СТРУКТУРА САМОЛЕТА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫСОКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ К ОТТЯГИВАНИЮ КОМПОЗИТНОГО СТРИНГЕРА Российский патент 2020 года по МПК B29C70/34 

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 предпочтительном 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 проходит вдоль длины композитного удлиненного элемента. Множество композитных структур выполнено с возможностью повышать, способность композитного удлиненного элемента противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от структуры.

В другом предпочтительном 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 проходит 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 проходит 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 предпочтительном варианте осуществления предусмотрен способ для повышения устойчивости к оттягиванию композитного удлиненного элемента. Самолет работает. В ответ на работу самолета, генерируются силы, направленные на оттягивание композитного удлиненного элемента от структуры, прикрепленной к боковой стороне композитного удлиненного элемента. Канал проходит вдоль длины композитного удлиненного элемента на стороне композитного элемента, прикрепленного к структуре. Способность композитного удлиненного элемента противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от структуры, повышается при использовании множества композитных структур в канале. Количество композитных структур устанавливают так, чтобы прикреплять участок стороны композитного удлиненного элемента к структуре.

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 предпочтительных вариантов осуществления, представлены в приложенной формуле изобретения. Однако предпочтительные варианты осуществления так же, как и предпочтительный способ использования, их дополнительные цели и свойства будут лучше всего понятны со ссылкой на следующее подробное описание предпочтительного 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 предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг. 2 представлена иллюстрация самолета, в котором может быть осуществлен предпочтительный вариант осуществления;

на фиг. 3 представлена иллюстрация структурной системы в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг. 4 представлена иллюстрация вида в перспективе структурной системы в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг. 5 представлена иллюстрация вида в поперечном сечении структурной системы в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг. 6 представлена иллюстрация армирующего элемента в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг. 7 представлена иллюстрация таблицы значений для характеристик композитных слоев в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг. 8 представлена иллюстрация таблицы значений для характеристик композитных слоев в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг. 9 представлена иллюстрация структурной системы крыла в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг. 10 представлена иллюстрация структурной системы крыла в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг. 11-14 представлены иллюстрации структурной системы во время разных этапов формирования структурной системы в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг. 15-17 представлены иллюстрации панелей, из которых композитные структуры для армирующих элементов сформированы в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг. 18 представлена иллюстрация блок-схемы последовательности операций процесса для повышения устойчивости к оттяжке композитного удлиненного элемента в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг. 19 представлена иллюстрация блок-схемы последовательности операций процесса для формирования структурной системы в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления; и

на фиг. 20 представлена иллюстрация блок-схемы последовательности операций процесса для формирования структуры наполнителя в соответствии с предпочтительным 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 предпочтительным 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 предпочтительный 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 предпочтительные 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 112 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 112 и/или техническое обслуживание 114 самолета 200 по фиг. 1. Использование множества разных предпочтительных вариантов осуществления может, по существу, ускорять сборку и/или уменьшать стоимость самолета 200.

В разных предпочтительных вариантах осуществления распознают и учитывают множество разных моментов. Например, в разных предпочтительных 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, проходящем вдоль длины стрингера или удлиненного элемента другого типа.

В разных предпочтительных вариантах осуществления распознают и учитывают, что в настоящее время эти армирующие элементы разработаны для упрощения производства стрингеров. В разных предпочтительных 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 предпочтительных 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 предпочтительные 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 предпочтительных вариантах осуществления распознают и учитывают, что предпочтительный вариант осуществления может применяться к любому типу удлиненного элемента, имеющего основание, в котором присутствует армирующий элемент.

В одном предпочтительном 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 проходит 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.

