CN103569348B - 用于交通工具的整体复合结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于交通工具的整体复合结构。本发明公开一种方法和装置，其包括整体复合结构、整体复合结构的第一边缘及整体复合结构的第二边缘。整体复合结构的第一边缘具有第一形状，该第一形状被配置为连接到交通工具中的结构。整体复合结构的第二边缘具有第二形状，该第二形状被配置为连接到交通工具的主体。

Description

用于交通工具的整体复合结构
技术领域
本发明总体涉及交通工具，并且具体涉及用于交通工具的结构。更特别地，本发明涉及用于交通工具的支撑***中的框架的方法和装置。
背景技术
许多交通工具具有主体，在主体中可以定位不同的部件。例如，水面舰艇具有船体形式的主体。在另一个示例中，飞行器具有机身形式的主体。
就飞行器而言，支撑***可以存在于飞行器的机身中以便为各种部件提供支撑。例如，飞行器可以具有连接到机身上的蒙皮的细长纵梁。这些细长纵梁可以为机身中的底板提供支撑或者可以附连到飞行器中的其他结构。该底板可以被用于乘客区、货物区或飞行器中的某一其他区域。
此外，弯曲构件可以被附连到机身蒙皮以便为机身提供额外的支撑。这些弯曲构件可以是例如肋条或其他类型的支撑结构。此外，这些构件可以在肋条和纵梁之间形成桁架结构，以便为机身提供额外的支撑。
目前，这些不同的部件包含金属或复合材料。不同的部件可以通过紧固件、焊接接头或其他适合的手段被相互连接。
尽管飞行器的支撑***中的结构为不同负载提供期望的支撑，但这些结构常常比期望的更复杂。例如，制造并连接纵梁到肋条和/或包括在肋条或框架之间的桁架结构可能花费比期望更多的时间和努力。
在制造期间，通过各种工艺形成不同的结构。此后，这些结构通过各种操作被组装，这些操作包括定位这些结构、在结构上钻孔、安装紧固件、结构间相互焊接、应用密封剂和其它适合的操作。这些操作所需的时间可能导致飞行器或其它交通工具的制造和组装花费比期望更长的时间。因此，可能期望具有一种考虑上述问题中的至少一些和其它可能的问题的方法和装置。
发明内容
在一个说明性实施例中，一种装置包括整体复合结构、该整体复合结构的第一边缘以及该整体复合结构的第二边缘。该整体复合结构的第一边缘具有第一形状，该第一形状被配置为连接到交通工具中的结构。该整体复合结构的第二边缘具有第二形状，该第二形状被配置为连接到交通工具的主体。
在另一个说明性实施例中，一种用于飞行器的支撑***包括复数个框架。复数个框架中的一个框架包括整体复合结构、该整体复合结构的第一边缘以及该整体复合结构的第二边缘。该整体复合结构的第一边缘具有第一形状，该第一形状被配置为支撑飞行器中的底板。该整体复合结构的第二边缘具有第二形状，该第二形状被配置为连接到飞行器的机身。
在另一个说明性实施例中，提供一种用于操作交通工具的方法。交通工具***作。多个结构通过具有多个框架的支撑***被支撑在交通工具中。多个框架中的一个框架包括整体复合结构、该整体复合结构的第一边缘以及该整体复合结构的第二边缘。该整体复合结构的第一边缘具有第一形状，该第一形状被配置为在交通工具中支撑多个结构。该整体复合结构的第二边缘具有第二形状，该第二形状被配置为连接到交通工具的主体。
根据本发明的一个方面，提供一种装置，该装置包括具有基本平面形状的整体复合结构，该整体复合结构的第一边缘具有第一形状，该第一形状被配置为连接到交通工具中的结构，并且该整体复合结构的第二边缘具有第二形状，该第二形状被配置为连接到交通工具的主体。有利地，所述结构是交通工具中的底板。有利地，该整体复合结构、该第一边缘和该第二边缘形成框架。有利地，该整体复合结构被配置为在操作车辆期间承载负载。有利地，该整体复合结构被配置为耗散来自对交通工具的冲击的能量。优选地，整体复合结构中的多个可变形区域被配置为当耗散来自对交通工具的冲击的能量时变形。优选地，多个可变形区域选自非平面区域和平面区域中的至少一个。有利地，该装置进一步包括在整体复合结构中位于该整体复合结构的第一边缘和第二边缘之间的多个负载区域。优选地，多个负载区域是多个非平面区域。有利地，该装置进一步包括在整体复合结构中的复数个开口。有利地，第二边缘包括从第一边缘延伸的复数个凸缘，其中复数个凸缘被配置为连接到交通工具的主体。有利地，交通工具的主体选自机身和船体中的一个。有利地，交通工具选自飞行器、旋翼飞行器、飞船、气垫船、舰船、水面舰艇、潜水艇、水陆两用汽车、航天器、航天飞机、公交车、火车、军用车辆和商务用车中的一种。
根据本发明的一个方面，提供一种用于飞行器的支撑***，该支撑***包括复数个框架，其中复数个框架中的一个框架包括整体复合结构、整体复合结构的第一边缘以及整体复合结构的第二边缘，所述第一边缘具有第一形状，该第一形状被配置为支撑飞行器中的底板，并且所述第二边缘具有第二形状，该第二形状被配置为连接到飞行器的机身。
根据本发明的一个方面提供一种用于操作交通工具的方法，该方法包括操作车辆，以及通过具有多个框架的支撑***支撑交通工具中的多个结构，其中多个框架中的一个框架包括：整体复合结构；整体复合结构的第一边缘，其具有第一形状，该第一形状被配置为支撑交通工具中的多个结构；以及整体复合结构的第二边缘，其具有第二形状，该第二形状被配置为连接到交通工具的主体。有利地，多个结构是交通工具中的底板。有利地，整体复合结构被配置为在操作车辆期间承载负载。有利地，该方法进一步包括响应于来自对交通工具的冲击的能量使整体复合结构中的多个可变形区域变形。优选地，多个可变形区域选自非平面区域和平面区域中的至少一个。有利地，整体复合结构具有多个开口。
以上特征及功能能够单独通过本发明各种实施例或结合其它实施例实现，并结合以下具体实施方式和附图显示进一步的细节。
