專利名稱：用于制造一族飛機機翼和其它復合結(jié)構的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及用于制造飛機機翼的方法和系統(tǒng)，更具體地說，涉及用于制造一族飛機機翼的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
噴氣運輸飛機的制造商通常研發(fā)成族的飛機，這些成族的飛機是從最初的基本模型衍生而來的。這種方式通過使用通用部件和組件來降低制造和研發(fā)成本。通常，由于乘客容量的增長，這些衍生機型的運行可以更加經(jīng)濟，更加獲利。
雖然乘客容量的增大大部分是通過延長機身來實現(xiàn)的，但是，在某些情況下，通過增大機翼面積來增大乘客容量(和/或燃油容量，貨物容量，等)也是很有利的。然而，傳統(tǒng)的飛機機翼結(jié)構不易于通過修改來增大機翼面積。這是令人遺憾的，因為事實上，增大機翼比增大機身更能提供更大的飛機尺寸選擇(即，總重量)范圍。
傳統(tǒng)噴氣運輸機機翼的主要結(jié)構通常是由鋁和其它金屬制成的。這種類型的結(jié)構需要大量的勞力來制造專用于特定機型的定制部件，由于許多構件基本上是手工制作的。從而也就造成對于特定機型而言，這些部件的裝配也通常是唯一的。這些因素使得難以在初始機型的基礎上經(jīng)濟地研發(fā)出一族機翼。

發(fā)明內(nèi)容
本概述只是為讀者提供理解上的方便，它并不是要限制本發(fā)明，本發(fā)明是由權利要求來限定的。
本發(fā)明總體上涉及一種用于制造復合結(jié)構的方法和系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于制造飛機的復合結(jié)構的方法和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明一個方面的用于制造復合層壓板的工具組件包括由可移動支撐系統(tǒng)攜載的工具盤。所述工具盤具有工具表面，所述工具表面構造成能支撐一層或多層纖維加強樹脂材料。工具表面限定出纖維加強樹脂材料的外部模制線(OML)。可移動支撐系統(tǒng)構造成能對來自控制器的信號做出響應，以便針對不同的層壓板自動改變工具表面的形狀和改變外部模制線。在一個實施例中，可移動支撐系統(tǒng)包括多個伸縮驅(qū)動件，這些伸縮驅(qū)動件可操作地與工具盤相連。每個伸縮驅(qū)動件都能沿中軸線進行伸長和收縮，以便改變工具表面的形狀。
根據(jù)本發(fā)明另一個方面構造的飛機機翼包括多個在第一機翼外殼和第二機翼外殼之間延伸的機翼肋條。第一機翼外殼可由纖維加強樹脂材料制成，并且可包括多個鄰近第一內(nèi)表面定位的第一肋條槽。第二機翼外殼也可由纖維加強樹脂材料制成，并且可包括多個鄰近第二內(nèi)表面定位的第二肋條槽。在本發(fā)明的這個方面，在第一和第二外殼之間延伸的每根機翼肋條包括接收在其中一個第一肋條槽內(nèi)的第一部分和接收在對置的其中一個第二肋條槽內(nèi)的第二部分。
在一個實施例中，第一機翼外殼還可包括橫向于所述多個第一肋條槽延伸的第一翼梁槽，第二機翼外殼還可包括橫向于所述多個第二肋條槽延伸的第二翼梁槽。在本實施例中，飛機機翼還可包括在第一和第二機翼外殼之間延伸的翼梁，并且所述翼梁具有接收在所述第一翼梁槽內(nèi)的第一部分和接收在所述第二翼梁槽內(nèi)的第二部分。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面的制造飛機機翼的方法包括提供具有工具表面的機翼外殼工具和通過將纖維加強樹脂材料的第一部分定位在工具表面上為第一機翼制造第一外殼。所述方法還包括使纖維加強樹脂材料的第一部分固化從而形成第一機翼外殼以及在固化之后從機翼外殼工具上取下第一機翼外殼。所述方法還額外包括通過以下步驟為第二機翼制造第二機翼外殼，即通過將纖維加強樹脂材料的第二部分定位在工具表面上，并且使纖維加強樹脂材料的第二部分固化從而形成第二機翼外殼。在本發(fā)明的這個方面，第一機翼外殼具有第一梢部，所述第一梢部與第一根部間隔開第一跨度距離的距離，第二機翼外殼具有第二梢部，所述第二梢部與第二根部間隔開第二跨度距離的距離，所述第二跨度距離小于第一跨度距離。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例構造的機翼外殼工具組件的部分立體示意圖；圖2A-2D是一系列放大的剖面圖，表示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例用于將機翼肋條連接至機翼外殼上的方法的各個階段；圖3A和3B是放大的剖面圖，表示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例用于將翼梁連接到機翼外殼上的方法的各個階段；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例構造的一部分機翼箱組件的立體示意圖。
