СЛОИСТАЯ КОНСТРУКЦИЯ СО СТРУКТУРОЙ, ЗАДЕРЖИВАЮЩЕЙ РАЗВИТИЕ НАРУШЕНИЙ ЦЕЛОСТНОСТИ КОНСТРУКЦИИ, И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОИСТОЙ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2015 года по МПК B32B3/06 B32B3/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к композитным конструкциям, в частности к композитной слоистой конструкции с секционированным заполнителем и встроенной структурой, задерживающей развитие нарушений целостности конструкции, в частности дефектов или повреждений.

Уровень техники

Композитная конструкция одного из типов, используемых в различных применениях, содержит заполнитель (сердечник), расположенный между двумя композитными обшивками. Такую конструкцию называют слоистой конструкцией или конструкцией типа "сэндвич". Если заполнитель включает несколько элементов, например связанных друг с другом секций, то его можно назвать "сборным полотном". В этих конструкциях заполнитель может быть выполнен из различных материалов, включающих, в числе многих других материалов, сотовые, ячеистые материалы и бальзу. Обшивки могут быть выполнены из нескольких слоев смолы, армированной волокном.

В локализованных областях обшивок этих слоистых конструкций иногда могут возникать нарушения целостности. Например, обшивка может содержать пустоты, вмятины или поры, возникшие в процессе изготовления обшивки или позднее во время эксплуатации слоистой конструкции. Например, соударение обшивки с посторонним объектом может привести к возникновению в одном или нескольких слоях обшивки местного отслоения или трещины. Без мероприятий по остановке таких отслоений и трещин они могут распространяться на области, расположенные за пределами локальной области удара.

Один из способов решения этой проблемы заключается во включении в состав слоистой конструкции структурных элементов, ограничивающих развитие нарушений целостности. Однако изготовление и компоновка таких структурных элементов могут быть сравнительно дорогостоящими, а сами они могут увеличивать вес сэндвича. Кроме того, известные структурные элементы проектируются конкретно для ограничения развития либо отслоений, либо трещин, но не могут ограничивать развитие обоих этих дефектов/повреждений. Существует возможность комбинирования нескольких типов структурных элементов с целью остановки развития как отслоений, так и трещин, но использование нескольких таких структурных элементов может привести к превышению заданного проектного веса всей композитной конструкции. Другое решение указанной проблемы заключается в ограничении эксплуатационного механического напряжения, прикладываемого к слоистой конструкции, и проведении периодических визуальных проверок целостности этой конструкции, однако такой подход может быть неприменим в ряде случаев, когда невозможно ограничить и/или спрогнозировать напряжения, возникающие в слоистой конструкции в эксплуатации.

Из вышесказанного следует, что существует потребность в слоистой конструкции с легким, но прочным заполнителем, способной замедлять или останавливать развитие нарушений целостности конструкции, которые могут возникать, в частности, в результате соударений с посторонними объектами.

Раскрытие изобретения

Предлагаемая в настоящем изобретении слоистая конструкция содержит легкий секционированный заполнитель с возможностью уменьшения или остановки развития нарушений целостности конструкции, которые могут возникать, например, в результате соударения обшивок с посторонними объектами в процессе эксплуатации. Предлагаемая конструкция включает в себя задерживающую структуру, которую можно простым и малозатратным способом интегрировать в заполнитель вдоль стыков его секций, соединяемых друг с другом. Кроме остановки развития нарушений целостности конструкции эта задерживающая структура может повышать прочность заполнителя, его сопротивление развитию трещин, изломостойкость, а также общую способность слоистой конструкции выдерживать нагрузку.

Объектом настоящего изобретения является композитная слоистая конструкция, содержащая заполнитель из секций, расположенных между обшивками. Между заполнителем и каждой из обшивок предусмотрены задерживающие средства, предназначенные для остановки развития нарушения целостности обшивок. Задерживающие средства могут включать в себя композитные накладки, охватывающие кромки секций заполнителя, в том числе участки, расположенные между заполнителем и каждой из обшивок. Задерживающие средства могут также включать в себя композитные работающие на разрыв планки, перекрывающие стыки между секциями заполнителя, а также слой клея, соединяющий накладки вдоль стыков.

