蒙皮，同上层蒙皮一样，下层蒙皮也由碳纤维增强聚合物(cfrp)板或夹层板制成。
[0008]-翼肋，由碳纤维增强聚合物(cfrp)制成，沿着控制面在翼弦方向延伸。
[0009]-翼梁，位于控制面的翼展方向。翼梁位于控制面和升力面的中央箱体之间。
[0010]-配件，它是用于将控制面连接到升力面和/或用于连接控制面的致动器的金属部件。已知的控制面包括铰链线配件和致动器配件。
[0011]-前缘检修面板，其通常由碳纤维增强聚合物(cfrp)板或夹层板制成。


技术实现要素：

[0012]
本发明的一个目的是一种飞行器控制面的制造方法。
[0013]
根据上述内容，控制面包括：
[0014]-上层蒙皮，
[0015]-下层蒙皮，和
[0016]-翼肋，位于所述控制面的翼弦方向，连接所述上层蒙皮和所述下层蒙皮。
[0017]
本发明的制造方法包括以下步骤：
[0018]-提供包括所述上层蒙皮、所述下层蒙皮和所述翼肋的单个复合预制件，以及
[0019]-固化所述单个复合预制件，从而形成包括所述上层蒙皮、所述下层蒙皮和所述翼肋的一体式箱体。
[0020]
复合预制件是纤维复合层的组件，这些纤维复合层已预先成型为所需产品的形式，并使用粘合剂树脂粘合在一起。复合预制件作为单个件放置在模具中。
[0021]
一体式箱体理解为采用一次性固化工艺制造的单件式(one-piece)箱体，使上下层蒙皮和控制面的所有翼肋形成一个单一的整体。
[0022]
上述要求保护的方法实现了控制面和制造过程的尽可能一体化，减少了控制面的零件的数量、组件的数量、成本和复杂性。
[0023]
本发明具有以下优点：
[0024]
·
实现完全一体化的部件，如前所述。
[0025]
·
由于更少的组件，减少了装配时间。
[0026]
·
能实现制造过程的自动化。
[0027]
·
降低成本。
[0028]
·
由于元件易于更换，因此改善了维修服务。
[0029]
·
缩短交货周期。
[0030]
总之，实现了一个一体化控制面，其中大部分元件由碳纤维增强聚合物(cfrp)制造。这使得控制面无腐蚀和疲劳，成本低，重量轻，强度高。
[0031]
本发明的另一个目的是提供一种飞行器的控制面，该控制面包括一个一体化的箱体，该箱体包括上层蒙皮、下层蒙皮和翼肋，其由包括上层蒙皮、下层蒙皮和翼肋的固化的单个复合预制件制成。
附图说明
[0032]
为了完成对本发明的描述并提供对本发明的更好理解，提供了一组附图。所述附图构成描述的组成部分，并说明了本发明的优选实施例。附图包括以下图。
[0033]
图1示出了飞行器控制面的实施例的示意性透视图。
[0034]
图2示出了控制面的一体式箱体的实施例的示意性透视图。
[0035]
图3示出了控制面的一体式端部的实施例的示意性透视图。
[0036]
图4示出了一体式箱体的一部分和一体式端部以及t形机械连接元件的实施例的横截面的平面示意图。
[0037]
图5示出了一体式箱体的一部分的实施例和固化工具的实施例的横截面的平面示意图。
[0038]
图6示出了控制面的后缘的实施例的透视图。
[0039]
图7示出了一体式箱体、一体式端部和控制面的面板的实施例的透视分解图。
具体实施方式
[0040]
图1所示的控制面的实施例包括：
[0041]-上层蒙皮1，
[0042]-下层蒙皮2,
[0043]-翼肋3，未示出，位于控制面的翼弦方向，
[0044]-翼梁4，在控制面的翼展方向上位于控制面的前缘8或后缘9处，
[0045]-配件5，连接到翼梁3。
[0046]
图2公开了根据要求保护的方法的一体式箱体10的实施例。它包括作为单件式部件的上层蒙皮1、下层蒙皮2和翼肋3。
[0047]
图2还公开了两个箭头，显示了在固化过程之后固化工具12.1，12.2的抽取方向，该图中未示出。固化工具12.1，12.2位于上层蒙皮1和下层蒙皮2之间。在一体式箱体10的固化过程之后，固化工具12.1，12.2从固化的一体式箱体10中沿翼弦方向朝向控制面的前缘8取出。