具體實施例方式
下面將描述基于初始翼型來制造一族飛機機翼的方法和系統(tǒng)。這些機翼可用于一族不同的飛機，例如一族噴氣運輸飛機。這些機翼可在許多不同的尺寸方面改變，包括機翼面積、機翼跨度、機翼形狀、曲折等。在下面的描述中，描述了一些特定的細節(jié)，以便能徹底地理解本發(fā)明的各種實施例。然而，為了避免使本發(fā)明的各個實施例的描述不必要地模糊不清，對于那些通常與飛機和飛機機翼相關聯(lián)的已知結(jié)構和系統(tǒng)，下面將不進行描述。
在附圖中所表示出來的許多細節(jié)、尺寸、角度和其它特征只是本發(fā)明特定實施例的解釋性描述。因此，其它實施例可以具有其它細節(jié)、尺寸、角度和特征，這均未脫離本發(fā)明的構思或范圍。此外，本發(fā)明的其它實施例在沒有下面所描述的若干細節(jié)的情況下也能被實施。
在圖中，相同的附圖標記表示相同或至少總體相似的元件。為了便于對任何具體元件進行描述，任何附圖標記的最重要的一位或多位數(shù)字用于針對元件首次被引入的附圖。例如，元件110是參照圖1首次被引入和描述的。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例構造的機翼外殼工具組件100(“工具組件100”)的局部立體示意圖。該工具組件100可包括工具盤120，該工具盤具有工具表面122，該工具表面形成復合外殼140的外部模制線(OML)。工具盤120可由鎳鋼合金(不脹鋼)或本領域公知的其它適合材料制成。在圖示實施例中，工具表面122形成翼梁箱下部外殼的外部模制線。具體地說，在這個實施例中，工具表面122具有在一族機翼中最大機翼的翼梁箱的固定錐度或梯形平臺。然而，在其它實施例中，工具表面122可具有用于形成飛機的其它外殼和/或其它面板以及其它結(jié)構的形狀。例如，像下面將要更詳細描述的那樣，在另一個實施例中，可以利用與工具組件100在結(jié)構和功能方面至少總體相似的第二工具組件(圖中未示)來形成翼梁箱的對應的上部外殼。
圖示實施例中的工具盤120由可移動支撐系統(tǒng)126支撐。在圖示實施例中，可移動支撐系統(tǒng)126包括多個伸縮驅(qū)動件124(分別表示成驅(qū)動件124a-i)，這些伸縮驅(qū)動件從基底結(jié)構1]10向上延伸。每個驅(qū)動件124可操作地與工具盤120相連，并且能根據(jù)來自控制器130(圖1示意性所示)的信號進行伸長和收縮，以便根據(jù)需要來改變工具表面122的曲率?？刂破?30可包括處理器132，該處理器根據(jù)存儲在內(nèi)存134上的計算機可讀指令將信號傳送給驅(qū)動件124。計算機可讀指令可包括與一族飛機機翼的不同機翼外殼構造相對應的一個或多個程序?？刂破?30還可包括用戶界面136(例如，鍵盤，鍵座，指示裝置等)，用于接收使用者的特定機翼外殼程序的選擇。
在一個實施例中，復合外殼140可利用工具組件100按下述方式制造。首先，使用者(圖中未示)操作控制器130上的用戶界面136，以便選擇期望的機翼外殼構造。例如，使用者可選擇一種與特定族的機翼中的最大機翼相對應的機翼外殼構造。處理器132根據(jù)存儲在內(nèi)存134上的程序，對這種選擇做出響應，將一組相應的信號傳送至驅(qū)動件124。驅(qū)動件124對這些信號做出響應，按照需要分別伸長和/或收縮，以便將工具表面122移動成與特定機翼選擇相關的形狀。更具體地說，驅(qū)動件124根據(jù)需要伸長或收縮，以便針對特定的機翼選擇提供具有正確曲度、曲折(twist)、角度等的工具表面122。
然后，自動鋪帶機170或本領域已知的其它適合裝置將纖維加強樹脂材料施加到工具表面122以形成復合外殼140。纖維加強樹脂可包括石墨/環(huán)氧樹脂和/或其它在制造結(jié)構部件過程中常用的復合材料，例如包括玻璃、碳和/或攜載在環(huán)氧樹脂、乙烯基酯或聚酯熱固塑料的聚合基中的芳族聚酰胺纖維。鋪帶機170按照與使用者所選擇的特定類型的機翼外殼相應的預定層數(shù)、預定模式和方向來施加纖維加強樹脂材料。然而，在其它實施例中，鋪帶機170可以被省去，并且可以手工地將復合材料施加到工具表面122上。