В другом варианте осуществления изобретения композитная слоистая конструкция, содержащая встроенную задерживающую структуру, содержит секционированный заполнитель, расположенный между первой и второй многослойными композитными обшивками и соединенный с последними. Заполнитель включает в себя секции, соединяемые друг с другом вдоль их стыков по соответствующим кромкам. Кроме того, слоистая конструкция содержит композитные накладки и работающие на разрыв композитные планки. Накладки охватывают кромки каждой из секций вдоль стыков и могут иметь С-образное поперечное сечение. Накладки на соседних участках заполнителя расположены вдоль каждого из стыков таким образом, что вертикальные участки их C-образных сечений примыкают друг к другу тыльными сторонами ("спиной к спине"). Композитные планки соответствующим образом покрывают стыки и расположены между каждой из накладок и одной из обшивок. Каждая из накладок может охватывать три соседние стороны одной из секций заполнителя. Соседние накладки могут соединяться друг с другом посредством слоя клея. Накладки и планки могут содержать смолу, армированную волокнами.

Другим объектом изобретения является способ изготовления композитной слоистой конструкции. Этот способ включает изготовление заполнителя путем формирования стыков между его секциями и размещение заполнителя между первой и второй обшивками, в том числе соединение заполнителя с каждой из этих обшивок. Способ также включает формирование задерживающей структуры вдоль каждого из стыков между заполнителем и по меньшей мере одной из обшивок. Формирование задерживающей структуры может включать размещение композитной накладки на каждой из секций заполнителя вдоль каждого из стыков. Кроме того, формирование задерживающей структуры может включать размещение композитной работающей на разрыв планки между накладкой и по меньшей мере одной из обшивок.

Таким образом, согласно одному аспекту настоящего изобретения, предлагается композитная слоистая конструкция, содержащая встроенную (интегрированную) задерживающую структуру и включающая в себя: первую и вторую многослойные композитные обшивки; секционированный заполнитель, расположенный между первой и второй обшивками и соединенный с ними, причем заполнитель включает в себя секции, соединенные друг с другом вдоль их стыков по соответствующим кромкам; задерживающую структуру, расположенную между первой и второй обшивками и проходящую вдоль стыков для остановки развития нарушения целостности конструкции.

В предпочтительном варианте осуществления этой композитной слоистой конструкции задерживающая структура включает в себя композитные накладки, охватывающие кромки каждой из секций заполнителя вдоль стыков, причем вертикальные участки С-образных сечений накладок на соседних секциях заполнителя примыкают друг к другу тыльными сторонами ("спиной к спине"), а также включает в себя композитные работающие на разрыв планки, соответствующим образом покрывающие стыки и расположенные между каждой из накладок и одной из первой и второй обшивок.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения композитная слоистая конструкция также включает в себя слой клея, посредством которого накладки, расположенные по обе стороны каждого стыка, соединены путем склеивания.

В предпочтительном варианте выполнения композитной слоистой конструкции каждая из накладок и планок выполнена из смолы, армированной волокном.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается композитная слоистая конструкция, включающая в себя: первую и вторую многослойные композитные обшивки; секционированный заполнитель, расположенный между первой и второй обшивками; стыковые соединительные элементы, соединяющие секции заполнителя друг с другом вдоль их кромок, причем каждый из этих стыковых соединительных элементов включает в себя пару композитных накладок, соответственно охватывающих кромки соседних секций заполнителя, и пару работающих на разрыв композитных планок, соответственно соединенных с первой и второй обшивками.

В предпочтительном варианте выполнения композитной слоистой конструкции каждая из накладок покрывает по меньшей мере часть каждой из трех сторон одной из секций заполнителя и по меньшей мере части каждой из накладок расположены в углублениях соответствующих секций заполнителя.

В предпочтительном варианте выполнения композитной слоистой конструкции части каждой из накладок сопряжены с первой и второй обшивками.

В предпочтительном варианте выполнения композитной слоистой конструкции накладки расположены тыльными сторонами друг к другу ("спиной к спине") вдоль каждого стыка.

