CN101711212B - 纤维金属叠层面板 - Google Patents
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Abstract
纤维金属叠层面板具有布置成叠层形式的平面金属材料(101)和纤维材料(102)的多个层(101、102),在接合部(105)处平面金属材料(101)通过金属?金属连接(103)连结至交迭金属层(101),在用于将面板(10)连接至具有纵向地延伸的支撑元件(11、12)的支撑结构的加固区域(106、107)中,设置了至少平面金属材料(10)的另外的层。加固面板(10)的另外的金属层(101)通过交迭接合部(105)的金属?金属连接(103)而形成。
Description
技术领域
本发明涉及纤维金属叠层面板,该面板具有平面金属材料和纤维材料的布置成叠层形式的多个层,该平面金属材料由金属-金属连接在接合部处连结至交迭金属层,在用于将面板连接至具有纵向地延伸的支撑元件的支撑结构上的加固区域中,设置了至少平面金属材料的另外的层。
发明内容
本发明的目的是开发上述类型的纤维金属叠层面板,使得它很轻且坚固,并且容易制造。
所述目的通过具有权利要求1的特征的纤维金属叠层面板来实现。根据本发明的纤维金属叠层面板的实施例及拓展在从属权利要求中给出。
本发明提供了一种纤维金属叠层面板,该纤维金属叠层面板具有布置成叠层形式的平面金属材料和纤维材料的多个层,通过金属-金属连接平面金属材料在接合部处被连结至交迭金属层,在用于将面板连接至具有纵向地延伸的支撑元件的支撑结构的所述被加固区域中,设置了至少平面金属材料的另外的层。根据本发明,提供了加固面板的另外的金属层,通过交迭接合部的金属-金属连接而形成。
叠层可以包括多个具有各自的接合部的金属层,这些接合部的一个或多个设置在加固区域中。
因此,设置在加固区域中的多个接合部可被设置成一个在另一个的顶部上,使得它们形成标准的加固区域。
设置在加固区域中的多个接合部还可设置成,彼此横向偏移,使得它们形成标准的加固区域。
具有通过交迭金属-金属连接形成的接合部的金属层和连续的金属层这两者都设置在加固区域处。
面板可以包括多个加固区域,其在第一方向上纵向地延伸且在横切于第一方向延伸的第二方向上设定成彼此隔开一定距离,该距离仅是平面金属材料在这个方向上延伸的一部分,不同金属层的接合部在至少一个加固区域中沿第二方向彼此远离地偏移。
金属层可由片材形成,在其纵向方向上大致平行于由接合部形成的纵向延伸的加固区域的方向来延伸。
面板的叠层可以包括第一金属层,第一金属层的片在第一方向上延伸且在接合部处彼此连接,这些接合部形成在第一方向上延伸的第一加固区域且在第二方向上从此处设置成横向隔开,另外还可以包括第二金属层,第二金属层的片在第二方向上延伸且在接合部处彼此连接,这些接合部形成在第二方向上延伸的第二加固区域且在第一方向上设置成横向隔开。
除了由接合部形成的层之外,还可通过金属材料和/或纤维材料的另外的层提供加固。
因此,另外的层还可设置在沿不同方向延伸的相交的加固区域之间,以便拉平高度。
面板可以是飞行器主体的外层的一部分,加固区域布置在沿飞行器主体的支撑结构的第一方向延伸的第一支撑元件和/或第二方向延伸的第二支撑元件上。
面板还可以是飞行器的翼或尾部的护板的一部分,加固区域布置在沿翼和尾部单元的第一方向延伸的第一支撑元件和/或第二方向延伸的第二支撑元件上。
附图说明
在下文将参考附图对根据本发明的纤维金属叠层面板的实施例进行说明,其中:
图1是纤维金属叠层面板的透视、部分切去的视图,示出面板的各个层;
图2是设置成薄片形式的平面金属材料的示意性透视图,以薄片形式,它可以用于制造根据本发明的纤维叠层面板的金属层;
图3是根据本发明的一个实施例的纤维金属叠层面板的平面视图,用阴影来显示接合部,在该接合部处可以通过金属至金属连接将多个单个金属材料层连结至交迭金属层;
图4是沿图3的线A-A截取的横截面视图,其示出通过一个接合部的剖面;