一旦將復合外殼140的纖維加強樹脂材料施加到工具表面122，就可以在多個肋條建造區(qū)域150(分別表示成肋條建造區(qū)域150a-i)中，將纖維加強樹脂材料的附加部分(例如復合帶)施加到復合外殼140的頂部。類似地，可以沿前翼梁建造區(qū)域152和后翼梁建造區(qū)域154將附加的纖維加強樹脂材料施加到復合外殼140上。在各塊纖維加強樹脂材料施加到工具表面122之后，復合鋪層可被撤出，并在適合的真空袋系統(tǒng)(圖中未示)下壓縮以固化。在這個方面，基底結(jié)構110可包括許多滾輪112，以便該鋪層能容易地滾入烤爐、高壓鍋或其它適合的固化站內(nèi)。正如下面更詳細描述的那樣，在固化之后，就可以對后翼梁建造區(qū)域154、前翼梁建造區(qū)域152和肋條建造區(qū)域150進行機加工或拋光，以便有利于將后翼梁160、前翼梁158和多個肋條156a-i(圖1中的虛線所示)連接至機翼外殼140。
對于圖示實施例中的伸縮驅(qū)動件124，可以采用各種類型的驅(qū)動件。例如，在一個實施例中，驅(qū)動件124可以是液壓驅(qū)動的。在另一個實施例中，驅(qū)動件124可以是氣動的。在另一個實施例中，驅(qū)動件124可以是機械方式和/或電方式驅(qū)動的。驅(qū)動件124可包括定位傳感器(圖中未示)，以便測量伸長/收縮長度。驅(qū)動件124還可包括球窩接頭(圖中未示)，以便與工具盤120相連接。這種接頭可允許工具盤120旋轉(zhuǎn)，以便適應工具表面122的移動。此外，本領域普通技術人員會知道，在其它一些實施例中，可移動支撐系統(tǒng)126可利用其它的變形裝置來改變工具表面122的形狀。例如，這些裝置可包括機械驅(qū)動螺桿、剪式千斤頂、氣動囊系統(tǒng)、電磁驅(qū)動器、伺服馬達、齒輪齒條系統(tǒng)等。
上述實施例的一個特征在于它能被用于制造一族飛機的一系列不同的機翼外殼。例如，當制造特定族中的最大的機翼箱的外殼時，可以從根部146至梢部144將纖維加強樹脂材料施加到整個工具表面122上。然而，對于較小的機翼而言，纖維加強樹脂材料只需被施加到與較小機翼箱相對應的那部分工具表面122上。例如，在一個實施例中，可以通過將纖維加強樹脂材料只施加到從第一弦線141延伸到梢部144的那部分工具表面122上，來制造較小的機翼外殼。在另一實施例中，可以通過將纖維加強樹脂材料只施加到從根部146延伸到第二弦線142的那部分工具表面122上，來制造更小的機翼外殼。利用單一工具組件制造一族不同機翼外殼的優(yōu)點在于它能顯著減小加工成本。
上述實施例的另一個特征在于，可移動支撐系統(tǒng)126能夠被控制器130自動激活，以改變工具表面122的形狀(例如，曲度、曲折、角度等)，從而適應正在被建造的特定類型的機翼。例如，當正在建造較大的機翼時，控制器130能夠促使驅(qū)動件124根據(jù)需要伸長和/或收縮，以便給予工具表面122以希望的形狀，該形狀為合成機翼提供了有利的空氣動力特性(例如，低拖曳)。當正在制造較小的機翼時，控制器130能夠使較小機翼的工具表面122的形狀最優(yōu)化。例如，較小的機翼與較大的機翼相比需要較小的曲折。
另外，由于除了例如包括結(jié)構的、動力的、和/或燃料荷載在內(nèi)的空氣動力學因素以外的原因，控制器130也可被編程成能改變工具表面122。因此，工具組件100的另一優(yōu)點在于，它可用于使一系列機翼外殼具有相同的、或幾乎相同的平面形狀，但是具有不同的曲度、曲折、和/或其它尺寸特性。
在類似于參照圖1的上述實施例的另一實施例中，驅(qū)動件124可以是“被動的”裝置，其通過例如復合材料鋪設器170來伸長和/或收縮，以便將工具表面122移動成預先編程的形狀。在這個實施例中，材料鋪設器170可包括一頭部(圖中未示)，該頭部可釋放地連接到選定的驅(qū)動件上，且根據(jù)需要使驅(qū)動件伸長或收縮，以便向工具表面提供希望的輪廓。一旦處于適當位置，驅(qū)動件能夠自己夾住，以便保持工具表面122的形狀。
圖2A-2D是沿圖1中的線2A-2A剖開的一系列放大的剖面圖。這些圖表示出了用于在圖1中所示的每個肋條建造區(qū)域150中形成自定位(self-jigging)肋條底座260(圖2C)的方法的各個階段。首先參照圖2A，該圖表示出了在共同固化處理期間，在結(jié)合到復合外殼140之后的肋條建造區(qū)域150b。如圖2B所示，建造區(qū)域150b的第一側(cè)部262a和第二側(cè)部262b在固化之后被去除(例如，通過計算機數(shù)字控制(CNC)銑床)，以使建造區(qū)域150b具有錐形剖面。在其它實施例中，肋條底座260可具有其它的剖面形狀，這取決于各種結(jié)構因素和/或成本因素。接下去，如圖2C所示，在建造區(qū)域150b中機加工或以其它方式形成插槽或槽264。然后，如圖2D所示，在機翼箱結(jié)構組裝期間，將機翼肋條156b的下部插入到槽264中并結(jié)合到肋條底座260上。