В предпочтительном варианте выполнения композитной слоистой конструкции каждая из планок расположена между накладками и одной из первой и второй обшивок.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается способ изготовления композитной слоистой конструкции для летательного аппарата, включающий: подготовку секций заполнителя; наложение композитных накладок из армированной волокном смолы на три стороны каждой из секций заполнителя вдоль кромок этих секций; сборку заполнителя из секций с наложенными накладками с формированием стыков между секциями заполнителя путем размещения секций таким образом, чтобы накладки соседних секций располагались впритык друг к другу тыльными сторонами друг к другу ("спиной к спине"); нанесение слоя клея между накладками вдоль каждого стыка; формирование работающих на разрыв композитных планок; размещение одной планки поверх накладок вдоль каждого из стыков; сборку конструкции, включающую заключение заполнителя, накладок и планок между первой и второй обшивками; отверждение собранной конструкции.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предлагается композитная слоистая конструкция для летательных аппаратов, включающая в себя: пару многослойных композитных обшивок; заполнитель, расположенный между обшивками и соединенный с ними, причем заполнитель включает в себя секции, соединенные друг с другом вдоль их стыков по соответствующим кромкам, а на противолежащих поверхностях каждой из секций заполнителя имеются углубления; композитные накладки из армированной волокном смолы, охватывающие три стороны каждой из секций заполнителя вдоль их кромок, причем каждая из накладок имеет в основном C-образное поперечное сечение, и накладки расположены вдоль каждого стыка тыльными сторонами друг к другу ("спиной к спине"); слой клея между накладками на каждом стыке; работающие на разрыв композитные планки из армированной волокном смолы, заключенные между накладками и обшивками вдоль каждого стыка, причем один из участков каждой из накладок простирается за пределами планок и расположен между заполнителем и одной из обшивок, а накладки и планки расположены в углублениях в секциях заполнителя.

Описанные варианты осуществления настоящего изобретения удовлетворяют потребность в композитной слоистой конструкции и способе ее изготовления, позволяющим преодолеть недостатки существующих слоистых конструкций при использовании секционированного заполнителя, которому может быть придана повышенная прочность за счет встроенной задерживающей структуры, которые могут ограничивать развитие нарушений целостности (дефектов и повреждений) в обшивках.

Краткое описание чертежей

На чертежах показано:

на фиг.1 - функциональная блок-схема композитной слоистой конструкции, содержащей встроенную задерживающую структуру,

на фиг.2 - перспективное изображение слоистой конструкции, содержащей секционированный заполнитель и встроенную задерживающую структуру,

на фиг.3 - вид в разрезе вдоль линии З-З на фиг.2,

на фиг.4 - изображение области, обозначенной через "A" на фиг.3,

на фиг.5 - схема последовательности операций, показывающая этапы реализации способа изготовления слоистой конструкции, содержащей встроенную задерживающую структуру,

на фиг.6A-6E - иллюстрации, поясняющие способ изготовления слоистой конструкции, показанной на фиг.1-4,

на фиг.7 - вид в разрезе кромки одной из секций заполнителя, в которой сформировано углубление,

на фиг.8 - изображение с пространственным разделением деталей, иллюстрирующее альтернативный способ изготовления слоистой конструкции,

на фиг.9 - вид в разрезе одного из участков слоистой конструкции, иллюстрирующий альтернативную форму задерживающих элементов,

на фиг.10 - изображение, аналогичное показанному на фиг.9, но иллюстрирующее другой вариант выполнения задерживающей структуры,

на фиг.11 - схема последовательности операций, иллюстрирующая методологию производства и эксплуатации летательного аппарата,

на фиг.12 - блок-схема летательного аппарата.

Осуществление изобретения

На фиг.1 и 2 представлен пример осуществления настоящего изобретения, относящегося к композитной слоистой конструкции 20, содержащей секционированный заполнитель 22, расположенный между первой и второй обшивками 24, 26 и соединенный с ними. Заполнитель 22 включает в себя секции 28, соединяемые друг с другом вдоль их прилегающих кромок 37 по стыкам 30. В иллюстрируемом варианте осуществления линии стыков 30 в основном перпендикулярны друг другу, но возможны и другие геометрические конфигурации. Кроме того, хотя слоистая конструкция показана преимущественно плоской, в конкретных применениях она может включать криволинейные и контурные участки (не показаны).

