Claims (30)
1. Способ изготовления коробчатой монолитной конструкции (1) для фюзеляжей (3a) и крыльев (3b) летательного аппарата (4) с применением армированного волокном материала препрега с полимерной матрицей, содержащей1. Method for manufacturing a box-shaped monolithic structure (1) for fuselages (3a) and wings (3b) of an aircraft (4) using a fiber-reinforced prepreg material with a polymer matrix containing
- верхнюю стенку (5);- top wall (5);
- нижнюю стенку (6), обращенную к упомянутой верхней стенке (5) и расположенную на расстоянии от верхней стенки (5); и- a bottom wall (6) facing said top wall (5) and located at a distance from the top wall (5); and
- по меньшей мере один соединительный элемент (7), проходящий поперечно между упомянутыми верхней (5) и нижней (6) стенками, соединенный с ними и ограничивающий соответствующие удлиненные полости (8) верхней (5) и нижней (6) стенок;- at least one connecting element (7) passing transversely between said upper (5) and lower (6) walls, connected to them and limiting the respective elongated cavities (8) of the upper (5) and lower (6) walls;
при этом способ включает этапыwherein the method includes the steps
a) получение по меньшей мере двух удлиненных вспомогательных инструментов (15), каждый из которых имеет поперечное сечение с внешним многоугольным профилем, дополняющим профиль полостей (8), формируемых в упомянутой конструкции (1);a) obtaining at least two elongated auxiliary tools (15), each of which has a cross section with an external polygonal profile complementing the profile of the cavities (8) formed in the said structure (1);
b) размещение снаружи, на трех смежных стенках (16) каждого вспомогательного инструмента (15), удлиненного фасонного стержня (11), выполненного из упомянутого материала препрега, имеющего С-образное поперечное сечение и имеющего тыльную сторону (12) и два торцевых выступа (13), выступающих в поперечном направлении из упомянутой тыльной стороны (12) и расположенных на той же тыльной стороне(12);b) placing outside, on three adjacent walls (16) of each auxiliary tool (15), an elongated shaped rod (11) made of the said prepreg material, having a C-shaped cross section and having a back side (12) and two end projections ( 13) projecting transversely from said back side (12) and located on the same back side (12);
c) соединение указанных фасонных стержней (11) вдоль соответствующих тыльных сторон (12) с размещением в ряд указанных вспомогательных инструментов (15) так, что сами фасонные стержни (11) имеют противоположные вогнутости;c) connecting said shaped rods (11) along the respective back sides (12) with placement of said auxiliary tools (15) in a row so that the shaped rods (11) themselves have opposite concavities;
d) нанесение одного или нескольких слоев упомянутого материала препрега на нижней пластине (22) формы (21) для формования и создания нижнего наружного покрытия (6a), посредством которого формируют упомянутую нижнюю стенку (6) упомянутой конструкции (1);d) applying one or more layers of said prepreg material on the bottom plate (22) of the mold (21) to form and create a bottom outer cover (6a) by which said bottom wall (6) of said structure (1) is formed;
e) вставку образованного упомянутыми вспомогательными инструментами (15) и упомянутыми фасонными стержнями (11) узла на этапе c) на упомянутое нижнее наружное покрытие (6a), удерживаемое упомянутой нижней стенкой (6) упомянутой формы (21) для формования, и между соответствующими боковыми пластинами (24), ограничивающими саму форму (21) для формования; при этом упомянутые фасонные стержни (11) выполнены с соответствующими торцевыми выступами (13), копланарными в контакте с упомянутым нижним наружным покрытием (6а);e) inserting the assembly formed by said auxiliary tools (15) and said shaped rods (11) in step c) onto said lower outer cover (6a) held by said lower wall (6) of said mold (21) for molding, and between the respective side plates (24), limiting the form (21) for molding; wherein said shaped rods (11) are made with corresponding end ledges (13) coplanar in contact with said lower outer cover (6a);
f) нанесение одного или нескольких слоев упомянутого предварительно пропитанного материала на верхнюю пластину (23) упомянутой формы (21) для формования и создания верхнего наружного покрытия (5a), посредством которого формируют упомянутую верхнюю стенку (5) упомянутой конструкции (1);f) applying one or more layers of said pre-impregnated material to the top plate (23) of said mold (21) to form and create a top outer cover (5a) by which said top wall (5) of said structure (1) is formed;
g) установку упомянутой верхней пластины (23) на упомянутые боковые пластины (24) упомянутой формы (21) для формования в положении, обращенном к упомянутой нижней пластине (22), так, чтобы указанное верхнее наружное покрытие (5а) находилось в контакте с торцевыми выступами (13) упомянутых фасонных стержней (11), противоположных торцевым выступам (13), контактирующим с нижним наружным покрытием (6а);g) installing said top plate (23) on said side plates (24) of said shape (21) for molding in a position facing said bottom plate (22) so that said upper outer cover (5a) is in contact with the end ledges (13) mentioned shaped rods (11), opposite the end ledges (13), in contact with the lower outer cover (6a);