附图说明
在所附权利要求中阐述了被认为是说明性实施例的新颖性特点的特征。但是，通过参阅本发明的说明性实施例的以下详细描述并连同附图一起理解，将更容易理解说明性实施例及其优选的使用方式、进一步的目标和特征，其中：
图1示出根据说明性实施例的飞行器；
图2示出根据说明性实施例的支撑***的详细视图；
图3示出根据说明性实施例的交通工具的框图；
图4示出根据说明性实施例的框架的框图；
图5示出根据说明性实施例的框架；
图6示出根据说明性实施例的框架的侧视图；
图7示出根据说明性实施例的未修整框架；
图8示出根据说明性实施例的框架；
图9示出根据说明性实施例的框架的横截面视图；
图10示出根据说明性实施例的框架的边缘的详细视图；
图11示出根据说明性实施例的框架的边缘的详细视图；
图12示出根据说明性实施例的框架的横截面视图；
图13更详细地示出根据说明性实施例的框架的横截面视图的一部分；
图14示出根据说明性实施例的框架；
图15示出根据说明性实施例的框架的侧视图；
图16示出根据说明性实施例用于操作交通工具的过程的流程图；
图17示出根据说明性实施例用于形成框架的过程的流程图；
图18示出根据说明性实施例的飞行器制造和维护方法；以及
图19示出说明性实施例可以在其中实施的飞行器。
具体实施方式
说明性实施例认识并考虑到一个或多个不同注意事项。例如，说明性实施例认识并考虑到除花费更多时间制造外，用于维修具有复数个部件的支撑***中的结构的时间总量可能比期望更长。例如，飞行器的支撑***中的桁架结构可能要求定期检查。在这些检查过程中，支撑***中的每个部件可以被检查。此外，制造不同的部件可能要求比期望更多的工具。例如，可能要求用于冲压零件、挤压零件、切割零件和其它操作的工具。
因此，说明性实施例提供一种用于包括整体复合结构的支撑***的方法和装置。这些整体复合结构可以采取由复合材料形成的框架的形式。
现在参考附图并且具体参考图1，其根据说明性实施例描述了飞行器的示图。在该说明性实示例中，飞行器100具有附连到机身106的机翼102和机翼104。飞行器100包括附连到机翼102的发动机108和附连到机翼104的发动机110。
机身106具有尾部部分112。水平稳定器114、水平稳定器116和垂直稳定器118被附连到机身106的尾部部分112。
飞行器100是根据说明性实施例可以在其中实施支撑***120的飞行器的示例。在该说明性示例中，描述了飞行器100的透视图。根据此透视图，机身106的内部122和支撑***120是可见的。在该说明性示例中，支撑***120包括框架124。在这些说明性示例中，框架124是整体复合结构。
如所描述，框架124支撑飞行器100的内部122中的底板126。此外，框架124也可以为机身106提供支撑。在这些说明性示例中，框架124可以被同时连接到底板126和机身106。特别地，根据特定的实施方式，框架124可以被连接到机身106的蒙皮或机身106的其它结构。机身106的部段（section）128的详细视图被显示在下一幅图中。
现在参照图2，其根据说明性实施例描述了支撑***的详细视图。在该说明性示例中，描述了来自图1中部段128的在机身106的内部122中的支撑***120的框架124的更详细示图。在该机身106的内部122的透视图中能够看见框架200、框架202、框架204、框架206、框架208、框架210、框架212、框架214及框架216。
现在转向图3，其根据说明性实施例描述了交通工具的框图示图。在该说明性示例中，图1中的飞行器100是在此图中以框图形式示出的交通工具300的一个实际应用示例。
如图所示，交通工具300包括支撑***302和其它部件。支撑***302被配置为为交通工具300中的多个结构304提供支撑。如此处所用，当涉及物件时使用“多个”的意思是一个或更多个物件。例如，多个结构304是一个或更多个结构304。
特别地，支撑***302包括框架306。框架306被配置为为交通工具300中的多个结构304提供支撑。例如，框架306可以为交通工具300的结构304中的主体308提供支撑。
如所描述，主体308是结构304中的结构，部件、乘客、货物及其它物品可以位于主体308中。在这些说明性示例中，主体308可以是交通工具300的主体。主体308可以是例如但非限制地机身、船体或交通工具300的某一其它主体。
此外，框架306可以为交通工具300中结构304内的附加于或取代主体308的其它结构提供支撑。例如，框架306可以为交通工具300中的底板310提供支撑。底板310可以是例如但非限制地用于例如乘客舱、货物区、飞行甲板、航空电子装置舱或某些其它适合区域等区域的底板。
在这些说明性实施例中，框架306由复合材料312构成。复合材料312可以由基质和加强件构成。该加强件可以由层片、带子、织物、丝束形式的纤维及其它适合形式的纤维构成。该加强件可以用树脂形式的基质填充或浸渍。加强件的各层可以被铺叠。可以在各层被铺叠之前或之后加入树脂。然后这种材料组合可以被固化以形成框架306。
特别地，框架306可以是整体复合结构314。也就是说，框架306中的每个框架可以由单一结构构成。
也就是说，不同的部件没有彼此连接以形成框架306中的一个框架。如此处所用，第一部件“连接到”第二部件的意思是第一部件可以被直接或间接连接到第二部件。换句话说，在第一部件和第二部件之间可能存在额外部件。当两个部件之间存在一个或更多额外部件时，第一部件被认为间接连接到第二部件。当第一部件直接连接到第二部件时，两个部件之间不存在额外部件。