圖3A-3B是沿圖1中的線3A-3A的放大剖面圖。這些圖表示出了用于在圖1的前翼梁建造區(qū)域152中形成自定位翼梁底座360(圖3B)的方法的各個階段。這種方法至少大體上類似于上述的用于形成機翼肋條底座260的方法。例如，圖3A表示出了在共同固化處理期間，在結(jié)合到機翼外殼140之后的前翼梁建造區(qū)域152。接下去，參照圖3B，第一側(cè)部362a和第二側(cè)部362b可從前翼梁建造區(qū)域152處去除，以使翼梁底座360具有錐形剖面。然后，可在前翼梁建造區(qū)域152中機加工或以其它方式形成插槽或翼梁槽364，以便容納前翼梁158的下邊緣。
參照圖2A-3B描述的實施例的一個特征在于，控制器130(或相關控制器)除了控制驅(qū)動件124之外，還能夠?qū)︿佋O復合材料和/或在建造區(qū)域形成插槽的設備進行控制。對纖維加強樹脂材料的施加進行控制的系統(tǒng)被編程成能夠處理由于機翼尺寸的變化而引起的任何希望地幾何形狀變化。此外，可以使用不同的軟件程序來根據(jù)需要改變不同位置的板層鋪疊，以便處理不同的荷載問題。在前述方式中，從機翼的一個尺寸轉(zhuǎn)換為另一個尺寸，或從一個飛機模型轉(zhuǎn)換為另一個飛機模型，只需執(zhí)行存儲在控制器130的內(nèi)存134上的新軟件程序。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例構造的機翼箱結(jié)構480的根部的分解立體示意圖。在這個實施例中，前翼梁158、后翼梁160和機翼肋條156憑借著上述的翼梁底座360和肋條底座260，被準確地定位并結(jié)合到下部機翼外殼140上。至少在結(jié)構和功能方面大體上類似于下部機翼外殼140的上部機翼外殼440可以類似的方式定位并結(jié)合到前翼梁158、后翼梁160和機翼肋條156，從而完成機翼箱結(jié)構480。
上述的肋條底座和翼梁底座的一個特征在于，它們可被用作自定位結(jié)構，從而在機翼箱構造期間，分別對肋條和翼梁進行自動定位。這種特征能夠大大地縮短制造機翼的時間。此外，在一個實施例中，對于給定族的機翼中一個或多個機翼，肋條和/或翼梁的位置能保持不變。利用公共的肋條和翼梁位置能夠大大地減少該族機翼所需的不同部件的數(shù)量。
在從一個機翼模型轉(zhuǎn)變成另一個機翼模型的過程中肋條位置不得不改變的情況下，相同的基本工具加工可被用于翼梁箱外殼和底座，但是，對于特定模型，可改變由控制器130(圖1)執(zhí)行的程序，以便反映新的肋條位置和其它的變化。具體地說，在這個特定實施例中，對于新的肋條位置，建造過程沒有任何區(qū)別，且不需要新的工具加工?？蛇x地是，另一種方法是將肋條放置在所述族機翼中的每個機翼的每個預期位置，并且將每根肋條的強度調(diào)節(jié)成適合在建造下的特定模型的荷載。以這種方式，所述族中的較小機翼的典型肋條可變成該族機翼中的較大機翼的發(fā)動機肋條。同樣地，較小機翼的起落架肋條可變成較大機翼部件的典型肋條。在每個特定例子中調(diào)整每根肋條的強度可確保每個機翼的總重量至少接近最優(yōu)化。
在上述方法和系統(tǒng)的一個實施例中，工具組件100可用于形成下部機翼箱外殼，并且類似的工具可用于形成相應的上部機翼箱外殼。在這個特定實施例的一個方面中，工具組件的尺寸被加工成能用于特定族的最大預期的機翼。然后，通過將纖維加強樹脂材料(也就是，復合材料)鋪設在基本工具的受限區(qū)域上面，來建造較小的機翼。
在一個實施例中，對于一族飛機中的最重的飛機，可首先設計出最大的機翼和機身的結(jié)合，并且從這個大的基線導出較小的變量。這種方法能夠確保在機身和/或機翼中為燃料和其它的容納艙提供足夠的容量。以所述族的最大機翼數(shù)量開始且確保它具有足夠的燃料容量，可有助于確保每個較小的族成員也具有足夠的燃料容量。對于飛機族的每個成員而言，很可能的是，起落架相對于機翼的位置可能不得不改變。內(nèi)側(cè)和外側(cè)位置的改變，以及前部和后部的改變都很可能并且會造成特定肋條的荷載隨模型而不同。為了適應荷載的變化，對特定的荷載需要設計用于特定模型的齒輪肋條。此外，一般肋條可以被放置在全族成員的所有預期的齒輪肋條位置，但是，對于特定的荷載需要，厚度和其它結(jié)構特征可以被制造成唯一的。相同的方法可用于適應各種發(fā)動機尺寸和機翼上的位置。