[0048]
在一个实施例中，固化工具12.1，12.2包括与上层蒙皮1和下层蒙皮2接触的第一部分12.1，其可以是楔形的；以及具有l形的第二部分12.2，其在垂直截面中也具有楔形轮廓，并与上层蒙皮1、下层蒙皮2和翼肋3接触。如图5所示，位于翼弦方向的第二部分12.2的一部分位于翼肋3和控制面的后缘9之间的空间中。
[0049]
具有l形的第二部分12.2简化了固化工具，因为相较于提供适合于翼肋3和后缘9之间的空间的在固化过程中可能四处移动并丢失的几个较小的工件，其使工件的移除更容易。
[0050]
固化工具12.1，12.2的第一部分12.1可以通过一体式箱体10的前开口移除。第二部分12.2可以先向左滑动，然后通过一体式箱体10的前开口被移除。
[0051]
在一个实施例中，本发明的制造方法目标还包括提供另外的单个复合预制件的步骤，该预制件包括翼梁4和配件5。翼梁4沿控制面的翼展方向位于控制面的前缘8或后缘9处。在图中所示的实施例中，翼梁4位于前缘8。该方法包括固化所述单个复合预制件的步骤，从而形成包括翼梁4和配件5的一体式端部11。因此，同样地，整个翼梁区域，包括铰链线配件，通过制造翼梁4和配件5而一起一次性制造。
[0052]
图3公开了根据要求保护的方法的一体式端部11的实施例。如前所述，它包括翼梁4和配件5，作为一个单件式元件。
[0053]
优选地，上层蒙皮1、下层蒙皮2和翼肋3的预制件以及翼梁4和配件5的预制件为干纤维状态的预制件。然后整个部件在模具中共同固化。
[0054]
在一种实施例中，一体式箱体10和一体式端部11在进一步的步骤中机械连接。因此，两个单件式部件通过如紧固件、螺钉、销、螺栓、铆钉等机械方式连接。
[0055]
在图4所示的实施例中，通过提供一体式箱体10的沿着翼弦方向的t形元件6(例如金属的)，使得一体式箱体10和一体式端部11机械连接，所述t形元件6连接到翼肋3和一体式端部11的翼梁4。
[0056]
t形元件6可以铆接到翼肋3和翼梁4上，确保通过t形元件6在一体式端部11和一体式箱体10之间传递载荷。
[0057]
在所示实施例中，t形元件6的腹板连接到翼肋3并且t形元件6的翼部抵靠着翼梁4。
[0058]
t形元件6可在设置一体式端部11之前铆接到翼肋3上。替代地，一体式端部11的翼梁4可包括针对手和/或工具的开口，使得t形元件6可附接或成为翼梁4的一部分，然后一旦一体式端部11安装到位，所述t形元件6铆接到翼肋3。
[0059]
在也可以与上述实施例在同一控制面上结合的替代方案中，至少一个翼肋3包括在控制面的前缘8处或在其后缘9处至少部分地在控制面的翼展方向上延伸的延伸部3.1，使得延伸部3.1机械连接到翼梁4。
[0060]
在一种实施例中，翼肋3被制造成其在翼弦方向的长度比上下层蒙皮1，2在翼弦方向的长度短，使得翼肋3不会触及控制面的后缘9。它有利于在所述狭窄区域中组装干纤维元件。
[0061]
通过安装至少一个面板20完成了控制面，所述面板20沿控制面的翼展方向覆盖一体式箱体10和一体式端部11的接合处，以按空气动力学方式形成和闭合该接合处。此外，它们可以具有作为检修面板20用于检修/安装等的功能。图7显示了控制面的一体式箱体10、
一体式端部11和两个面板20的透视分解图。
[0062]
该方法还可以包括地在上层蒙皮1和下层蒙皮2之间的控制面的后缘9处，沿控制面的翼展方向提供非金属嵌件21的步骤。非金属嵌件21是一种以受控方式，即以最小公差，结束后缘的简单方式。
[0063]
该方法还可以包括提供金属或非金属型材22的步骤，该型材覆盖后缘9处的非金属嵌件21。图6公开了包括非金属嵌件21和型材22的实施例。