当框架306采用整体复合结构314的形式时，在某些说明性实施例中，通过单次固化形成框架306。在单次固化的情况下，不发生部件的二次胶合并且不执行框架306的再固化。
与目前所用的支撑***相比，通过在支撑***302中使用框架306，制造和安装框架306所需要的时间可以被减少。此外，通过在支撑***302中使用框架306，交通工具300的成本也可以被减少。
现在转向图4，其根据说明性实施例描述了框架的框图的示图。在该说明性示例中，框架400是图3中框架306中的一个框架的示例。
如所描述，框架400由整体复合结构402构成。在这些说明性示例中，整体复合结构402的形状基本为平面。在某些说明性示例中，整体复合结构402可以具有非平面特征。
在这些说明性示例中，框架400具有第一侧404、第二侧406、第一边缘408和第二边缘410。第一侧404和第二侧406彼此相对。在该说明性示例中，第一侧404具有第一表面412，第二侧406具有第二表面414。第一表面412和第二表面414为基本平面表面。在某些示例中，这些表面可以不是平面，而整体复合结构402具有基本平面形状。换句话说，整体复合结构402的总体形式可以为基本平面，但是表面例如第一表面412和第二表面414可以具有非平面的构形。
在该说明性示例中，第一表面412和第二表面414包括平面区域418。此外，第一表面412和第二表面414也可以包括多个非平面区域420。多个非平面区域420是平面区域418内的一个或更多非平面区域。此外，第一表面412和第二表面414的平面区域418可以包括非平面特征421。
非平面特征421可以是第一表面412和第二表面414上的特征，该特征可以增加强度或为框架400的性能提供期望的参数。例如，正弦波模式可以出现在框架400之上或框架400之中。当正弦波模式出现在框架400之上时，第一表面412和第二表面414可以是非平面表面。当正弦波模式被用在框架400内部时，第一表面412和第二表面414仍然可以具有平面区域418。因此，非平面特征421可以出现在框架400中而不改变第一表面412和第二表面414的平面区域418。
在某些说明性示例中，多个非平面区域420也可以包括非平面特征。当然，基于具体实施方式也可以使用不同于正弦波模式的其它非平面特征。
如所描述，第一边缘408具有第一形状422并且第二边缘410具有第二形状424。第一形状422被配置为支撑图3中的结构304中的一个结构。例如，第一形状422可以被配置为支撑图3中交通工具300的结构304中的底板310。
第二边缘410具有第二形状424，该第二形状424被配置为连接到结构304中的其他结构。该其他结构可以是例如图3中交通工具300的主体308的结构。
此外，整体复合结构402也包括多个负载区域426。多个负载区域426可以位于框架400的整体复合结构402的第一边缘408和第二边缘410之间的整体复合结构402中。
在这些说明性示例中，多个负载区域426被配置为承载负载428。负载428可以是在操作图3中的交通工具300期间施加于框架400的负载。在这些说明性示例中，多个负载区域426可以在多个非平面区域420中。
在这些说明性示例中，当多个非平面区域420被配置为用作多个负载区域426时，多个非平面区域420可以是细长区域。特别地，这些细长区域可以采用珠体形式，该细长区域在第一表面412和第二表面414上均为非平面区域。
在这些说明性示例中，框架400的整体复合结构402也可以被配置为耗散对图3中的交通工具300的冲击导致的能量430。特别地，整体复合结构402可以包括多个可变形区域432。
根据特定实施方式，多个可变形区域432可以包括多个非平面区域420及平面区域418中的至少一个。如此处所用，当与一系列物件一起使用时，短语“至少一个”的意思是可以使用一个或更多所列举物件的不同组合并且可能仅需要列表中每种物件中的一个。例如，“物件A、物件B和物件C中的至少一个”可以包括但不限于物件A或物件A及物件B。该示例也可以包括物件A、物件B和元件C，或者物件B和物件C。
当耗散可能被施加在整体复合结构402上的能量430时，多个可变形区域432可以改变形状。多个可变形区域432可以通过配置整体复合结构402中的多个可变形区域432中的层434而形成。
此外，整体复合结构402也可以包括多个开口436。多个开口436可以因为多个不同的原因而被形成。例如，多个开口436可以被形成以减少框架400的重量。
开口436也可以被形成以帮助在整体复合结构402中创建多个可变形区域432。开口436的尺寸和位置的选择可以基于可能期望的能量耗散量。
此外，开口436可以为多种目的提供通路。例如，开口436可以提供用于维修、检查或同时维修和检查的通路。此外，开口436也可以为交通工具300中的其他部件提供通路。这些部件可以是例如但非限制地电线、流体管线、光线路、导线、连杆机构及其它适合部件中的至少一个。
在这些说明性示例中，开口436可以在铺叠用于形成框架400的整体复合结构402的多层复合材料438期间被形成。在其它说明性示例中，开口436可以在多层复合材料438已被固化以后形成。
在这些说明性示例中，框架400被形成为单一部件。换句话说，整体复合结构402、第一侧404、第二侧406、第一边缘408、第二边缘410和框架400中的其它特征被形成为单一部件。因此，框架400中的不同结构和部分没有被紧固或胶合到一起以形成框架400。
在这些说明性示例中，多层复合材料438形成框架400中的不同部件。多层复合材料438在同一时间被铺叠和固化。换句话说，在这些说明性示例中，单次固化被执行以制造框架400。为框架400的不同部分铺叠多层复合材料438并将这些材料放在一起以通过共同固化在同一时间被固化，这也可以被认为是单次固化。换句话说，在多层复合材料438的第一次固化已经发生后，多层复合材料438没有在第二时间点再次被固化。