Далее, со ссылкой на фиг. 3 будет описана иллюстрация структурной системы, в соответствии с предпочтительным 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 проходит 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, проходит 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 предпочтительный 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 предпочтительного 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 предпочтительным 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 проходит 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 предпочтительным 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 предпочтительным 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 вершинным 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 предпочтительным 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 предпочтительным 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 предпочтительным 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 предпочтительным 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 предпочтительным 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 предпочтительным 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 блок-схемы последовательности операций процесса для повышения устойчивости к оттягиванию для композитного удлиненного элемента, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. Процесс, показанный на фиг. 18, может быть воплощен для повышения устойчивости к оттягиванию для композитного объекта удлиненного элемента 302 на фиг. 3.

Процесс начинается с началом работы самолета (операция 1800). В частности, во время операции 1800, 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 1802), этот процесс после этого заканчивается. Эти силы направлены в направлении, по существу, перпендикулярном поверхности структуры. В этом иллюстративном примере канал проходит 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.

Далее, на фиг. 19, представлена иллюстрация блок-схемы последовательности операций процесса, для формирования структурной системы, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. Процесс, представленный на фиг. 19, может быть воплощен для формирования структурной системы 300 на фиг. 3.

Процесс начинается путем укладки слоев для композитного удлиненного элемента (операция 1900). 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 1902). Операция 1902 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, проходящий вдоль длины композитного удлиненного элемента, присутствует на стороне, выполненной с возможностью закрепления на структуре.

После этого процесс помещает множество композитных структур в канале (операция 1904). 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 1906).

Например, в операции 1906, 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 1908), после чего процесс заканчивается.

Далее, на фиг. 20, представлена иллюстрация блок-схемы последовательности операций процесса для формирования структуры наполнителя, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. Процесс, представленный на фиг. 20, 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 2000). Композитная структура предназначена для структуры наполнителя, которую помещают в канале композитного удлиненного элемента. Композитные слои для композитной структуры затем уплотняют для формирования панели (операция 2002). 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 2004). В ходе операции 2004, разрезы могут быть выполнены под углами, выбранными для формирования композитной структуры, имеющей размер и форму, 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 2006). Если дополнительные композитные структуры не нужны, в процессе определяют, была ли сформирована больше чем одна композитная структура для структуры наполнителя (операция 2008). 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 2010), после чего процесс заканчивается. Во время операции 2010, 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 2006, если дополнительные композитные структуры необходимы для структуры наполнителя, процесс возвращается к операции 2000, 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 предпочтительном 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 предпочтительного 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 предпочтительных вариантах осуществления предусматривают стрингер с повышенной устойчивостью противостоять силам, которые могут оттягивать стрингер от другой структуры, к которой прикреплен стрингер. В одном предпочтительном 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 проходит 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.

Таким образом, разные предпочтительные 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.

В одном варианте осуществления раскрыта структурная система для самолета, включающая в себя композитный элемент, имеющий секцию основания и вертикальную секцию, в которой вертикальная секция проходит от секции основания в направлении, по существу, перпендикулярном секции основания для формирования Т-образной формы.

В одном варианте вертикальная секция встречается с секцией основания в первом местоположении вертикальной секции и втором местоположении вертикальной секции, в котором у первого местоположения есть первая изогнутая форма, и у второго местоположения есть вторая изогнутая форма, в которой первая изогнутая форма и вторая изогнутая форма имеют, по существу, одинаковый радиус.

В одном дополнительном варианте канал сформирован между первым местоположением и вторым местоположением и проходит вдоль длины композитного элемента; и в котором композитный элемент имеет первый модуль Юнга. В еще одном, другом варианте осуществления, структура наполнителя включает в себя сегменты, выполненные с возможностью соответствия форме канала, и в которой сегменты имеют второй модуль Юнга, который находится в пределах требуемого диапазона от первого модуля Юнга. Кроме того, композитный элемент может иметь первый коэффициент теплового расширения, и структура наполнителя имеет второй коэффициент теплового расширения, который, по существу, равен первому коэффициенту теплового расширения.

В одном варианте осуществления раскрыто устройство, которое включает в себя композитный удлиненный элемент, имеющий сторону, выполненную с возможностью закрепления на структуре, канал на стороне, проходящей вдоль длины композитного удлиненного элемента, и множество композитных структур, выполненных с возможностью размещения в канале, и выполненных с возможностью прикрепления участка стороны композитного удлиненного элемента к структуре.

