柔性材料传送设备、柔性真空压实设备、旋转材料传送组件及相关方法
【技术领域】
[0001]本公开基本针对用于传送和/或压实复合材料装料的系统和方法，尤其涉及利用柔性基板传送和/或压实复合材料装料的系统和方法。
【背景技术】
[0002]历史上，铺层心轴上的复合结构的构造和/或总成是一系列处理，这些处理涉及:在铺层心轴的表面顺序形成多个支撑结构，诸如纵梁和/或间隔件；之后将复合材料纤维的连续或者至少大致连续的长度绕铺层心轴的表面以形成复合结构的表皮。该定位可以通过将复合材料纤维的长度包绕在铺层心轴的表面上实现，诸如通过相对于分配复合材料纤维长度的铺层头旋转铺层心轴来进行，和/或通过相对于铺层心轴移动铺层头来进行。
[0003]通常，支撑结构由多个复合材料板层或者复合材料层(诸如预渍料坯(或者预浸渍)材料)形成，多层中的每层可以独立施加和/或顺序施加至铺层心轴的表面。类似地，表皮典型地包括多个层，多层中的每层独立施加和/或顺序施加至铺层心轴的表面。
[0004]复合结构越来越大越来越复杂，对于用于飞机机身的复合材料圆筒组件来说就可能是这种情况，执行以上描述的系列处理所需的时间很多。此外，用于大型和/或复杂复合结构的铺层心轴的成本也很高。因而，需要可以用来组装复合结构的改进的材料传送设备、真空压实设备和/或真空卡盘。
【发明内容】
[0005]提供了柔性材料传送设备、包括柔性材料传送设备的柔性真空压实设备、包括柔性真空压实设备的柔性真空卡盘，以及包括这些的系统和方法。柔性材料传送设备包括柔性基板，柔性基板构造为选择性地以及反复地在收起构型以及展开构型之间变换。柔性基板限定了材料接触表面，材料接触表面构造为接触复合材料装料以及以选择性地以及操作地附接至复合材料装料。柔性基板进一步限定了多个固位导管，固位导管至少局部由材料接触表面限定并且构造为具有施加在其上的固位真空。柔性材料传送设备进一步包括固位歧管，固位歧管提供了多个固位导管以及真空源之间的流体连通。
[0006]在一些实施例中，柔性基板包括第一壁、第二壁以及在第一壁和第二壁之间延伸的多个细长腹板以限定多个细长通道。在一些实施例中，固位歧管至少局部由多个细长通道限定。在一些实施例中，柔性材料传送设备进一步包括悬挂结构，其操作地附接至柔性基板。在一些实施例中，悬挂结构形成固位歧管的一部分。
[0007]在一些实施例中，柔性真空压实设备包括至少局部由材料接触表面限定的多个抽空导管。在一些实施例中，柔性真空压实设备包括密封结构，其构造为形成柔性基板以及铺层心轴的支撑表面之间的流体密封，支撑表面构造为接收复合材料装料。在一些实施例中，柔性真空压实设备进一步包括提供了多个抽空导管和真空源之间的流体连通的抽空歧管。在一些实施例中，抽空歧管至少局部由多个细长通道限定。在一些实施例中，悬挂结构形成抽空歧管的一部分。
【附图说明】
[0008]图1是飞行器的示例性非排他实施例，其包括可以使用根据本公开的系统和方法形成的复合结构。
[0009]图2是机身圆筒的示例性非排他实施例，其包括可以使用根据本公开的系统和方法形成的复合结构。
[0010]图3是根据本公开的柔性材料传送设备的示例性非排他实施例的示意图。
[0011]图4是根据本公开的系统和方法可以利用的柔性基板的示例性非排他实施例的示意图。
[0012]图5是根据本公开的柔性材料传送设备的简略示意但仍是示例性非排他实施例，其可以形成根据本公开的柔性真空压实设备的一部分。
[0013]图6是沿着线6-6截取的图5的柔性材料传送设备的示意截面图。
[0014]图7是根据本公开的第一处理流的示例性非排他实施例的示意图，其可以用来限定复合结构。
[0015]图8是第一处理流的另一不意图。
[0016]图9是第一处理流的另一不意图。
[0017]图10是第一处理流的另一示意图。
[0018]图11是第一处理流的另一不意图。
[0019]图12是第一处理流的另一示意图。
[0020]图13是根据本公开的旋转材料传送组件处于收起构型的简略示意但仍是示例性非排他实施例。
[0021]图14是图13的旋转材料传送组件处于展开构型的示例性非排他实施例的示意图。
[0022]图15是图13、14的旋转材料传送组件的示意俯视图。
[0023]图16是根据本公开的第二处理流的示例性非排他实施例的示意图，可以用来限定复合结构。
[0024]图17是第二处理流的另一不意图。
[0025]图18是第二处理流的另一示意图。
[0026]图19是第一■处理流的另一不意图。
[0027]图20是第二处理流的另一示意图。
[0028]图21是第一■处理流的另一不意图。
[0029]图22是第二处理流的另一示意图。