此外，框架400也可以包括材料440。材料440可以位于多层复合材料438内或多层复合材料438之间。材料440可以采取多种形式。例如但非限制地，材料440可以是泡沫、塑料、金属、填充材料、蜂窝芯材和其它适合类型的材料。材料440的使用可以被用于多种不同目的。例如，材料440可以被用于创建框架400的整体复合结构402中的至少一个平面区域418、多个非平面区域420、多个负载区域426、多个可变形区域432和其它适合的区域或结构。
可以选择材料440以减轻框架400的重量、增加部分框架400的强度、创建多个可变形区域432以及用于其它适合的目的。材料440被包括在多层复合材料438中，从而在固化多层复合材料438以形成框架400的整体复合结构402时就存在材料440。
以此方式，具有平面区域418、多个非平面区域420和/或在第一表面412和第二表面414上的非平面特征421的整体复合结构402是基本平面的复合结构。换句话说，整体复合结构402具有基本为平面的形状，即使整体复合结构402的第一表面412和/或第二表面414不是平面。
图3和图4中示出的交通工具300和用于交通工具300的支撑***302以及不同部件并不意味着暗示对说明性实施例可以被实施的方式进行物理或体系架构限制。附加于或替代图示说明的部件的其它部件可以被使用。某些部件可能不需要。同样地，框图被展示用于说明某些功能性部件。当在说明性实施例中实施时，这些模块中的一个或更多个可以被组合、拆分或组合并拆分为不同模块。
例如，框架400中可以缺少开口436。在另一个说明性示例中，开口436可以存在于框架400的某些实施方式中，而不存在于用于形成图3中的支撑***中的其它框架306的其他实施方式中。在这些说明性示例中，支撑***302已经被描述为用于交通工具例如图1中的飞行器100。支撑***302可以被用于其他类型的交通工具。例如但非限制地，支撑***302可以被用于选自旋翼飞行器、飞艇、气垫船、舰船、水面舰艇、潜水艇、水陆两用车、航天器、航天飞机、公交车、火车、军用车辆、商务用车和其它适合的交通工具中的一个的交通工具。
现在参考图5，其根据说明性实施例描述了框架的示图。框架500是图4中以模块形式示出的框架400的物理实施方式的示例。在该图中示出框架500的等距视图。如所描述，框架500采取整体复合结构502的形式。
如所描述，框架500具有第一侧504、第二侧506、第一边缘508和第二边缘510。在这些说明性示例中，框架500是可以被用于图1的飞行器100中的框架的示例。特别地，框架500是图1中所示用于支撑***120的框架124中的一个框架的示例。
在该说明性示例中，第一边缘508被配置为支撑飞行器100中的结构，例如图1中的底板126。可以看出，第一边缘508是基本平面的并且被配置为支撑飞行器100中底板126的部件。如所描述，整体复合结构502上的第一边缘508可以具有T形。第二边缘510具有弯曲形状，其被配置为连接到机身106的内部。当然，根据机身106的形状，第二边缘510可以具有其它形状。在这些说明性示例中，框架500中的第二边缘510可以起到龙骨框架的作用，以便为图1中飞行器100中的机身106提供支撑。
此外，在该具体示例中可以看出，框架500包括在其中框架基本为平面的区域以及在其中框架500为非平面的区域。如所描述，平面区域512和非平面区域514存在于第一侧504的第一表面516上。特别地，非平面区域514包括非平面区域518、非平面区域520、非平面区域522、非平面区域524、非平面区域526和非平面区域528。如所描述，非平面区域514凸起到平面区域512以上。
在这些说明性示例中，在第二侧506的第二表面上存在相应的平面区域和非平面区域。该相应的平面区域和非平面区域在框架500的该视图中不可见。
如所描述，非平面区域514可以形成框架500的负载区域。当非平面区域514被配置为负载区域时，非平面区域514可以支撑负载，该负载可以在操作图1中的飞行器100时被施加到框架500上。
此外，在这些说明性示例中，非平面区域514和部分平面区域512中的至少一个可以被配置为起到可变形区域的功能。如所描述，通过选择多个复合材料层的数量、多个复合材料层的取向以及其它适合参数中的至少一个，可变形区域可以被成形在非平面区域514和部分平面区域512中的至少一个中。例如，可以选择多个复合材料层的数量和多个复合材料层的取向，以使得可变形区域更可能在框架500中的其它区域之前变形。
当由冲击产生的能量或来自其他来源的能量被施加到框架500上时，这些可变形区域可以变形。这些可变形区域的变形可以导致对施加到框架500上的能量的吸收。
可以对可变形区域及其在框架500中位置做出选择，以使得能量被框架500吸收。结果，传递到其它结构的能量总量可以被减少。这种能量吸收可以减少被传递到其它区域例如乘客区或货物区的能量。
在这些说明性示例中，框架500也包括开口530。开口530被形成在整体复合结构502内。在这些说明性示例中，开口530包括开口532、开口534、开口536、开口538和开口540。开口530可以被形成在整体复合结构502内以便为多个不同原因提供通道。
例如，开口530可以存在以便为维修、检查、电线束、光线路、流体管线以及可以在图1的飞行器100中找到的其它部件提供通路。此外，在框架500所位于的区域中的隔间被封闭的情况下，开口530也可以提供减压通气。
在该说明性示例中，部段541被配置为支撑结构，例如图1的飞行器100中的底板126。在该示例中，第一边缘508的部段541可以在框架500中起到横梁或其他支撑结构的作用。