В одном варианте осуществления множество композитных структур может быть выполнено с возможностью повышения способности композитного удлиненного элемента противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от структуры. В еще одном, другом варианте множество композитных структур имеют первое количество характеристик, которое, по существу, соответствует второму количеству характеристик для композитного удлиненного элемента таким образом, что повышается способность композитного удлиненного элемента противостоять силам, которые оттягивают композитный удлиненный элемент от структуры.

В другом варианте количество композитных структур содержит слои, имеющие конфигурацию, которая приводит к получению значения первого модуля Юнга для множества композитных структур, которое находится в пределах требуемого диапазона от значения второго модуля Юнга для композитного удлиненного элемента.

В еще одном, другом варианте, композитный удлиненный элемент и структура расположены на платформе, выбранной из одной из мобильной платформы, стационарной платформы, наземной структуры, надводной структуры, космической структуры, самолета, надводного корабля, танка, транспортного средства для перевозки персонала, поезда, космического корабля, космической станции, спутника, подводной лодки, автомобиля, электростанции, моста, плотины, производственного объекта и здания. В одном варианте осуществления композитный удлиненный элемент выбирают из одного из стрингера и элемента жесткости.

Описание разных предпочтительных 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 предпочтительные варианты осуществления могут обеспечивать разные свойства по сравнению с другими предпочтительными 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.

Изобретение относится к структурной системе для самолета и к способу повышения способности противостоять оттягиванию композитного удлиненного элемента во время работы самолета. Система содержит композитный удлиненный элемент, канал и множество композитных структур. Композитный удлиненный элемент выполнен на стороне для крепления к структуре. Канал находится на стороне удлиненного элемента и проходит вдоль длины композитного удлиненного элемента. Множество композитных структур выполнено с возможностью размещения в канале и прикрепления к участку 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. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Структурная система для самолета, содержащая:

композитный удлиненный элемент (302), имеющий сторону, выполненную с возможностью ее закрепления на поверхности (337) структуры (306);

канал (332) на стороне, проходящей вдоль длины композитного удлиненного элемента (302); и

множество композитных структур (304), выполненных с возможностью размещения в канале (332) и выполненных с возможностью закрепления участка стороны композитного удлиненного элемента (302) на структуре (306), причем композитная структура (306) в множестве композитных структур (304) содержит слои (2204), имеющие различную ориентацию (2210) выбранную для повышения способности (356) композитного удлиненного элемента (302) противостоять силам (358), которые оттягивают композитный удлиненный элемент (302) от структуры (306), множество композитных структур (304) имеет форму (316), которая по существу соответствует форме (316) канала (332), и множество композитных структур имеет верхний сегмент, выполненный с возможностью контакта с вершинным участком первой стенки и второй стенки канала.

2. Структурная система по п. 1, в которой множество композитных структур (304) содержит:

первую композитную структуру; и

вторую композитную структуру, причем первая композитная структура имеет первую форму (1816), которая симметрична второй форме (1818) второй композитной структуры.

3. Структурная система по п. 1, в которой множество композитных структур (304) имеет коэффициент теплового расширения Юнга, который по существу соответствует коэффициенту теплового расширения Юнга композитного удлиненного элемента (302) таким образом, что повышается способность (356) композитного удлиненного элемента (302) противостоять силам, которые оттягивают удлиненный композитный элемент (302) от структуры (306).

4. Структурная система по п. 1, в которой композитная структура (306) имеет группы (2214) слоев (2204), которые уложены с формированием композитной структуры (306).

5. Структурная система по п. 4, в которой группа (2218) в группах (2214) слоев (2204) имеет первый слой (2220), в котором первые волокна в первом слое (2220) расположены под углом около 0 градусов по отношению к оси (357), проходящей через композитный удлиненный элемент (302), и второй слой (2222), в котором вторые волокна во втором слое (2222) расположены под углом, выбранным из одного из около 45 градусов по отношению к оси (357), проходящей через композитный удлиненный элемент (302), и около 90 градусов по отношению к оси (357), проходящей через композитный удлиненный элемент (302).