技术特征：
1.一种飞行器控制面的制造方法，所述控制面包括：-上层蒙皮(1)，-下层蒙皮(2)，-翼肋(3)，连接所述上层蒙皮(1)和所述下层蒙皮(2)并且位于所述控制面的翼弦方向，其中，所述制造方法包括以下步骤：-提供包括所述上层蒙皮(1)、所述下层蒙皮(2)和所述翼肋(3)的单个复合预制件，以及-固化所述单个复合预制件，从而形成包括所述上层蒙皮(1)、所述下层蒙皮(2)和所述翼肋(3)的一体式箱体(10)。2.根据权利要求1所述的飞行器控制面的制造方法，所述控制面还包括：-翼梁(4)，沿所述控制面的翼展方向位于所述控制面的前缘(8)或后缘(9)处，-配件(5)，连接到所述翼梁(4)，其中，所述制造方法还包括以下步骤：提供包括所述翼梁(4)和所述配件(5)的单个复合预制件，并固化所述单个复合预制件，从而形成包括所述翼梁(4)和所述配件(5)的一体式端部(11)。3.根据权利要求2所述的飞行器控制面的制造方法，其中，所述制造方法还包括将所述控制面的所述一体式箱体(10)和所述一体式端部(11)机械连接。4.根据权利要求3所述的飞行器控制面的制造方法，其中，通过提供至少一个沿着所述一体式箱体(10)的翼弦方向的t形元件(6)，所述一体式箱体(10)和所述一体式端部(11)机械连接，且所述t形元件(6)连接到所述一体式箱体(10)的翼肋(3)和所述一体式端部(11)的所述翼梁(4)。5.根据权利要求3或4所述的飞行器控制面的制造方法，其中，至少一个翼肋(3)包括延伸部(3.1)，所述延伸部(3.1)在所述控制面的前缘(8)处或在其后缘(9)处至少部分地在所述控制面的翼展方向上延伸，使得所述延伸部(3.1)机械连接到所述翼梁(4)。6.根据前述权利要求中任一项所述的飞行器控制面的制造方法，其中，在所述一体式箱体(10)的固化过程之后，位于所述上层蒙皮(1)和所述下层蒙皮(2)之间的固化工具(12.1，12.2)从固化的一体式箱体(10)沿翼弦方向朝向所述控制面的所述前缘(8)抽出。7.根据前述权利要求2至6中任一项所述的飞行器控制面的制造方法，其中，所述上层蒙皮(1)、所述下层蒙皮(2)和所述翼肋(3)的复合预制件以及所述翼梁(4)和所述配件(5)的复合预制件是干纤维复合预制件。8.根据前述权利要求2至7中任一项所述的飞行器控制面的制造方法，其中，所述配件(5)被配置用于将所述控制面附接到所述飞行器的升力面和/或所述控制面的致动器。9.根据前述权利要求中任一项所述的飞行器控制面的制造方法，其中，所述翼肋(3)被制造成其在翼弦方向的长度小于所述上层蒙皮(1)和所述下层蒙皮(2)在翼弦方向的长度。10.根据权利要求6或9所述的飞行器控制面的制造方法，其中，所述固化工具(12.1，12.2)包括与所述上层蒙皮(1)和所述下层蒙皮(2)接触的第一部分(12.1)和具有l形的与所述上层蒙皮(1)、所述下层蒙皮(2)和所述翼肋(3)接触的第二部分(12.2)，位于翼弦方向的所述第二部分(12.2)的一部分位于所述控制面的所述翼肋(3)和所述后缘(9)之间的空
间中。11.根据前述权利要求中任一项所述的飞行器控制面的制造方法，其中，所述制造方法还包括提供至少一个面板(20)，所述面板(20)沿所述控制面的翼展方向覆盖所述一体式箱体(10)和所述一体式端部(11)的接合处。12.根据权利要求11所述的飞行器控制面的制造方法，其中，所述制造方法还包括在所述上层蒙皮(1)和所述下层蒙皮(2)之间在所述控制面的所述后缘(9)处，沿所述控制面的翼展方向设置非金属嵌件(21)的步骤。13.根据权利要求12所述的飞行器控制面的制造方法，其中，所述制造方法还包括沿着所述控制面的翼展方向提供金属型材(22)并覆盖所述后缘(9)处的所述非金属嵌件(21)的步骤。14.一种飞行器控制面，其中，所述飞行器控制面包括一体式箱体(10)，所述一体式箱体(10)包括上层蒙皮(1)、下层蒙皮(2)和连接所述上层蒙皮(1)和所述下层蒙皮(2)并且位于所述控制面的翼弦方向的翼肋(3)，所述一体式箱体(10)由单个复合预制件固化而成，所述复合预制件包括所述上层蒙皮(1)、所述下层蒙皮(2)和所述翼肋(3)。15.根据权利要求14所述的飞行器控制面，其中，所述控制面还包括一体式端部(11)，所述一体式端部(11)包括沿翼展方向位于所述控制面的前缘(8)或后缘(9)处的翼梁(4)，以及连接到所述翼梁(4)的配件(5)，所述一体式端部(11)由包括所述翼梁(4)和所述配件(5)的单个复合预制件固化。

技术总结
一种飞行器控制面的制造方法，所述控制面包括：上层蒙皮(1)，下层蒙皮(2)，连接所述上层蒙皮(1)和所述下层蒙皮(2)并且位于所述控制面的翼弦方向的翼肋(3)，其中，所述制造方法包括以下步骤：提供包括所述上层蒙皮(1)、所述下层蒙皮(2)和所述翼肋(3)的单个复合预制件，以及固化所述单个复合预制件，从而形成所述上层蒙皮(1)、所述下层蒙皮(2)和所述翼肋(3)的一体式箱体(10)。体式箱体(10)。体式箱体(10)。


技术研发人员：罗伯特
受保护的技术使用者：空中客车操作有限责任公司
技术研发日：2022.09.19
技术公布日：2023/5/26