權利要求
1.一種用于制造飛機的復合層壓板的工具組件，所述工具組件包括工具盤，所述工具盤具有構造成能支撐布置在其上的一層或多層纖維加強樹脂材料的工具表面，所述工具表面限定出飛機層壓板的外部模制線；可移動支撐系統(tǒng)，所述可移動支撐系統(tǒng)可操作地與工具盤相連；和控制器，所述控制器可操作地與可移動支撐系統(tǒng)連接，其中，可移動支撐系統(tǒng)構造成能對來自控制器的信號做出響應，以便自動將工具表面的形狀從第一形狀改變成與第一形狀不同的第二形狀。
2.根據(jù)權利要求1所述的工具組件，其中，可移動支撐系統(tǒng)包括至少一個驅(qū)動件，所述驅(qū)動件可操作地與工具盤相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的工具組件，其中，可移動支撐系統(tǒng)包括至少一個驅(qū)動件，所述驅(qū)動件可操作地與工具盤相連，并且其中，所述至少一個驅(qū)動件是可電操作、可液壓操作、或可氣動操作中的至少一種，以便改變工具表面的形狀。
4.根據(jù)權利要求1所述的工具組件，其中，可移動支撐系統(tǒng)包括多個伸縮驅(qū)動件，所述伸縮驅(qū)動件可操作地與工具盤相連，并且其中，每個伸縮驅(qū)動件都能沿中軸線進行伸長和收縮，以便改變工具表面的形狀。
5.根據(jù)權利要求1所述的工具組件，其中，所述工具表面包括凹入部分，所述凹入部分構造成能支撐用于飛機機翼外殼的一層或多層纖維加強樹脂材料。
6.根據(jù)權利要求1所述的工具組件，其中，所述工具表面構造成能支撐用于飛機機翼外殼的一層或多層纖維加強樹脂材料，并且其中，可移動支撐系統(tǒng)構造成能對來自控制器的信號做出響應，以便自動將工具表面的形狀從第一構造改變成第二構造，其中在第一構造中，機翼外殼具有第一曲度，在第二構造中，機翼外殼具有不同于第一曲度的第二曲度。
7.根據(jù)權利要求1所述的工具組件，還包括攜載可移動支撐系統(tǒng)的基底結(jié)構，其中，基底結(jié)構包括用于將工具盤移入和移出固化站的多個滾輪。
8.根據(jù)權利要求1所述的工具組件，其中，所述工具表面包括具有梯形外形的凹入部分，其構造成能支撐用于飛機機翼外殼的一層或多層纖維加強樹脂材料，其中，可移動支撐系統(tǒng)包括多個伸縮驅(qū)動件，所述伸縮驅(qū)動件能對來自控制器的信號做出響應，以便自動將工具表面的曲度從第一曲度改變成不同于第一曲度的第二曲度，并且其中，工具組件還包括攜載可移動支撐系統(tǒng)的基底結(jié)構，其中，基底結(jié)構包括用于將工具盤移入和移出固化站的多個滾輪。
9.根據(jù)權利要求1所述的工具組件，還包括復合材料鋪設器，所述鋪設器構造成能自動將纖維加強樹脂材料施加到第一模式和第二模式中的工具表面上，所述第一模式對應于第一機翼，所述第二模式對應于小于第一機翼的第二機翼。
10.根據(jù)權利要求1所述的工具組件，還包括復合材料鋪設器，所述鋪設器可操作地與控制器相連接，其中，復合材料鋪設器構造成能對來自控制器的信號做出響應，以便自動將纖維加強樹脂材料施加到第一模式和第二模式中的工具表面上，所述第一模式對應于第一機翼，所述第二模式對應于小于第一機翼的第二機翼。
11.一種飛機機翼外殼工具組件包括工具盤，所述工具盤具有構造成能支撐用于飛機機翼外殼的一層或多層纖維加強樹脂材料的工具表面，所述工具表面限定出機翼外殼的外部模制線；和至少一個驅(qū)動件，所述驅(qū)動件可操作地與工具盤相連，其中，驅(qū)動件可自動移動，以便改變工具表面的形狀并改變機翼外殼的外部模制線。
12.根據(jù)權利要求11所述的機翼外殼工具組件，其中，所述至少一個驅(qū)動件是可電操作、可液壓操作、或可氣動操作中的至少一種，以便改變工具表面的形狀。
13.根據(jù)權利要求11所述的機翼外殼工具組件，其中，所述至少一個驅(qū)動件包括多個伸縮驅(qū)動件，所述伸縮驅(qū)動件可操作地與工具盤相連，并且其中，每個伸縮驅(qū)動件都能沿中軸線進行伸長和收縮，以便改變工具表面的形狀。
14.根據(jù)權利要求11所述的機翼外殼工具組件，其中，所述工具表面包括具有梯形外形的凹入部分，其構造成能支撐用于形成機翼箱外殼的一層或多層纖維加強樹脂材料。
15.根據(jù)權利要求11所述的機翼外殼工具組件，還包括支撐所述至少一個驅(qū)動件的可移動基底，其中，可移動基底配備有一個或多個滾輪，以便于工具盤移入和移出固化站。