Слоистая конструкция 20 включает в себя задерживающую структуру 25, расположенную вдоль стыков 30 как между соседними секциями 28 заполнителя, так и между обшивками 24, 26. Как более подробно описано ниже, функция задерживающей структуры 25 заключается в остановке развития одного или более локализованных нарушений целостности (не показаны) в слоистой конструкции 20, таких как отслоения или трещины в какой-либо из обшивок 24, 26, возникающих, в частности, в результате соударения постороннего объекта (не показан) с наружной поверхностью 26a одной из обшивок 26. В контексте настоящего описания термины "область с нарушением целостности ", "нарушение целостности" и "нарушения целостности" относятся к локализованной области в композитной слоистой конструкции 20, которая может находиться за пределами конструктивных допусков. Эти нарушения целостности могут включать, в качестве примера и без ограничений, пустоты, вмятины, трещины или поры, возникшие в процессе изготовления слоистой конструкции 20 или позднее во время ее эксплуатации. Кроме того, задерживающая структура 25 может придавать дополнительную прочность заполнителю 22 и/или сформировать альтернативные пути передачи нагрузок в слоистой конструкции 20.

На фиг.3 и 4 показано, что задерживающая структура 25 содержит пару композитных накладок 32, пару работающих на разрыв композитных планок 34 и слой 36 клея между соседними накладками 32. Каждая из накладок 32 имеет в основном C-образное поперечное сечение и включает в себя три колена 32a, 32b и 32c, охватывающие соответственно три стороны 33 каждой из секций 28 заполнителя вдоль внешних кромок этих секций 28. В зависимости от применения, накладки 32 могут иметь форму поперечного сечения, отличающуюся от С-образной. C-образные накладки 32 расположены тыльными сторонами друг к другу ("спиной к спине") и соединяются друг с другом слоем 36 клея, простирающегося, по существу, на всю толщину заполнителя 22. В иллюстрируемом варианте осуществления каждый из секций 28 заполнителя имеет на своей наружной поверхности 33a углубление 35. Колена 32b, 32c каждой из накладок 32 расположены внутри этих углублений 35 заподлицо, так что обшивки 24, 26 прилегают к наружным поверхностям 33а секций 28 заполнителя в основном всей плоскостью.

Как лучше всего видно на фиг.4, каждое из колен 32b, 32c включает в себя участок 40 с сужением или наклоном наружу и внешний конец 42, проходящий в основном параллельно соответствующей обшивке 24, 26 и контактирующий с ней. Внешние концы 42 колен 32b, 32c расположены между секцией 28 заполнителя и одной из обшивок 24, 26, каждая из которых может включать ряд композитных слоев 38.

Композитные планки 34 простираются вдоль стыков 30 и расположены между одной из обшивок 24, 26 и коленами 32b, 32c накладок 32. Как лучше всего видно на фиг.4, каждая из планок 34 расположена внутри одного из углублений 35, чем обеспечивается в основном плотное прилегание обшивок 24, 26. Как описывается ниже, в других вариантах осуществления изобретения секции 28 заполнителя могут не иметь углублений 35, и в этом случае в обшивках 24, 26 могут быть предусмотрены слегка приподнятые участки (не показаны), в которых расположены накладки 32 и планки 34. Функция планок 34 заключается в остановке развития нарушений целостности, таких как сквозные трещины, в слоистой конструкции 20.

Каждая из накладок 32 и планок 34 может быть выполнена из многослойного композиционного материала, например, без ограничений, из эпоксидной смолы, армированной стекловолокном, в форме однонаправленной ленты. Планки 34 могут включать скошенные участки 34a слоев, соответствующие наклонному участку 40 накладок 32. Внешний конец 42 каждой из накладок 32 простирается на расстояние "D" за внешние кромки 34b каждой из планок 34, так что концы 42 накладок 32 примыкают непосредственно к самому крайнему в направлении внутрь слою 38a одной из обшивок 24, 26. Выступающая за планки 34 часть концов 42 накладок 32 может служить для направления возможных отслоений в требуемом направлении, обеспечивающем остановку развития этого нарушения целостности.

Из вышесказанного ясно, что и накладки 32, и планки 34 крепятся непосредственно к обшивкам 24, 26, и что секции 28 заполнителя крепятся к обшивкам 24, 26 посредством накладок 32 и планок 34. Кроме того, как лучше всего видно на фиг.3, соседние секции 28 заполнителя соединены друг с другом посредством как слоя 36 клея, соединяющего соседние накладки 32, так и посредством планок 34, проходящих между соседними накладками 32 и соединенных с ними.