图5和6分别是纤维金属叠层面板的平面视图,该面板布置在飞行器主体的支撑结构上,该支撑结构由沿纵向方向延伸的第一支撑元件(纵梁)和沿横向方向延伸的第二支撑元件(翼肋)形成;
图7是沿图6中的线B-B或C-C截取的放大的横截面视图,其示出加固区域,在该加固区域面板被固定到飞行器主体的支撑结构中的沿纵向方向延伸的第一支撑元件(纵梁)或沿横向方向延伸的第二支撑元件(翼肋),并且根据现有技术该加固区域由叠层中的另外的材料层形成;
图8是通过根据本发明的一个实施例的纤维金属叠层面板的图5的线D-D处的横截面视图;
图9是通过根据本发明的另一实施例的纤维金属叠层面板的图13的线E-E处的横截面视图;
图10是根据本发明的一个实施例的加固区域的放大的横截面视图,在该加固区域处面板被连接至飞行器主体的支撑结构的元件上,并且该加固区域由平面金属材料的接合的金属层形成,其中,平面金属材料由金属至金属连接连结至交迭金属层;
图11是根据本发明的另一实施例的通过纤维金属叠层面板的横截面视图;
图12是加固区域的放大的横截面视图,在那里平面金属材料由金属-金属连接连结至交迭金属层,在那里纤维金属叠层面板被固定到飞行器主体的支撑结构的元件上;和
图13是纤维金属叠层面板的平面视图,该纤维金属叠层面板布置在飞行器主体的支撑结构上,该支撑结构由沿纵向方向延伸的第一支撑元件(纵梁)和沿横向方向延伸的第二支撑元件(翼肋)来形成。
具体实施方式
图1中示出的纤维金属叠层面板由平面金属材料101和纤维材料102,其布置成一个在另一个的顶部上,的多个层构成。纤维材料102可以是本身已知的,具有玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维或类似的合适纤维的传统纺织纤维材料、织物或薄纱。纤维材料102形成了树脂基体,借助其连接平面金属材料101的多个层。平面金属材料101可以是成金属薄片形式的已知的金属材料或者铝、钛或其它适合的金属合金的金属箔片。
如图2所示,形成金属层101的平面金属材料通常是成卷形式的片材。典型地,如图3所示,用于金属层101的这种原材料的尺寸(图2中的宽度w)小于如图3所示的最终面板10的尺寸。这意味着平面金属材料101必须通过金属-金属连接103在接合部105处连结至交迭金属层101。图3中接合部105示出为平面视图中的阴影,在图4中它们以放大的横截面视图示出。在图4中由横过的线来显示金属层101,由虚线来显示纤维材料的层102。纤维材料的层102被假定是连续的,因为它们通常是具有足够大宽度的片材或者容易被对接在一起。如图3和4所示,用交迭的金属-金属连接103制造较大的叠层面板10习惯上称作为“接合”,其中由金属-金属连接将平面金属材料连结至交迭金属层。
如果这种类型的纤维金属叠层面板用于制造飞行器的外层,例如飞行器的主体,它们将被施加到支撑结构的系统上,该支撑结构包括沿纵向方向延伸的(纵向的)第一支撑元件11(例如纵梁)和横穿延伸其的(横向的)第二支撑元件12(例如翼肋)。因此,如图5所示,假定接合部或接合区域105沿与纵向方向相同的方向延伸。面板通过胶合、借助于固定元件而连接至支撑结构,在大多数情况下,通过这两种措施的结合来连接。
为了改善负载在面板10和支撑结构11、12之间的转移,临接支撑结构11、12的面板10的区域被以适合的方式加固。这通常由平面金属材料101的另外的层,以及可选地,纤维材料102,来实现,因此在所述加固区域中面板10的厚度增加。
在图6中,示出这种类型的加固区域106、107,其沿纵向元件11和沿支撑结构的横向元件12延伸。可提供用于加固的连接的层,从而是层间的,即在叠层内部,或被胶合到叠层的表面上。图7示出加固区域106、107的放大横截面视图,上述加固区域由在叠层外部区域中的纤维层和金属层形成,它们然后被密封外部金属层101覆盖。