16.根據(jù)權利要求11所述的機翼外殼工具組件，還包括控制器，所述控制器可操作地與所述至少一個驅(qū)動件相連，其中，所述至少一個驅(qū)動件構造成能對來自控制器的信號做出響應，以便自動將工具表面的形狀從第一形狀改變成不同于第一形狀的第二形狀。
17.根據(jù)權利要求11所述的機翼外殼工具組件，還包括控制器，所述控制器可操作地與所述至少一個驅(qū)動件相連，其中，控制器構造成能響應于存儲在計算機可讀介質(zhì)上的計算機可讀指令自動改變所述至少一個驅(qū)動件的長度。
18.根據(jù)權利要求11所述的機翼外殼工具組件，還包括控制器，所述控制器可操作地與所述至少一個驅(qū)動件相連，其中，所述至少一個驅(qū)動件構造成能對來自控制器的第一信號做出響應，以便自動將工具表面的形狀從第一形狀改變成不同于第一形狀的第二形狀；和可操作地與控制器相連接的復合材料鋪設器，其中，復合材料鋪設器構造成能對來自控制器的第二信號做出響應，以便自動將纖維加強樹脂材料施加到第一模式和第二模式中的工具表面上，所述第一模式對應于第一形狀，所述第二模式對應于第二形狀。
19.根據(jù)權利要求11所述的機翼外殼工具組件，其中，所述工具盤是第一工具盤，所述第一工具盤具有用于制造下部機翼外殼的第一工具表面，其中，所述至少一個驅(qū)動件是第一驅(qū)動件，并且其中，所述工具組件還包括第二工具盤，所述第二工具盤具有第二工具表面，所述第二工具表面構造成能支撐用于上部機翼外殼的一層或多層纖維加強樹脂材料，所述第二工具表面限定出上部機翼外殼的外部模制線；和至少一個第二驅(qū)動件，所述第二驅(qū)動件可操作地與第二工具盤相連，其中，第二驅(qū)動件可自動移動，以便改變第二工具表面的形狀并改變上部機翼外殼的外部模制線。
20.一種飛機機翼，包括由纖維加強樹脂材料形成的第一機翼外殼，第一機翼外殼具有多個鄰近第一內(nèi)表面定位的第一肋條槽；由纖維加強樹脂材料形成的第二機翼外殼，第二機翼外殼具有多個鄰近第二內(nèi)表面定位的第二肋條槽；和多個在第一和第二機翼外殼之間延伸的機翼肋條，其中，每根機翼肋條包括接收在其中一個第一肋條槽內(nèi)的第一部分和接收在對置的其中一個第二肋條槽內(nèi)的第二部分。
21.根據(jù)權利要求20所述的飛機機翼，其中，第一機翼外殼還包括橫向于所述多個第一肋條槽延伸的第一翼梁槽，其中，第二機翼外殼還包括橫向于所述多個第二肋條槽延伸的第二翼梁槽，并且其中，飛機機翼還包括在第一和第二機翼外殼之間延伸的翼梁，其中，翼梁包括容納于第一翼梁槽內(nèi)的第一部分和容納于第二翼梁槽內(nèi)的第二部分。
22.根據(jù)權利要求20所述的飛機機翼，其中，第一機翼外殼還包括多個建造區(qū)域，所述建造區(qū)域由結(jié)合到第一內(nèi)表面上的纖維加強樹脂材料構成，并且其中，每個第一肋條槽形成在相應的其中一個建造區(qū)域中。
23.根據(jù)權利要求20所述的飛機機翼，其中，第一機翼外殼還包括多個建造區(qū)域，所述建造區(qū)域由在共同固化處理期間結(jié)合到第一內(nèi)表面上的纖維加強樹脂材料構成，并且其中，每個第一肋條槽包括機加工在相應的其中一個建造區(qū)域中的矩形插槽。
24.根據(jù)權利要求20所述的飛機機翼其中，第一機翼外殼還包括多個第一建造區(qū)域，所述第一建造區(qū)域由結(jié)合到第一內(nèi)表面上的纖維加強樹脂材料構成；其中，每個第一肋條槽形成在相應的其中一個第一建造區(qū)域中；其中，第二機翼外殼還包括多個第二建造區(qū)域，所述第二建造區(qū)域由結(jié)合到第二內(nèi)表面上的纖維加強樹脂材料構成；其中，每個第二肋條槽形成在對應的其中一個第二建造區(qū)域中。
25.根據(jù)權利要求20所述的飛機機翼其中，第一機翼外殼還包括多個第一建造區(qū)域，所述第一建造區(qū)域由結(jié)合到第一內(nèi)表面上的纖維加強樹脂材料構成；其中，每個第一肋條槽形成在對應的其中一個第一建造區(qū)域中；其中，第二機翼外殼還包括多個第二建造區(qū)域，所述第二建造區(qū)域由結(jié)合到第二內(nèi)表面上的纖維加強樹脂材料構成；其中，每個第二肋條槽形成在相應的其中一個第二建造區(qū)域中；其中，第一機翼外殼還包括第三建造區(qū)域，所述第三建造區(qū)域由結(jié)合到第一內(nèi)表面上的纖維加強樹脂材料構成；其中，第一翼梁槽形成在第三建造區(qū)域中，橫向于第一肋條槽延伸；其中，第二機翼外殼還包括第四建造區(qū)域，所述第四建造區(qū)域由結(jié)合到第二內(nèi)表面上的纖維加強樹脂材料構成；其中，第二翼梁槽形成在第四建造區(qū)域中，橫向于第二肋條槽延伸；以及其中，飛機機翼還包括在第一和第二機翼外殼之間橫向于機翼肋條延伸的翼梁，其中，翼梁包括容納于第一翼梁槽內(nèi)的第一翼梁部分和容納于第二翼梁槽內(nèi)的第二翼梁部分。