На фиг.5 и 6A-6E представлена последовательность изготовления композитной слоистой конструкции, показанной на фиг.1-4. На начальном этапе 44 (фиг.5) подготавливают требуемое количество секций 28 заполнителя, каждый из которых, как упоминалось выше, может быть выполнен из любого материала и может иметь любую структуру, включая соты, ячеистые материалы и бальзу, а также комбинации этих и других материалов. На этапе 46 осуществляют механическую обработку внешних кромок 37 (фиг.3 и 4) каждой из секций 28 заполнителя, необходимую для формирования в секциях углублений 35.

Затем на этапе 48, показанном на фиг.5 и 6A, на внешние стороны 33 каждой из секций 28 заполнителя в одном из вариантов осуществления может быть нанесен слой 62 клея с целью фиксации накладок 32 на протяжении последующих этапов технологического процесса. На этапе 50 (фиг.5) на внешние кромки 37 каждой из секций 28 заполнителя накладывают, со сгибом, полосу 64 из композиционного материала (фиг.6Б), охватывающую три стороны 33 секции 28, как показано на фиг.6 В. Как упоминалось выше, слои 62 клея помогают зафиксировать на протяжении последующих этапов технологического процесса накладку 32 в согнутом состоянии на всех трех сторонах 33.

Затем на этапе 52, показанном на фиг.5, наносят слой 36 подходящего клея на охваченные накладками кромки 37 секций 28 заполнителя и, в частности, на колено 32а каждой накладки 32. На этапе 54 секции 28 компонуют с получением показанной на фиг.2 конфигурации, стыкуя кромки 37 секций друг с другом. На фиг.6Г и 6Д показаны секции 28 с наложенными накладками после завершения этапа 54. Здесь следует отметить, что поскольку накладки 32 и планки 34 интегрируются в заполнитель 22 в неотвержденном состоянии, собранная конструкция 20 может быть, если необходимо, сформирована до отверждения в криволинейной или контурной конфигурации.

После этого на этапе 56, показанном на фиг.5, помещают работающие на разрыв планки 34 поверх примыкающих друг к другу накладок 32 с перекрытием стыков 30 (фиг.6Е). На этапе 58 (фиг.5) накладывают обшивки 24, 26 на собранный из секций 28 заполнитель (фиг.6E). Наконец, на этапе 60 (фиг.5) составные части собранной слоистой конструкции 20 отверждают вместе до образования цельной структуры. Описанный выше процесс изготовления, включая процесс сборки, может осуществляться вручную либо машинами в частично или полностью автоматическом режиме (не показано).

В варианте осуществления изобретения, представленном на фиг.6A-6E, в секциях 28 заполнителя не сформированы углубления 35. Соответственно, в этом варианте осуществления обшивки 24, 26 могут быть слегка приподнятыми в области стыков 30. Тем не менее, как упоминалось выше и как показано на фиг.7, в секциях 28 можно сформировать углубления 35, рассчитанные на суммарную толщину вмещаемых накладок 32 и планок 34. Это осуществляется путем механической обработки наружных поверхностей 33a секций 28 вдоль внешних кромок 37 на глубину "d", где "d" примерно равно суммарной толщине планок 34 и колен 32b накладок 32 (см. фиг.4).

На фиг.8 показана слоистая конструкция 20, которая похожа на описанную выше, но может быть изготавливаться посредством одного из альтернативных вариантов осуществления предлагаемого способа. В этом варианте осуществления задерживающая структура 25 содержит пару накладок 32, пару планок 34 и слой 36 клея. Эти элементы предварительно компонуются с получением окончательной сборки, состоящей из секций 28 заполнителя и обшивок 24, 26. В этом варианте осуществления задерживающая структура 25, схожая по форме поперечного сечения с ранее описанной задерживающей структурой 25, может быть предварительно собрана в виде неотвержденных формованных изделий с использованием препрега. Затем предварительно скомпонованные элементы задерживающей структуры 25 можно размещать между секциями 28 по мере сборки из них заполнителя 22. После сборки заполнителя 22 на него можно наложить обшивки 24, 26 и затем отвердить собранную конструкцию 20. В других вариантах осуществления можно осуществить, в зависимости от применения, предварительное отверждение задерживающей структуры 25, и в этом случае ее можно соединить с секциями 28 заполнителя и обшивками 24, 26 посредством задерживающего материала, отверждаемого вместе с секциями 28 и обшивками 24, 26.