[0030]图23是根据本公开的双侧旋转材料传送组件处于收起构型的简略示意但仍是示例性非排他实施例。
[0031]图24是图23的双侧旋转材料传送组件的一部分的示意图。
[0032]图25是图示根据本公开的组装以及压实复合结构的方法的流程图。
[0033]图26是飞行器生产以及维护方法的流程图。
[0034]图27是飞行器的框图。
【具体实施方式】
[0035]图1至图24提供了根据本公开的复合结构800、复合结构制造组件20、柔性材料传送设备100、柔性真空压实设备90、旋转材料传送组件80和/或其部件的示例性非排他实施例。用作类似或者至少大致类似目的的元件在每个图1至图24中标以类似标记，不再参考每个图1至图24详细讨论这些元件。类似地，不是所有元件都在每个图1至图24中标出，但是可以为了一致性而在这里使用其关联的附图标记。这里参考一个或多个图1至图24讨论的元件、部件和/或特征可以包括和/或利用在图1至图24的任何图中，这并不超出本公开的范围。
[0036]总之，能够包括在给定(即，具体)实施方式中的元件以实线图示，而对于给定实施方式来说任选的元件以虚线图示。但是，以实线图示的元件并不是所有实施方式都必需的，特定实施方式可以省略以实线图示的元件，这并不超出本公开的范围。
[0037]图1是飞行器700的示例性非排他实施例，其包括可以使用根据本公开的系统和方法形成的复合结构800，图2是机身圆筒730的示例性非排他实施例，其可以形成飞行器700的一部分并且包括复合结构800。飞行器700和/或其复合结构800可以包括多个表皮段790，这些表皮段790可以形成、覆盖和/或是飞行器700的任何合适部分的外表面。如更清楚图示于图2的，飞行器700还可以包括多个纵梁770，多个纵梁770与多个框架780一起可以支撑表皮段790的内表面792。多个填充料760可以在框架780与内表面792之间延伸，并且可以形成复合结构800的一部分。
[0038]这在本公开的范围内:飞行器700的任何合适部分可以由复合结构800形成和/或是复合结构800。作为示例性非排他实施例，复合结构800可以形成飞行器700的机体710、机身720、机身圆筒730、翼740和/或稳定器750，或者形成它们的一部分。
[0039]图3是根据本公开的柔性材料传送设备100的示例性非排他实施例的示意图，其可以形成根据本公开的复合结构制造组件20、旋转材料传送组件80和/或柔性真空压实设备90的一部分，和/或包括在根据本公开的复合结构制造组件20、旋转材料传送组件80和/或柔性真空压实设备90中。复合结构制造组件20可以包括和/或利用旋转材料传送组件80、柔性真空压实设备90和/或柔性材料传送设备100，其示例性非排他实施例公开于2012年12月4日提交的美国专利申请N0.13/693,887。
[0040]如这里更详细讨论的，柔性材料传送设备100可以构造为选择性地以及操作地附接至复合材料装料810以允许和/或利于传送或者移位复合材料装料810。柔性材料传送设备100这里还可以称为设备100和/或材料传送设备100，其包括柔性基板110以及固位歧管140。材料传送设备100和/或其柔性基板110限定了构造为接触复合材料装料810的材料接触表面114，还可以限定背面116，背面116可以与材料接触表面114相反。柔性基板110被选择或者构造为选择性地以及反复地在收起构型104(如图3所示的)和展开构型108(如图7图示的)之间变换，在收起构型104中，柔性基板可以是平面的或者至少大致平面的，在展开构型108中，柔性基板可能不是平面的。
[0041]此外，柔性基板110限定了多个固位导管126，多个固位导管126至少局部由材料接触表面114限定，固位歧管140可以构建和/或构造为提供固位导管126和真空源150之间的流体连通以选择性地生成固位导管126内的固位真空。当固位真空施加至固位导管126而使复合材料装料810接收在材料接触表面114上时，设备100可以构造为保持材料接触表面114上的复合材料装料810 (诸如借助由于施加固位真空至固位导管126而在复合材料装料810上生成的压力)。相反，当固位真空不施加至固位导管126时(或者当加压气体施加至固位导管126时)，设备100可以不配置为保持材料接触表面114上的复合材料装料810，和/或可以配置为从材料接触表面114释放复合材料装料810。
[0042]如图3的虚线图示的，设备100还可以包括中间材料220，其可以位于设备100和/或其柔性基板110的至少一部分与复合材料装料810之间。中间材料220当存在时可以包括一个或多个穿孔，穿孔可以允许穿过其传送抽空真空和/或固位真空。中间材料220的示例性非排他实施例包括:摩擦修改材料222 (可以选择成修改柔性基板110与复合材料装料810之间的摩擦系数);粘着修改材料224 (可以选择成修改柔性基板110与复合材料装料810之间的粘着力)；和/或惰性材料226 (可以选择成防止复合材料装料810被柔性材料传送设备100污染)。
