刚性开放式复合面板的制作方法

本发明涉及一种开放式复合面板，特定来说旨在用于飞行器中的开放式复合面板。本发明还涉及一种包括此开放式面板的飞行器。

背景技术：

1、标准复合面板通常包括两个复合表层，所述两个复合表层组装于中间结构的两侧上，从而形成特别耐受弯曲应力的“夹层”结构。

2、复合表层通常包括嵌入于聚合物或树脂基质中的编织或非结构化的矿物纤维，例如碳或玻璃纤维。

3、中间结构用以将面板的表层组装在一起，且包括低密度多孔层，例如泡沫、蜂巢结构，或连接表层且在其之间形成平行或相交肋的内部分区。

4、开放式复合面板具有类似结构，但仅包括一个复合表层。这允许减少面板的成本且简化其制造，以及减少其质量，这对于航空应用是特别重要的。

5、实例应用可以是飞行器短舱反推器挡片、反推器格栅的一部分、用于一次空气流和二次空气流的加强面板等。

6、为了维持良好的抗弯刚度，此开放式面板通常包括由加强肋形成的结构，所述加强肋从复合表层的内部面延伸。这些肋可以在相同方向上定向或可以相交。

7、图1示出包括表层12和肋14的此开放式面板10的截面图。

8、表层12限定了“外部”面16和“内部”面18，肋14固定于所述内部面上。

9、然而此开放式面板10与具有两个表层的面板相比具有减少的刚性和抗弯性，且因此在应力或对外部面16的冲击期间经历更多变形。

10、此变形可以生成裂缝的外观或者一个或多个肋14的部分分离，这继而使它们的加强作用的有效性降低。另外，由于肋布置于面板10的内部面上且因此隐藏不可见，因此此损坏不可容易地检测到。

11、涉及肋的刚性的增加的技术方案在以下文献中提出：文献ep 2,367,681和us787,927，其建议在中空肋内部添加增强框架；以及文献us 8,403 263，其提出叠加两个肋，一个嵌套于另一个内部。这些方法因需要制造具有特定几何形状的肋而使面板的制造极大地复杂化。它们也显著增加面板的质量，这特别在航空应用中是不合意的。

技术实现思路

1、本发明旨在补救这些缺点，方法是提出一种开放式面板，其具有增加的抗弯刚度和较好的抗变形性，使得有可能显著减少面板的质量且简化其制造。

2、为此目的，本发明涉及一种开放式复合面板，其包括：

3、-复合表层，其具有内部面和外部面，

4、-多个加强肋，每个肋从表层的内部面延伸到与所述内部面相对的顶部，每个肋在相应延伸方向上延伸，

5、其特征在于所述多个肋包括至少一个增强肋，每个增强肋包括沿着增强肋的顶部延伸的至少一个细长加强部分，所述加强部分包括基本上在增强肋的延伸方向上延伸的纤维。

6、此面板具有通过加强部分增加的抗弯性，这使得面板的外部面上具有较好的耐冲击性。加强部分到面板的添加是简单的，且仅稍微增加面板的总质量。

7、“基本上在一方向上延伸”应理解成意指与此方向形成小于10°的角度，优选地小于5°。

8、加强部分的纤维可以是长纤维，具有比肋的宽度大至少5倍且可以达到肋的总长度的平均长度。

9、加强部分的纤维可以是具有高杨氏模量的纤维，其具有的平均弹性模量对于玻璃纤维为约70,000mpa，且对于碳纤维在235,000mpa与550,000mpa之间。

10、加强部分是刚性的，特定来说意指其具有的弹性刚度大于或等于构成肋的材料的弹性刚度。

11、加强部分可以由包括嵌入于基质中的纤维的复合材料制成。

12、纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉尔纤维或其它类型的纤维。

13、基质可以是热固性类型，例如选自环氧树脂或聚双马来酰亚胺树脂的系列，或可以是热塑性类型，例如选自聚醚醚酮的系列。

14、加强部分可以在肋的整个长度上方延伸，或在肋的仅一部分上方延伸。

15、优选地，加强部分在肋的长度的至少50％上方延伸。

16、增强肋可以在表层的表面上方以直线方式延伸，或以蛇形方式延伸。

17、增强肋可以在至少两个不同的延伸方向上延伸，在其之间形成15°与165°之间的角度且相交。

18、所述角度可以在45°与135°之间。

19、若干增强肋可以接合，从而形成y形连接或t形连接。它们也可以相交以形成15°到90°的角度。

20、此特征极大地增加面板的刚度和抗性。

21、对于每个增强肋，在垂直于延伸方向的平面中的加强部分的纤维的横截面的面积可以大于或等于表层纤维的在垂直于所述延伸方向的平面中的横截面的面积的5％，所述表层纤维基本上在所述延伸方向上延伸且位于表层的在增强肋的两个相邻肋之间的部分中。

22、此特征给予加强部分显著的抗弯刚度，以便进一步加强肋且增强面板。

23、对于每个增强肋，在垂直于延伸方向的平面中的加强部分的纤维的横截面的面积可以大于或等于表层纤维的在垂直于所述延伸方向的平面中的横截面的面积的10％，所述表层纤维基本上在所述延伸方向上延伸且位于表层的在增强肋的两个相邻肋之间的部分中。

24、增强肋的相邻肋是最接近于所述增强肋且平行于所述增强肋延伸的肋。

25、在垂直于延伸方向的平面中的每个加强部分的横截面可以具有椭圆形、矩形或三角形形状。

26、面板可以包括覆盖增强肋中的一个的至少一个附接元件，每个附接元件具有在增强肋的延伸方向上的细长形状和u形横截面，所述附接元件附接到加强部分且附接到肋的侧部。

27、附接元件可以通过胶合附接到加强部分且附接到肋的侧部。

28、此特征增加了加强部分到肋的顶部的附接的强度。

29、每个附接元件可以包括相交和/或无序的纤维。

30、此特征给出附接元件在所有方向上的良好抗撕裂性。

31、增强肋中的至少一个可以沿着表层的横向边缘延伸。

32、增强肋中的一个可以沿着表层的每个横向边缘延伸。

33、沿着表层的横向边缘延伸的增强肋中的每一个可以包括前述类型的加强元件。

34、这些特征使得有可能在增强边缘处增加面板的刚度，这改善了面板整体的机械阻力。

35、加强部分可以在肋的顶部上方在沿厚度方向与表层相对的侧部处延伸。

36、除促进加强部分的附接之外，此特征还改善了肋的抗拆卸性。

37、加强部分可以在肋的侧部的外部。

38、加强部分可以例如通过胶合附接到顶部的外表面。

39、此特征允许加强部分的简单附接。

40、加强部分可以由有机基质复合材料构成。

41、针对关于结构面板的应用，此特征给予加强部分令人满意的刚度和机械强度。

42、加强部分可以通过所述基质附接到肋的顶部，所述基质渗透顶部且在其硬化的同时允许附接。

43、此特征简化了肋的组装且确保了肋的顶部与加强部分之间的紧密连接。

44、本发明还涉及一种包括前述类型的开放式面板的飞行器。

45、所述飞行器可以是飞机。