6. Структурная система по п. 4, в которой группа (2218) в группах (2214) слоев (2204) содержит по меньшей мере два слоя и в которой слой в группе (2218) в группах (2214) слоев (2204) содержит волокна, расположенные под углом, выбранным из одного из первого угла, составляющего около 0 градусов по отношению к оси (357), проходящей через композитный удлиненный элемент (302), и второго угла, находящегося в диапазоне между около 45 градусов и около 50 градусов по отношению к оси (357), проходящей через композитный удлиненный элемент (302).

7. Структурная система по п. 4, в которой слой в группе (2218) в группах (2214) слоев (2204) не имеет волокон, расположенных под углом около 90 градусов по отношению к оси (357), проходящей через удлиненный композитный элемент (302).

8. Структурная система по п. 1, в которой композитный удлиненный элемент (302) имеет:

первую секцию (320); и

вторую секцию (322), расположенную по существу перпендикулярно первой секции (320), в которой вторая секция (322) встречается с первой секцией (320) в первом местоположении (321) второй секции (322), имеющей первую изогнутую форму (324) с первым радиусом (326), и второе местоположение (323) второй секции (322), имеющей вторую изогнутую форму (328) со вторым радиусом (330), в котором первый радиус (326) и второй радиус (330) по существу равны и в котором первая секция (320) и вторая секция (322) расположены относительно друг друга таким образом, что формируется канал (332) между первым местоположением (321) и вторым местоположением (323).

9. Структурная система по п. 1, в которой композитный удлиненный элемент (302) выбран из одного из стрингера и элемента жесткости.

10. Структурная система по п. 1, в которой композитный удлиненный элемент (302) представляет собой стрингер, сторона стрингера представляет собой первую сторону (334), структура (306) представляет собой панель наружной обшивки, прикрепленную к первой стороне (334) стрингера, и ребро прикреплено ко второй стороне (331) стрингера, которая по существу противоположна первой стороне (334).

11. Способ повышения способности (356) противостоять оттягиванию композитного удлиненного элемента (302) во время работы самолета (301), согласно которому

генерируют силы (358), которые направлены на оттягивание композитного удлиненного элемента (302) от структуры (306), прикрепленной к стороне удлиненного композитного элемента (302) во время работы самолета (301), в котором канал (332) проходит вдоль длины композитного удлиненного элемента (302) на стороне композитного удлиненного элемента (302), прикрепленной к структуре (306), и множество композитных структур (304) в канале (332), в котором композитная структура (306) в множестве композитных структур (304) содержит слои (2204), имеющие различную ориентацию (2210), выбранную таким образом, чтобы повысить способность (356) композитного удлиненного элемента (302) противостоять силам (358), которые оттягивают композитный удлиненный элемент (302) от структуры (306), причем множество композитных структур имеют верхний сегмент, выполненный с возможностью контакта с вершинным участком первой стенки и второй стенки канала.

12. Способ по п. 11, в котором работа самолета (301) содержит

работу самолета (301) таким образом, при котором давление прикладывается к композитному удлиненному элементу (302) и структуре (306), прикрепленной к стороне композитного удлиненного элемента (302), в котором давление приводит к образованию сил (358).

13. Способ по п. 12, в котором силы (358) приложены в направлении, по существу перпендикулярном поверхности (337) структуры (306).

14. Способ по п. 11, в котором генерирование сил (358), направленных на отвод композитного удлиненного элемента (302) от структуры (306) в ответ на работу самолета (301) содержит

генерирование сил (358), направленных на оттягивание композитного удлиненного элемента (302) от структуры (306) во время работы самолета (301) таким образом, что формируется растягивающая нагрузка в местоположении, где композитный удлиненный элемент (302) прикреплен к структуре (306).