В некоторых вариантах осуществления изобретения может не требоваться использование одновременно и накладок 32, и планок 34. Например, как показано на фиг.9, в одном из альтернативных вариантов выполнения слоистой конструкции 20a можно достичь эффективной остановки развития нарушений целостности конструкции путем использования планок 34, размещаемых между секциями 28 заполнителя и обшивками 24, 26 с перекрытием стыков 30. В этом примере планки 34 размещаются в углублениях секций 28, а слой 36 клея соединяет соседние секции 28 вдоль стыков 30.

На фиг.10 показан другой вариант выполнения слоистой конструкции 20b, в которой требуемый эффект задержки распространения нарушений целостности конструкции достигается путем использования накладок 32, соединяемых друг с другом посредством слоя 36 клея. В этом примере соседние секции 28 заполнителя соединяются друг с другом через накладки 32 и слой 36 клея, в то время как внешние колена 32b, 32c накладок 32 по всей длине соединяются с обшивками 24, 26. Накладки 32, расположенные тыльными сторонами друг к другу ("спиной к спине"), образуют составную часть заполнителя 22, усиливая стыки 30 и представляя собой периодически расположенные элементы жесткости между заполнителем 22 и обшивками 24, 26, что может способствовать уменьшению развития нарушений целостности, таких как расслоения в обшивках 24, 26.

Настоящее изобретение в предлагаемых вариантах осуществления потенциально может найти применение в различных областях, в частности в транспортной промышленности, включая, например, авиакосмическую, морскую и автомобильную отрасли. Как показано на фиг.11 и 12, это изобретение может быть использовано применительно к методологии 68 производства, эксплуатации и обслуживания (фиг.11) летательного аппарата 70 (фиг.12). Во время подготовки к производству иллюстрируемая методология 68 может включать этапы подготовки технического задания и проекта (этап 72) для летательного аппарата 70 и этап 74 закупки материалов. В ходе этих этапов использование слоистой конструкции 20, соответствующей настоящему изобретению, в летательном аппарате 70 может быть оговорено в технических условиях. В процессе производства летательного аппарата 70 осуществляются комплектование и предварительная сборка функциональных узлов (этап 76) и их интеграция в единую систему (этап 78). Способ, предлагаемый в настоящем изобретении, можно использовать на этапах 76 и 78 при производстве и сборке компонентов, включающих слоистую конструкцию 20, соответствующую настоящему изобретению. Затем осуществляются сертификация и поставка (этап 80) летательного аппарата 70 с целью ввода его в эксплуатацию (этап 82). В процессе эксплуатации летательного аппарата 70 осуществляются его плановое техническое обслуживание и текущий ремонт (этап 84, могущий также включать внесение конструктивных изменений, переоборудование, восстановительный ремонт и т.д.). Способ, предлагаемый в настоящем изобретении, можно использовать для изготовления слоистых конструкций, устанавливаемых на летательном аппарате в процессе планового технического обслуживания и текущего ремонта, осуществляемых на этапе 84.

Каждый из процессов, к которым относится методология 68, может быть выполнен системным интегратором, третьей стороной и/или оператором (например, эксплуатантом). В контексте настоящего описания системный интегратор может включать, без ограничений, любое число производителей летательных аппаратов и субподрядчиков по основным системам, третья сторона может включать, без ограничений, любое число продавцов, субподрядчиков и поставщиков, а в качестве оператора может выступать авиакомпания, лизинговая компания, воинская часть, сервисная организация и т.д.

Как показано на фиг.12, летательный аппарат 70, изготавливаемый на основе методологии 68, представленной в иллюстративном примере, может содержать планер 86 с рядом систем 94 и интерьер 90. Примеры систем 94 высокого уровня включают одну или более силовых установок 92, электрическую систему 94, гидравлическую систему 96 и систему жизнеобеспечения 98, а также любое число других систем. Хотя представленный пример относится к авиакосмической отрасли, принципиальные аспекты настоящего изобретения могут быть распространены и на другие отрасли, например морскую, автомобильную и строительную.

Системы и способы, представленные в настоящем описании, могут применяться на любом из упомянутых и других этапов производства, эксплуатации и обслуживания, охватываемых методологией 68. Например, компоненты или сборочные узлы, в которых используется предлагаемая в настоящем изобретении слоистая конструкция, могут изготавливаться на этапе 76 производства таким же образом, как компоненты и узлы, изготовленные в процессе эксплуатации летательного аппарата 70. Кроме того, один или более из описанных вариантов осуществления изобретения могут использоваться на этапах 76 и 78, благодаря чему, например, может быть существенно упрощена сборка или снижена стоимость летательного аппарата 70. Аналогичным образом, один или более из описанных вариантов осуществления изобретения или их комбинации могут использоваться, в качестве примера и без ограничений, в процессе эксплуатации летательного аппарата 70 для проведения планового технического обслуживания и текущего ремонта, осуществляемых на этапе 84.