此外，第一边缘508也可以支撑其他结构。例如，第一边缘508的部段542和部段544可以被配置为支撑图1中飞行器100的内部122中的底板126上方的面板。
在另一个说明性示例中，第二边缘510也可以包括通道546。这些通道可以被形成在第二边缘510内以顺应结构，例如图1中飞行器100的机身106内的纵梁。例如，通道546中的一个通道548可以被成形为顺应或允许纵梁穿过通道548。
在另一个说明性示例中，通道546可以不存在。在另一个说明性示例中，通道548可以不顺应或允许纵梁穿过通道548。其它特征件例如流体管线或紧固件可以穿过任何一个通道546。当框架500被用于不同于飞行器机身的其它结构时，通道546可以被用于允许传输元件通过或者用于图1中飞行器100内的其它适合目的。
第二边缘510也具有复数个凸缘550。复数个凸缘550可以提供用于将第二边缘510连接到其它结构的结构。例如复数个凸缘550中的一个凸缘552可以被连接到机身106。
在另一个说明性示例中，第一侧504可以具有非平面的表面。例如，第一侧504可以具有正弦波模式的形状。作为另一个示例，第一侧504可以不包含非平面区域514。
现在转向图6，其根据说明性实施例描述了框架的侧视图的示图。在该被描述的示例中，框架500的第一侧504被示出。
如所描述，框架500具有长度600和高度602。长度600可以是例如大约184英寸，而高度602可以是大约53英寸。当然，根据平台例如图1中的飞行器100的设计，长度600和高度602可以具有不同的数值。此外，当框架500被用于飞行器100中时，根据框架500在飞行器100的机身106中的位置，框架500可以具有不同尺寸。例如，相比于机身106的其它部分，例如图1中靠近机翼102和机翼104的部分，机身106的尾部部分112中的框架500可以更小。
现在转向图7，其根据说明性实施例描述了未修整框架的示图。未修整框架700可以是已被修整以包括开口530、通道546或图5和图6中描述的框架500的其它特征之前的框架500的一个示例。
在该说明性示例中，非平面区域514存在于未修整框架700中。如所描述，第一侧504的第一表面516基本为平面。当然，根据具体实施方式，未修整框架700的表面可以包括非平面特征件。
尽管在这些说明性示例中，未修整框架700被描述为在未修整框架700上存在非平面区域514，但未修整框架700的其它示例可以不包括非平面区域514。此外，除了非平面区域514以外，其它特征件也可以存在于未修整框架700中。在另一个说明性示例中，未修整框架700的修整可能是不必要的。
现在转向图8，其根据说明性实施例描述了框架的示图。框架800是图4中以模块形式示出的框架400的物理实施方式的另一个示例。在该图中示出框架800的等距视图。如所描述，框架800采用整体复合结构802的形式。
如所描述，框架800在第一侧504的第一表面516上具有正弦曲线模式804。在这些说明性示例中，框架800也可以在第二侧506的表面上具有正弦曲线模式805。正弦曲线模式804可以被选定以增加框架800的强度或基于具体实施方式为框架800提供其他期望的特征。在另一个说明性示例中，除了正弦曲线模式805之外，框架800可以具有用于第一侧504和第二侧506的表面的不同模式。
现在转向图9，其根据说明性实施例描述了框架的横截面图的示图。在所描述的示例中，可以看到沿图6中的线9-9截取的框架500的横截面图。
在该说明性示例中，非平面区域524存在于第一侧504的第一表面516和第二侧506的第二表面900上。如所描述，非平面区域524被形成为整体复合结构502的实心部分。例如，与框架500中的其它区域相比，复合材料层902中的额外层可能存在于非平面区域524中。基于特定的实施方式，为复合材料层902选定的实际层数可以改变。例如，所用的层的数量及其取向可以依赖于选定的片层类型、选定的树脂类型、期望的负载量和其它适合的因素。例如，层的数量可以是大约20层、大约40层、大约75层或某些其它数量的层。
如所描述，非平面区域524可以是框架500的负载区域。换句话说，非平面区域524可以被配置为支撑可能施加到框架500的负载。在另一个说明性示例中，非平面区域524也可以是可变形区域的一部分，该可变形区域被配置为通过变形吸收能量。框架500的部段904的更详细示图在图10中示出，并且框架500的部段905的更详细示图在图11中示出。
现在转向图10，其根据说明性实施例描述框架的边缘的详细示图。在该说明性示例中，图9中的部段904的更详细示图被示出。
如所描述，第一边缘508具有T形。在该说明性示例中，复合材料层902被配置为形成框架500的第一边缘508。除了复合材料层902以外，条形件（noodle）1004也被包括在复合材料层902内。在该说明性示例中，条形件1004是多个复合材料层，其被配置为用于第一边缘508处的半径1006的填充料。以一定方式铺设这些片层以便这些片层包封条形件1004。此外，在固化过程中条形件1004可以包括或不包括粘合剂材料包装。该粘合剂材料包装可以增加复合材料层902中的片层之间的接合的完整性。
在该说明性示例中，条形件1004具有三角形横截面。条形件1004可以被用于填充复合材料层902中的间隙1008，从而将所有表面结合在一起。条形件1004可以被用于增加第一边缘508的强度。此外，条形件1004也可以被用于减少半径1006的分层和变形。
现在转向图11，其根据说明性实施例描述了框架的边缘的详细示图。在该说明性示例中，图9中的部段905的更详细示图被示出。
