整体式复合结构的制作方法

本公开总体上涉及复合材料制造，并且更具体地涉及包括圆顶部分和圆柱形部分的复合结构的形成。

背景技术：

1、减轻重量是存储、制造或运输不同结构的问题。例如，期望减少诸如燃料箱的飞行器部件的重量。为了减轻诸如压力罐的部件的重量，可能期望由复合材料制造部件。

2、复合材料是通过组合两种或更多种功能组分产生的坚固、轻质材料。例如，复合材料可以包括结合在聚合物树脂基质中的增强纤维。纤维可以采取单向带、织布或织物或编织物的形式。复合材料的机械性质和其他材料性质对于一些实施方案可为合意的。例如，复合材料的浮力对于潜水应用可能更理想。

3、因此，期望具有考虑到上述问题中的至少一些以及其他可能的问题的方法和装置。

技术实现思路

1、本公开的实施方式提供一种铺设整体式复合结构的方法。使用多个导片(rosette)将多个圆顶层片铺设在心轴的圆形端部上。使用独立于多个导片的叠层导片将多个圆柱形层片铺设在心轴的圆柱形表面上。形成过渡区域，过渡区域包括通过改变多个圆顶层片的长度和多个圆柱形层片的长度而在多个圆顶层片和多个圆柱形层片之间的接头。

2、本公开的另一个实施方式提供了一种整体式复合结构。该整体式复合结构包括：圆顶部分，该圆顶部分包括使用多个导片铺设的多组层片；圆柱形部分，该圆柱形部分与独立于多个导片的叠层导片铺设；以及圆顶部分和圆柱形部分之间的过渡区域，该过渡区域通过改变圆顶部分的多个圆顶层片的长度和改变圆柱形部分的多个圆柱形层片的长度而形成。

3、本公开的另一实施方式提供一种铺设复合结构的方法。多个圆顶层片铺设在心轴的圆形端部上。铺设所述多个圆顶层片包括：使用第一导片以零度纤维角度将第一组层片铺设在心轴的圆形端部上；使用与第一导片偏移的第二导片以零度纤维角度将第二组层片铺设在心轴的圆形端部上；以及使用与第一导片和第二导片两者偏移的第三导片以零度纤维角度将第三组层片铺设在心轴的圆形端部上。将多个圆柱形层片铺设在心轴的圆柱形表面上以与多个圆顶层片接触。改变多个圆顶层片和多个圆柱形层片的长度以在多个圆顶层片和多个圆柱形层片之间形成接头。

4、特征和功能可以在本公开的各种实施方式中独立地实现，或者可以在其他实施方式中组合，其中，可以参考以下描述和附图看到进一步的细节。

技术特征：

1.一种铺设整体式(104)复合结构(102、202)的方法(800)，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法(800)，其中，铺设所述多个圆顶层片(108、216)包括：铺设(806)多组层片(109)，其中，所述多组层片(109)中的每组层片(138、140、142、144、146、148)是根据所述多个导片(110、308、408、508)中的相应导片(126、128、130、132、134、136)以零度纤维角度(ref#)来铺设的。

3.根据权利要求1所述的方法(800)，其中，铺设所述多个圆顶层片(108、216)中的每个圆顶层片(ref#)包括：铺设(808)多个交替路径(123、304、404、504)，其中，所述多个交替路径(123、304、404、504)中的每个路径(ref#)包括多个丝束(122、306、406、506)。

4.根据权利要求1所述的方法(800)，其中，形成所述过渡区域(184、208)包括：完全在所述心轴(118、210)的所述圆形端部(116、212)上形成(810)所述接头(186)。

5.根据权利要求1所述的方法(800)，其中，形成所述过渡区域(184、208)包括：交替地铺设(812)所述多个圆顶层片(108、216)和所述多个圆柱形层片(168、218)，以形成所述接头(186)。

6.根据权利要求1所述的方法(800)，其中，所述多个导片(110、308、408、508)包括(814)至少四个导片(164、126、128、130、132)。

7.根据权利要求1所述的方法(800)，所述方法还包括：

8.根据权利要求1所述的方法(800)，所述方法还包括：

9.根据权利要求1所述的方法(800)，其中，铺设所述多个圆柱形层片(168、218)包括：在铺设所述多个圆柱形层片(168、218)期间旋转(818)所述心轴(118、210)。

10.一种整体式(104)复合结构(102、202)，所述整体式(104)复合结构(102、202)包括：

11.根据权利要求10所述的整体式(104)复合结构(102、202)，其中，所述整体式(104)复合结构(102、202)具有半舱形状，所述半舱形状包括通过接合部(193)接合的帽(191)和主体(195)；其中，所述帽(191)包括所述圆顶部分(106、204)、所述过渡区域(184、208)、以及所述圆柱形部分(112、206)的边缘；并且其中，所述主体(195)是由所述圆柱形部分(112、206)形成的。

12.根据权利要求10所述的整体式(104)复合结构(102、202)，其中，所述过渡区域(184、208)包括由交替地铺设的多组圆柱形层片(170、172、174、176、178、180)和多组圆顶层片(138、140、142、144、146、148)形成的双嵌接头。

13.根据权利要求10所述的整体式(104)复合结构(102、202)，其中，所述圆顶部分(106、204)包括一定数量的纤维角度(150、152、154、156、158、160)，所述纤维角度的数量等于所述多个导片(110、308、408、508)中的导片的数量(164)。

14.根据权利要求10所述的整体式(104)复合结构(102、202)，其中，所述圆顶部分(106、204)的纤维角度(150、152、154、156、158、160)彼此大致相等地偏移。

15.根据权利要求10所述的整体式(104)复合结构(102、202)，其中，所述多个导片(110、308、408、508)包括至少四个导片。

16.根据权利要求10所述的整体式(104)复合结构(102、202)，其中，所述圆顶部分(106、204)的纤维角度间隙(135)小于45度。

17.一种铺设复合结构(102、202)的方法(900)，所述方法包括：

18.根据权利要求17所述的方法(900)，其中，所述接头(186)完全形成在所述心轴(118、210)的所述圆形端部(116、212)上。

19.根据权利要求17所述的方法(900)，其中，铺设所述多个圆柱形层片(168、218)包括：交替地铺设(914)多组圆柱形层片(170、172、174、176、178、180)和多组圆顶层片(138、140、142、144、146、148)，以在所述多个圆顶层片(108、216)与所述多个圆柱形层片(168、218)之间形成接头(186)。

20.根据权利要求17所述的方法(900)，其中，铺设所述多个圆顶层片(108、216)中的每个圆顶层片包括：铺设(916)多个交替路径(123、304、404、504)，其中，所述多个交替路径(123、304、404、504)中的每个路径包括多个丝束(122、306、406、506)。

技术总结
本申请涉及整体式复合结构。提出了一种整体式复合结构和形成方法。一种铺设整体式复合结构的方法，包括：使用多个导片将多个圆顶层片铺设在心轴的圆形端部上；使用独立于多个导片的叠层导片将多个圆柱形层片铺设在心轴的圆柱形表面上；以及通过改变多个圆顶层片的长度和多个圆柱形层片的长度来形成过渡区域，该过渡区域包括多个圆顶层片和多个圆柱形层片之间的接头。

技术研发人员：J·戈德堡,T·温弗里,B·A·约翰逊,A·W·布鲁姆-席贝尔
受保护的技术使用者：波音公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/24