Хотя в настоящем описании представлены конкретные примеры осуществления изобретения, следует иметь в виду, что эти примеры являются лишь иллюстративными и не несут в себе никаких ограничений, так что специалисты в данной области могут вносить в них различные изменения.

Изобретение относится к конструкционным композитным материалам и касается слоистой конструкции со структурой, задерживающей развитие нарушений целостности конструкции, и способа ее изготовления. Содержит легкий секционированный заполнитель, расположенный между многослойными композитными обшивками. Заполнитель состоит из секций, соединенных друг с другом на стыках со встроенными элементами, предназначенными для остановки развития нарушений целостности обшивок. Между заполнителем и каждой из обшивок предусмотрены задерживающие средства в виде композитных накладок, планок, охватывающих кромки секций заполнителя, в том числе участки, расположенные между заполнителем и каждой из обшивок. Изобретение позволяет уменьшить или остановить развитие нарушения целостности конструкции, повышает прочность заполнителя, его сопротивление развитию трещин, изломостойкость и обеспечивает общую способность слоистой конструкции выдерживать нагрузку. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Композитная слоистая конструкция (20), содержащая:
- первую и вторую многослойные композитные обшивки (24, 26),
- заполнитель (22), имеющий несколько секций (28), расположенных между первой и второй обшивками (24, 26),
- задерживающее средство (25), расположенное между заполнителем (22) и каждой из первой и второй обшивок (24, 26) и предназначенное для остановки развития нарушения целостности конструкции,
причем задерживающее средство (25) включает в себя композитную накладку (32), охватывающую кромки (37) каждой из секций (28) заполнителя и имеющую участок, расположенный между заполнителем (22) и каждой из первой и второй обшивок (24, 26).

2. Конструкция по п.1, в которой каждая из накладок (32) имеет в основном С-образное поперечное сечение и покрывает три стороны (33) одной из секций (28) заполнителя.

3. Конструкция по п.1 или 2, в которой секции (28) заполнителя соединены друг с другом вдоль их стыков по соответствующим кромкам (37), а задерживающее средство (25) включает в себя композитную накладку (32), охватывающую кромки (37) каждой из секций (28) заполнителя у стыков (30).

4. Конструкция по п.1 или 2, в которой задерживающее средство (25) включает в себя работающую на разрыв композитную планку (34), перекрывающую каждый из стыков (30) и расположенную между накладками (32) и соседней с ними первой или второй обшивками (24, 26).

5. Конструкция по п.1 или 2, в которой задерживающее средство (25) включает в себя слой (36) клея, соединяющего накладки (32) на стыках (30).

6. Конструкция по п.1 или 2, в которой задерживающее средство (25) включает в себя работающую на разрыв композитную планку (34), перекрывающую каждый из стыков (30).

7. Способ изготовления композитной слоистой конструкции, включающий:
- изготовление заполнителя (22) путем формирования стыков (30) между его несколькими секциями (28),
- размещение заполнителя (22) между первой и второй обшивками (24, 26), включая соединение заполнителя (22) с каждой из этих обшивок (24, 26),
- формирование структуры (25), задерживающей развитие нарушений целостности конструкции, между заполнителем (22) и по меньшей мере одной из обшивок (24, 26) вдоль каждого из стыков (30),
причем при формировании задерживающей структуры (25) на кромки (37) каждой из секций (28) заполнителя вдоль каждого из стыков (30) накладывают композитный элемент (32).

8. Способ по п.7, в котором на каждой из секций (28) заполнителя вдоль каждого из стыков формируют композитную накладку (32), расположенную по меньшей мере на части каждой из трех сторон (33) каждой из секций (28) заполнителя.

9. Способ по п.7 или 8, в котором при формировании задерживающей структуры (25) между накладкой (32) и по меньшей мере одной из обшивок (24, 26) помещают работающую на разрыв композитную планку (34).

10. Способ по п.7 или 8, в котором при формировании задерживающей структуры (25) наносят слой (36) клея между накладками (32) на соседних секциях (28) заполнителя.