如所描述，第二边缘510具有T形。在该说明性示例中，复合材料层902被配置为形成框架500的第二边缘510。除了复合材料层902以外，条形件1104也被包括在复合材料层902中。在该说明性示例中，条形1104由多个复合材料层构成，其被配置为用于第二边缘510处的半径1106的填充料。此外，在固化过程中条形件1104可以包括或不包括粘合剂材料包装。该粘合剂材料包装可以增加复合材料层902中的片层之间的接合的完整性。
在该说明性示例中，条形件1104具有三角形横截面。条形件1104可以被用于填充复合材料层902中的间隙1108，从而将所有表面结合在一起。条形件1104可以被用于增加第二边缘510的强度。此外，条形件1104也可以被用于减少半径1106的分层和变形。
接下来参考图12，其根据说明性实施例描述了框架的横截面视图的示图。在该描述的示例中，可以看到沿着图6中的直线12-12截取的框架500的横截面视图。框架500的该横截面视图是框架500的另一个实施方式的示例。
在该说明性示例中，非平面区域524同时存在于第一侧504的第一表面516和第二侧506的第二表面1200上。相比于针对图9的横截面视图示出的框架500所说明的实施例，在该说明性示例中，非平面区域524不是整体复合结构502的实心部分。
相反，非平面区域524包括填充材料1202。在该说明性示例中，填充材料1202位于框架500的部段1208中的复合材料层1206之间。填充材料1202可以选自多种不同类型的材料。例如但非限制地，填充材料1202可以选自泡沫、塑料、金属、蜂窝芯材和其它适合类型的填充材料中的一种。部段1208的更详细示图在图13中示出。
现在转向图13，其根据说明性实施例描述了框架的一部分横截面视图的更详细示图。在此图中，图12中部段1208的更详细视图被示出。
如所描述，填充材料1202位于框架500的部段1300和部段1302中。部段1300和部段1302位于复合材料层1206之间。当然，对填充材料1202的布置的这种描述仅用于说明性目的而不意味着限定可以在复合材料层1206之间放置填充材料1202的方式。在另一个说明性示例中，可以只存在一个部分的填充材料1202来替代两个部分的填充材料1202。
现在转向图14，其根据说明性实施例描述了框架的示图。在该说明性示例中，框架1400是图4中以模块形式示出的框架400的物理实施方式的另一个示例。在该图中示出框架1400的等距视图。如所描述，框架1400采取平面复合结构1402的形式。当然，在某些说明性示例中，框架1400可以包括非平面特征件。
如所描述，框架1400具有第一侧1404、第一侧1406、第一边缘1408和第二边缘1410。如所描述，框架1400是可以用于实现图1的飞行器100内的支撑***120中的框架124的框架的另一个示例。
在该说明性示例中，第一边缘1408被配置为支撑飞行器100内的结构，例如底板126。可以看出，第一边缘1408是基本平面的并且被配置为支撑图1的飞行器100中的底板126的部件。如所描述，平面复合结构1402上的第一边缘1408可以具有T形。第二边缘1410具有弯曲形状，其被配置为连接到飞行器100的机身106的内部蒙皮。
如所描述，框架1400在第一侧1404的第一表面1416上包括平面区域1412和非平面区域1414。特别地，非平面区域1414包括非平面区域1418、非平面区域1420、非平面区域1422、非平面区域1424、非平面区域1426和非平面区域1428。在框架1400的该视图中不可见的第二侧1406上的第二表面上存在相应的非平面区域。非平面区域1414可以形成框架1400的负载区域以支撑在图1的飞行器100的操作期间可能被施加到框架1400的负载。
在该特定的说明性示例中，在框架1400的平面复合结构1402中没有开口。开口是可选的并且根据特定的实施方式可以被省略。
现在转向图15，其根据说明性实施例描述了框架的侧视图的示图。在该描述的示例中，图14中的框架1400的第一侧1404被示出。
图4-15中框架的示图是图4中以模块形式示出的框架400的物理实施方式的示例。图5-13中的框架500和图14及图15中的框架1400的示图并不意味着暗示对可以实现框架400的方式的物理或体系架构限制。
例如，在某些说明性示例中，可以省略第一边缘508的部段542和部段544。在其他说明性示例中，可以从框架1400中省略非平面区域1414。作为另一个说明性示例，框架500的第二边缘510和框架1400的第二边缘1410可以具有与所显示的弯曲形状不同的形状。第二边缘510和第二边缘1410的形状可以根据这些边缘被配置为连接到或支撑的主体或其他结构的形状而变化。在其他说明性示例中，可以省略框架500的通道546。
在其他说明性示例中，第一边缘508可以具有不同于T形的形状。例如，第一边缘508可以具有L形或某一其他适合的形状。
尽管参考飞行器中的机身示出了图4-15中的不同部件，但是图4中的框架400、图5中的框架500和图14中的框架1400可以在不同于飞行器的机身的其他位置处被用作支撑结构。此外，框架400、框架500和框架1400可以不被用于支撑负载。例如但非限制地，框架400、框架500和框架1400可以被用于在飞行器机翼的内部支撑结构，在船舶中将外部船体连接到内部船体，在潜水艇中为舱壁提供支撑，在航天器中为助推板提供支撑，或者用于某些其他适合的目的。
图1和图4-15中所示的不同部件可以与图2和图3中的部件相结合，与图2和图3中的部件一起使用或使用这两者的组合。此外，图1和图4-15中的某些部件可以是图2-4中以模块形式示出的部件如何能够实现为物理结构的说明性示例。