26.一種制造飛機機翼的方法，所述方法包括提供機翼外殼工具，所述機翼外殼工具具有工具表面，所述工具表面構造成能支撐布置在其上的一層或多層纖維加強樹脂材料，所述工具表面限定出纖維加強樹脂材料的外部模制線；通過下述步驟為第一機翼制造第一外殼將纖維加強樹脂材料的第一部分定位在工具表面上；使纖維加強樹脂材料的第一部分固化以形成第一機翼外殼；從機翼外殼工具上取下第一機翼外殼，其中，第一機翼外殼具有第一梢部，所述第一梢部與第一根部間隔開第一跨度距離的距離；通過下述步驟為第二機翼制造第二外殼將纖維加強樹脂材料的第二部分定位在工具表面上；使纖維加強樹脂材料的第二部分固化以形成第二機翼外殼，其中，第二機翼外殼具有第二梢部，所述第二梢部與第二根部間隔開第二跨度距離的距離，所述第二跨度距離小于第一跨度距離。
27.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中，將纖維加強樹脂材料的第一部分定位在工具表面上包括使纖維加強樹脂材料的第一部分在工具表面的整個長度上延伸，并且其中，將纖維加強樹脂材料的第二部分定位在工具表面上包括使纖維加強樹脂材料的第二部分在工具表面的部分長度上延伸。
28.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中，將纖維加強樹脂材料的第一部分定位在工具表面上包括使纖維加強樹脂材料的第一部分在工具表面上從機翼梢部區(qū)域到機翼根部區(qū)域的整個長度上延伸，并且其中，將纖維加強樹脂材料的第二部分定位在工具表面上包括使纖維加強樹脂材料的第二部分在工具表面上從機翼梢部區(qū)域至不到機翼根部區(qū)域的部分長度上延伸。
29.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中，第一機翼外殼具有第一形狀，并且其中，為第二機翼制造第二外殼還包括改變工具表面的形狀，從而第二機翼具有不同于第一形狀的第二形狀。
30.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中，第一機翼外殼具有第一曲度，并且其中，為第二機翼制造第二外殼還包括改變工具表面的形狀，從而第二機翼具有不同于第一曲度的第二曲度。
31.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中，第一機翼外殼具有第一曲折，并且其中，為第二機翼制造第二外殼還包括改變工具表面的形狀，從而第二機翼具有不同于第一曲折的第二曲折。
32.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中，為第一機翼制造第一外殼還包括自動對可操作地與工具表面相連的多個驅(qū)動件進行控制，以使工具表面形成第一形狀，并且其中，為第二機翼制造第二外殼還包括自動對所述多個驅(qū)動件進行控制，以使工具表面形成不同于第一形狀的第二形狀。
33.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中，為第一機翼制造第一外殼還包括在第一機翼外殼中形成多個第一肋條槽，其中，每個第一肋條槽構造成能容納一部分相應的第一肋條；和其中，為第二機翼制造第二外殼還包括在第二機翼外殼中在相對于工具表面的與第一機翼外殼中的第一肋條槽相同的位置中形成多個第二肋條槽，其中，每個第二肋條槽構造成能容納一部分相應的第二肋條。
34.一種為一族不同的飛機機翼制造機翼外殼的方法，所述方法包括提供機翼外殼工具，所述機翼外殼工具具有順從工具表面，所述工具表面構造成能支撐布置在其上的一層或多層纖維加強樹脂材料，所述工具表面限定出纖維加強樹脂材料的外部模制線；通過以下步驟為第一機翼制造第一外殼將纖維加強樹脂材料的第一部分定位在工具表面的第一部分上；使纖維加強樹脂材料的第一部分固化以形成第一機翼外殼；和從機翼外殼工具上取下第一機翼外殼，其中，第一機翼外殼具有第一梢部，所述第一梢部與第一根部間隔開第一跨度距離的距離；通過以下步驟為第二機翼制造第二外殼改變工具表面的形狀；將纖維加強樹脂材料的第二部分定位在工具表面的第二部分上，其中，工具表面的第二部分不同于工具表面的第一部分；和使纖維加強樹脂材料的第二部分固化以形成第二機翼外殼，其中，第二機翼外殼具有第二梢部，所述第二梢部與第二根部間隔開第二跨度距離的距離，所述第二跨度距離小于第一跨度距離。
35.根據(jù)權利要求34所述的方法，其中，改變工具表面的形狀包括響應于來自計算機程序的指令自動改變工具表面的形狀。