[0043]还如图3的虚线图示的，设备100还可以包括悬挂结构160，其可以操作地附接至设备100的任何合适部分，诸如柔性基板110和/或其背面116。如这里更详细讨论的，悬挂结构160可以被用作提升和/或悬挂点以提升、悬挂、移动和/或以其他方式移位设备100。
[0044]柔性真空压实设备90可以包括柔性材料传送设备100，如这里更详细讨论的，可以构造为将复合材料装料810压实在铺层心轴200的支撑表面202上。真空压实可以包括:相对于支撑表面202操作地定位柔性真空压实设备以限定还包括或者包含复合材料装料810的封闭体积；以及降低封闭体积内的压力以真空压实复合材料装料810。真空压实设备以及其部件的示例性非排他实施例公开于2013年2月15日提交的美国专利申请N0.13/769, 022。
[0045]如图3的虚线图示的，柔性真空压实设备90这里还可以称为设备90，可以包括多个抽空导管122，它们至少局部由柔性基板110和/或其材料接触表面114限定。设备90进一步包括密封结构170，其构造为当设备90位于支撑表面202上并且密封结构170被压缩在支撑表面202和柔性基板110之间时，形成支撑表面202和柔性基板110之间的流体密封。设备90还包括抽空歧管144，其提供了抽空导管122与真空源150 (或者另一真空源150，其可以独立于用以施加固位真空至固位导管126的真空源150)之间的流体连通。因而，真空源150可以构造为选择性地施加抽空真空至抽空导管122和/或与其流体连通的封闭体积。
[0046]旋转材料传送组件80包括真空卡盘82，真空卡盘82可以包括真空压实设备90和/或柔性材料传送设备100和/或由真空压实设备90和/或柔性材料传送设备100限定。如这里更详细讨论的，旋转材料传送组件80可以构造为选择性地使真空卡盘82在加载取向和施加取向之间变换，在加载取向，真空卡盘82取向成将复合材料装料810接收在材料接触表面114上，在施加取向，真空卡盘82取向成将复合材料装料810定位在支撑表面202上。
[0047]如图3的虚线图示的，旋转材料传送组件80可以包括构型调整结构180，其构造为调整或者控制柔性基板110 (或者其材料接触表面114)的表面轮廓。这可以包括调整柔性基板110在收起构型104和展开构型108之间的变换，和/或调整当柔性基板110处于收起构型104时和/或展开构型108时表面轮廓的形状。还如图3的虚线图示的，旋转材料传送组件80还可以包括取向调整机构184，其构造为选择性地将真空卡盘82在加载取向和施加取向之间变换。
[0048]此外，旋转材料传送组件80 (或者其构型调整结构180)还可以包括梁190，这里还可以称为刚性或者至少大致刚性的梁190和/或中央支撑梁190。梁190可以操作地附接至构型调整结构180的一部分，和/或可以形成构型调整结构180的一部分。这在本公开的范围内:梁190和/或构型调整结构180可以是管状结构，其可以限定内体积或者封闭体积。此外，这也在本公开的范围内:该内体积或者封闭体积可以与悬挂结构160的第一内体积163和/或第二内体积165流体连通。这样，梁190和/或构型调整结构180可以形成和/或限定固位歧管140和/或抽空歧管144的一部分。还如图3的虚线图示的，旋转材料传送组件80还可以包括和/或操作地附接至移位机构192，其构造为相对于支撑表面202移位真空卡盘82。
[0049]柔性基板110可以包括任何合适的结构，该结构可以至少限定材料接触表面114和固位导管126，可以由任何合适的材料形成，和/或包括任何合适的材料。作为示例性非排他实施例，柔性基板110可以由柔性材料和/或弹力材料形成，和/或可以包括柔性材料和/或弹力材料。作为额外的示例性非排他实施例，柔性基板110可以由聚合材料、聚碳酸酯材料、塑料、聚酯、金属和/或铝形成。
[0050]如所讨论的，柔性基板110被选择和/或构造为反复地在收起构型104和展开构型108之间变换。此外，还如所讨论的，收起构型104可以限定用于柔性基板110和/或用于材料接触表面114和/或其背面116的平面的或者至少大致平面的构型。
[0051]相反，展开构型108限定了用于柔性基板110和/或用于材料接触表面114和/或其背面116的非平面的、弯曲的和/或弓形的构型(如图7图示的)。因而，当在收起构型104和展开构型108之间变换时，柔