现在转向图16，其根据说明性示例描述了用于操作交通工具的过程的流程图示图。图16中所示的过程可以利用交通工具如图3中的交通工具300来实现，特别是作为一个说明性示例可以在图1中的飞行器100中实现。
该过程开始于操作交通工具（操作1600）。交通工具的这种操作可以包括交通工具的移动或交通工具在固定位置的其他操作。
此后，交通工具中的多个结构通过具有多个框架的支撑***来支撑，所述多个框架被配置为支撑交通工具中的多个结构和交通工具的主体（操作1602），随后该过程终止。
现在转向图17，其根据说明性示例描述了用于形成框架的过程的流程图示图。图17中示出的过程可以被用于制造框架，例如图4中的框架400、图5中的框架500和图14中的框架1400。
该过程开始于识别多个复合材料层和所述多个复合材料层的取向（操作1700）。接下来，该过程以所识别的所述多个复合材料层的取向在工具上铺叠所述多个复合材料层（操作1702）。这些复合材料层可以已经包括浸渍在层内的树脂。浸渍有树脂的复合材料层可以被称为预浸料。此外，放在工具上的多个复合材料层可以覆盖部分工具或整个工具。
然后该过程确定是否应当在所述多个复合材料层上放置一种材料（操作1704）。该材料可以是填充物或某种其它适合的材料，例如图4中为材料440描述的那些材料。如果一种材料应当被放置在所述多个复合材料层上，则该材料和该材料的取向被识别（操作1706）。然后该材料以所识别的该材料的取向被铺叠在工具上的所述多个复合材料层上（操作1708）。
接下来，做出关于是否需要额外的复合材料层以形成框架的决定（操作1710）。如果需要额外的复合材料层，则该过程返回至以上所述的操作1700。该过程可以返回至操作1700以不同的取向铺叠复合材料层。
返回至操作1700进行一定数量的迭代的这一过程可能导致框架的不同部分具有不同的厚度。此外，复合材料层和取向的选择可以被用于形成包括第一边缘408、第二边缘410、平面区域418、非平面区域420、多个负载区域426、多个可变形区域432、开口436以及图4中的框架400的其它适合特征件中的至少一个的特征件。当然，在该图中所示的过程期间，其它特征件例如冠带层或条形件可以被添加到复合材料层。
否则，如果不需要额外的复合材料层，则该过程固化所述多个复合材料层和所述多个复合材料层之间的任何材料以形成框架（操作1712）。该固化可以通过向铺叠在工具上的多个复合材料层施加热量来执行。该热量可以使用烤箱、压热器或其他适合的工艺产生。此外，多个复合材料层可以被袋子覆盖并且在固化过程中可以应用真空。此外，在某些情况下，压热器可以被用于向多个复合材料层施加压力。
此外，在固化多个复合材料层之前，另一工具可以被放置在已经铺叠多个复合材料层的工具上。该第二工具可以是例如垫板或工具压板。
此后，框架被修整（操作1714），之后该过程终止。框架可以被修整以去除任何可能不需要的多余材料。此外，框架的修整可以被用于形成框架中的各种特征件。例如，框架可以被修整以形成开口、通道和框架的其他合适的特征件。
再参照操作1704，如果材料不应被放置在所述多个复合材料层上，则该过程进行到以上所述的操作1710。其他特征件可以被添加到该部件以便之后用于组装集成特征件的定位和检查，并且也消除对用于在组件上定位部件的物理工具的需求。例如，目标位置可以被划痕到工具中并且在固化过程中被转换为后续部件。稍后，目标位置可以在装置上被激光定位。任意数量的目标位置可以被划痕到工具中并且在固化过程中被转换为后续部件。
所描述的不同实施例中的流程图和框图示出了说明性实施例中的装置和方法的一些可能实施方式的体系架构、功能和操作。就此而言，流程图或框图中的每个模块可以代表模块、片段、功能和/或一部分操作或步骤。
在说明性实施例的某些可替换实施方式中，框图中注明的功能或多个功能可以不按照图中所注明的顺序发生。例如，在某些情况下，根据所涉及的功能，连续示出的两个模块可以被基本同时执行，或者这些模块可以在某些时候被以相反顺序执行。另外，除了流程图或框图所示出的模块外，也可以添加其他模块。
可以在图18所示的飞行器制造和维护方法1800和图19所示的飞行器1600的背景下描述所公开的某些说明性实施例。首先转向图18，其根据说明性实施例描述了飞行器制造和维护方法的示图。该过程可以被用于制造图4所示的框架400和/或其它部件。在预生产期间，飞行器制造和维护方法1800可以包括图19中的飞行器1900的规格和设计1802以及材料采购1804。
在生产期间，进行图19中的飞行器1900的部件和子组件制造1806和***集成1808。之后，图19中飞行器1900将通过认证和交付1810，以便投入使用1812。在被客户使用1812的同时，图19中的飞行器1900定期进行常规的维修和维护1814，其可以包括修改、重组、翻新及其他维修和维护。
飞行器制造和维护方法1800的每个过程可以由***集成商、第三方和/或操作者来执行或实施。在这些示例中，操作者可以是客户。为了本说明书的目的，***集成商可以包括但不限于任意数量的飞行器制造商和主要***分包商；第三方可以包括但不限于任意数量的销售商、转包商和供应商；并且操作者可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
现在参考图19，其描述了可以在其中实现说明性实施例的飞行器的示图。在该示例中，飞行器1900是通过图18中的飞行器制造和维护方法1800制造的，并且飞行器1900可以包括具有多个***1904和内部1906的机身1902。***1904的示例包括推进***1908、电力***1910、液压***1912和环境***1914中的一个或更多个。可以包括任意数量的其它***。尽管示出了航空示例，但是不同的说明性实施例可以被应用于其他工业，例如船舶工业和航天工业。