36.根據(jù)權利要求34所述的方法，其中，改變工具表面的形狀包括響應于來自計算機程序的指令使可操作地與工具表面相連的一個或多個驅(qū)動件自動伸長。
37.根據(jù)權利要求34所述的方法其中，將纖維加強樹脂材料的第一部分定位在工具表面的第一部分上包括響應于來自第一計算機程序的指令自動將纖維加強樹脂材料定位在工具表面上；其中，改變工具表面的形狀包括響應于來自第二計算機程序的指令自動改變工具表面的形狀。
38.根據(jù)權利要求34所述的方法，其中，將纖維加強樹脂材料的第一部分定位在工具表面上包括使纖維加強樹脂材料的第一部分在工具表面上從機翼梢部區(qū)域到機翼根部區(qū)域的整個長度上延伸，并且其中，將纖維加強樹脂材料的第二部分定位在工具表面上包括使纖維加強樹脂材料的第二部分在工具表面上從機翼梢部區(qū)域至不到機翼根部區(qū)域的部分長度上延伸。
39.根據(jù)權利要求34所述的方法，其中，第一機翼外殼具有第一曲度，并且其中，為第二機翼制造第二外殼還包括改變工具表面的形狀，從而第二機翼具有不同于第一曲度的第二曲度。
40.根據(jù)權利要求34所述的方法，其中，第一機翼外殼具有第一曲折，并且其中，為第二機翼制造第二外殼還包括改變工具表面的形狀，從而第二機翼具有不同于第一曲折的第二曲折。
41.根據(jù)權利要求34所述的方法，其中，為第一機翼制造第一外殼還包括在第一機翼外殼中形成多個第一肋條槽，其中，每個第一肋條槽構造成能容納一部分相應的第一肋條；其中，為第二機翼制造第二外殼還包括在第二機翼外殼中在相對于工具表面的與第一機翼外殼中的第一肋條槽相同的位置中形成多個第二肋條槽，其中，每個第二肋條槽構造成能容納一部分相應的第二肋條。
42.根據(jù)權利要求34所述的方法，其中，提供具有順從工具表面的機翼外殼工具包括提供具有梯形外形的工具表面。
43.一種用于制造復合層壓板的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括工具盤，所述工具盤具有第一形狀的工具表面；當工具表面處于第一形狀時，用于將纖維加強樹脂材料的第一部分施加到工具表面上的裝置；用于自動將工具表面的形狀從第一形狀改變成不同于第一形狀的第二形狀的裝置；當工具表面處于第二形狀時，用于將纖維加強樹脂材料的第二部分施加到工具表面上裝置。
44.根據(jù)權利要求43所述的系統(tǒng)，其中，所述用于將纖維加強樹脂材料的第一部分施加到工具表面的裝置包括用于自動將纖維加強樹脂材料的第一部分施加到工具表面的第一部分上的裝置，其中，所述用于將纖維加強樹脂材料的第二部分施加到工具表面的裝置包括用于自動將纖維加強樹脂材料的第二部分施加到工具表面的第二部分的裝置，并且其中，工具表面的第二部分具有與工具表面的第一部分不同的形狀。
45.根據(jù)權利要求43所述的系統(tǒng)，其中，所述用于自動改變工具表面形狀的裝置包括多個伸縮驅(qū)動件。
46.根據(jù)權利要求43所述的系統(tǒng)，其中，所述用于自動改變工具表面形狀的裝置包括計算機程序。
47.根據(jù)權利要求43所述的系統(tǒng)，還包括用于使纖維加強樹脂材料的第一部分固化以形成具有第一外部模制線的第一機翼外殼的裝置；用于從工具表面上取下纖維加強樹脂材料的經(jīng)固化的第一部分的裝置；用于使纖維加強樹脂材料的第二部分固化以形成具有第二外部模制線的第二機翼外殼的裝置，所述第二外部模制線不同于第一外部模制線。
48.根據(jù)權利要求43所述的系統(tǒng)，還包括與工具盤相連接用于將所述工具盤移動至固化站中的滾輪裝置；和用于使纖維加強樹脂材料的第一部分在固經(jīng)站中固化的裝置。
全文摘要
本申請公開了一種用于制造復合飛機機翼和其它結(jié)構的方法和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于制造復合層壓板的工具組件包括由可移動支撐系統(tǒng)攜載的工具盤。工具盤包括構造成能支撐纖維加強樹脂材料并限定出纖維加強樹脂材料的外部模制線(OML)的工具表面?？梢苿又蜗到y(tǒng)構造成能對來自控制器的信號做出響應，以便自動改變工具表面的形狀并改變完工部分的外部模制線，從而適應特定的應用。在一個實施例中，可移動支撐系統(tǒng)包括多個可操作地與工具盤相連的伸縮驅(qū)動件。
文檔編號B29L31/30GK1982040SQ200610063920
公開日2007年6月20日 申請日期2006年11月1日 優(yōu)先權日2005年11月1日
發(fā)明者艾倫·K·普里查德, 維克托·K·斯圖爾, 約瑟夫·R·奧利瓦多蒂 申請人:波音公司