返回到对实施例的描述,现在参考图8至12。图8、9和11分别示出纤维金属叠层面板10的横截面,其中加固区域或被加固的区域106、107通过交迭接合部105的金属-金属连接103来形成,在加固区域处面板10被连接至支撑结构11、12上。这意味着加固面板10的另外的金属层101由金属-金属连接103形成,到交迭金属层101,金属片101的平面金属材料结合到其上以便能够制造面板10,该面板在这个方向上大于平面金属材料。
在图8中示出的实施例中,叠层10包括具有接合部105的多个金属层101,接合部105形成加固区域106、107且被布置以便横向地彼此偏离,使得它们的宽度形成标准的加固区域106、107。在图9示出的实施例中,具有由交迭的金属-金属连接形成的接合部105的金属层101和连续的金属层101这两者设置在加固区域处。因此,面板具有多个加固区域106、107,这些加固区域在横切于接合部105的延伸方向的方向上(即在横切于其纵向延伸的方向上)设定为彼此离开一定距离,该距离是(仅是)平面金属材料101在所述方向上延伸的一部分。不同金属层101的接合部105在这个方向彼此偏移至少加固区域106、107之间的距离,且在这个实施例中显示是偏移4个这样的距离。
图10示出加固区域106、107的放大横截面视图,在该加固区域处平面金属材料由接合部105连结至交迭金属层101。通过扩大叠层的厚度,因此在此处形成了加固区域,在该加固区域处设置了支撑结构的元件(在这种情况下是纵向元件11)。
在图11和12示出的实施例中,多个接合部105布置成,以便横向彼此偏移,使得它们的宽度和高度形成标准的加固区域106、107。
根据另外的实施例,面板10的叠层可以包括第一金属层101,和第二金属层101,第一金属层的片在第一方向上延伸且在接合部105处彼此连接,该接合部105形成了在第一方向上延伸的第一加固区域106且设置成在与之横切的第二方向上隔开;第二金属层的片在横切于第一层的片的第二方向上延伸且在接合部105处彼此连接,该接合部105形成在第二方向上延伸的第二加固区域107并设置成在与之横切的第一方向上隔开。
除了由接合部105形成的金属层101,加固可由金属材料101和/或纤维材料102的另外的层来提供,其可提供为在叠层内部的层间叠层的形式或被胶合到其表面上。为了拉平所述高度,所述另外的层还可以仅设置在沿不同方向延伸的相交的加固区域106、107之间,使得在加固区域106、107的相交叉处和它们之间得到标准高度。
有利地,所述的纤维金属叠层将低重量以及强度与低研发与制造成本结合,并且比现有技术相比,能更快地制造。
参考标记列表
10面板
11第一支撑元件
12第二支撑元件
101金属层
102纤维材料层
103金属-金属连接
105接合部、接合区域
106加固区域
107加固区域
Claims (3)
1.一种包括纤维金属叠层面板(10)的飞行器,该纤维金属叠层面板(10)具有布置成叠层板形式的平面金属材料(101)和纤维材料(102)的多个层(101、102),通过交迭金属层(101)所述平面金属材料(101)被金属-金属连接(103)连结在至少一个接合部(103)处以形成加固区,其特征在于,
连续的金属层(101)和具有由交迭的金属-金属连接形成的接合部(103)的金属层(101)两者都设置在所述加固区处,并且所述面板(10)在所述至少一个接合部(103)的区域中连接至沿所述接合部(103)延伸的至少一个支撑元件(11、12)上。
2.根据权利要求1所述的飞行器,其特征在于,
所述面板(10)包括平面金属材料(101)的多个层(101),所述多个层由彼此横向偏移的接合部(103)形成,提供的多个所述支撑元件(11、12),在彼此横向偏移的接合部(105)中的每一个的区域中所述面板(10)被连接至各自的支撑元件(11、12)上。
3.根据权利要求2所述的飞行器,其特征在于,
除了由接合部形成的层(101)之外,所述金属材料和/或所述纤维材料的另外的层(101、102)提供所述面板(10)的加固。
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