此处所示出的装置和方法可以被应用在图18中的飞行器制造和维护方法1800的至少一个阶段中。
在一个说明性示例中，在图18中的部件和子组件制造1806中生产的部件和子组件可以与在图18中当飞行器1900被使用1812时生产的部件或子组件以类似的方式进行加工或制造。作为另一个示例，可以在生产阶段例如图18中的部件和子组件制造1806以及***集成1808中利用一个或更多个装置实施例、方法实施例或其组合。可以在图18中当飞行器1900被使用1812时和/或维修和维护1814期间利用一个或更多个装置实施例、方法实施例或其组合。多个不同的说明性实施例的使用可以充分加快飞行器1900的装配和/或降低飞行器1900的成本。
因此，说明性实施例可以减少制造交通工具所需要的时间、成本及精力。特别地，根据说明性实施例使用框架的支撑***可以减少形成飞行器中的结构的支撑***所需要的部件的数量。例如，通过使用图4中框架400，单个框架可以被附连到多个结构。相反，如果没有框架400，则横梁、横梁支撑件、框架、剪力角、接头配件及其他部件可能需要彼此装配并连接以提供类似于框架400的功能。
此外，框架400还可以提供其他功能例如通过可变形区域的挤压、减压孔及其他适合的功能来耗散能量。此外，可以为交通工具的不同部分中可能遇到的多种负载更容易地定制框架400。同样地，通过使用框架400，可以减少支撑***需要的维修和检查量。例如，通过使用框架400可以减少紧固件、焊缝及其他部件的检查。此外，框架400的使用可以减少结构的预加载的需要。
已经展示了不同的说明性实施例的描述以用于说明和描述的目的,并且不意图穷举或限制为所公开形式的实施例。许多修改和变化对本领域普通技术人员是显而易见的。此外，与其他说明性实施例相比较，不同的说明性实施例可以提供不同的特征。选择和描述了选定的一个或更多个实施例以便最好地解释实施例的原理及实际应用，并使本领域的其他普通技术人员能够理解具有适于预期的特定用途的各种改进的各种实施例的公开。

Claims (8)

1.一种用于交通工具的装置，其包括：
整体复合结构(402)，其具有基本平面形状，所述整体复合结构包括：
所述整体复合结构(402)的第一边缘(408)，该第一边缘(408)具有第一形状(422)，其中该第一形状是T形；
所述整体复合结构(402)的第二边缘(410)，该第二边缘(410)具有第二形状(424)，其中所述第二边缘包括从所述第二边缘整体延伸的复数个凸缘，其中所述复数个凸缘被连接到交通工具的蒙皮；以及
位于所述整体复合结构(402)的所述第一边缘(408)与所述第二边缘(410)之间且被配置为加强所述整体复合结构的多个负载区域(426)，其中所述多个负载区域(426)是包括处于复合材料层之间的填充材料的多个非平面区域(420)；以及
连接到所述第一边缘的底板，其中所述底板被所述第一边缘的所述T形支撑在所述交通工具的内部。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述整体复合结构(402)、所述第一边缘(408)和所述第二边缘(410)形成框架(400)。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其进一步包括：
所述整体复合结构(402)中的多个可变形区域(432)，其中所述多个可变形区域(432)选自非平面区域和平面区域(418)中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括：
所述整体复合结构(402)中的多个开口(436)。
5.根据权利要求3所述的装置，其中所述第二边缘(410)包括从所述第一边缘(408)延伸的复数个凸缘(550)，其中所述复数个凸缘(550)被配置为连接到所述交通工具(300)的主体(308)。
6.根据权利要求1、2或4所述的装置，其中所述第二边缘(410)包括从所述第一边缘(408)延伸的复数个凸缘(550)，其中所述复数个凸缘(550)被配置为连接到所述交通工具(300)的主体(308)。
7.一种用于操作交通工具(300)的方法，该方法包括：
操作具有多个结构(304)的所述交通工具(300)，其中所述多个结构是在所述交通工具的内部中的底板；以及
通过具有多个框架(306)的支撑***(302)支撑所述交通工具(300)中的所述多个结构，其中所述多个框架(306)中的一个框架(400)包括整体复合结构(402)，所述整体复合结构包括：
所述整体复合结构(402)的第一边缘(408)，其具有第一形状(422)，该第一边缘(408)被连接到所述交通工具(300)中的所述多个结构(304)，其中所述第一形状是T形；
所述整体复合结构(402)的第二边缘(410)，其具有第二形状(424)，该第二边缘(410 )被连接到所述交通工具(300)的蒙皮，其中所述第二边缘包括从所述第二边缘整体延伸的复数个凸缘，其中所述复数个凸缘被连接到所述交通工具的所述蒙皮；以及
位于所述整体复合结构(402)的所述第一边缘(408)与所述第二边缘(410)之间且被配置为加强所述整体复合结构的多个负载区域(426)，其中所述多个负载区域(426)是包括处于复合材料层之间的填充材料的多个非平面区域(420)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述多个可变形区域(432)选自非平面区域和平面区域(418)中的至少一个，并且其中所述整体复合结构(402)具有多个开口(436)。
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