h) перенос в автоклав подготовленной таким образом и заполненной верхним и нижним наружными покрытиями (5а, 6а) и фасонными стержнями (11) формы (21) для формования для отверждения при заданных параметрах температуры и давления отверждения;h) transfer to the autoclave thus prepared and filled with the top and bottom outer coatings (5a, 6a) and shaped rods (11) of the mold (21) for molding for curing at the specified curing temperature and pressure parameters;
отличающийся тем, чтоcharacterized in that
- упомянутые вспомогательные инструменты (15) являются полыми внутри и имеют композицию на основе армирующего материала и полимера, подходящую для перехода из жесткого состояния в гибкое эластичное состояние и, наоборот, при нагревании и, соответственно, охлаждении;- said auxiliary tools (15) are hollow inside and have a composition based on a reinforcing material and a polymer suitable for transition from a rigid state to a flexible elastic state and vice versa when heated and, accordingly, when cooled;
- упомянутые вспомогательные инструменты (15) выполнены с возможностью достижения гибкого эластичного состояния при температуре ниже температуры отверждения и выше 50°C;- said auxiliary tools (15) are designed to achieve a flexible elastic state at a temperature below the curing temperature and above 50°C;
- этап b) осуществляют посредством нанесения упомянутого препрега непосредственно на внешнюю поверхность стенок (16) упомянутых вспомогательных инструментов (15) в жестком состоянии; и- step b) is carried out by applying said prepreg directly to the outer surface of the walls (16) of said auxiliary tools (15) in a rigid state; and
- на этапе h) давление отверждения прикладывают и внутри формы (21) для формования, и внутри упомянутых вспомогательных инструментов (15), стенки (16) которых становятся гибкими за счет перехода из жесткого состояния в гибкое эластичное состояние, прижимаются самим давлением отверждения и прилипают к упомянутым фасонным стержням (11) и к упомянутой нижнему (6а) и верхнему (5а) наружным покрытиям.- in step h), the curing pressure is applied both inside the mold (21) for molding and inside said auxiliary tools (15), the walls (16) of which become flexible due to the transition from a rigid state to a flexible elastic state, are pressed by the curing pressure itself and adhere to said shaped rods (11) and to said lower (6a) and upper (5a) outer covers.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно включает перед этапом h) этапы2. The method according to p. 1, characterized in that it additionally includes before step h) the steps
i) вставки внутрь каждого вспомогательного инструмента (15) по меньшей мере одного рукавного мешка (30), выступающего из соответствующих противоположных передних и задних торцевых частей (15а) самого вспомогательного инструмента (15);i) inserting inside each auxiliary tool (15) at least one sleeve bag (30) protruding from the respective opposite front and rear end parts (15a) of the auxiliary tool (15) itself;
l) уплотнения на каждом противоположном переднем и заднем конце (27, 28) формы (21) для формования первого осевого конца (31) соответствующего внешнего рукавного мешка (32), подходящего для размещения и применения вокруг соответствующей передней или задней торцевой части (15а) вспомогательных инструментов (15), выступающих из самой формы (21) для формования; иl) seals at each opposite front and rear end (27, 28) of the mold (21) to form a first axial end (31) of a respective outer sleeve bag (32) suitable for placement and use around the respective front or rear end (15a) auxiliary tools (15) protruding from the mold itself (21) for molding; and
m) уплотнения смежных концов рукавных мешков (30), выступающих от соответствующих вспомогательных инструментов (15), друг к другу и к соответствующим вторым осевым концам (33) соответствующих внешних рукавных мешков (32), противоположных первым осевым концам (31);m) sealing adjacent ends of the sleeve bags (30) protruding from the respective auxiliary tools (15) to each other and to the respective second axial ends (33) of the respective outer sleeve bags (32) opposite the first axial ends (31);
при этом упомянутое давление отверждения прикладывают внутри указанных рукавных мешков (30).wherein said curing pressure is applied inside said sleeve bags (30).
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что этапу b) предшествует только этап n) нанесения первого адгезивного вещества на основе смолы по меньшей мере на части стенок (16) вспомогательных инструментов (15) в жестком состоянии, для получения упомянутого материала препрега.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that step b) is preceded only by step n) of applying the first resin-based adhesive to at least part of the walls (16) of the auxiliary tools (15) in a rigid state, to obtain said prepreg material.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что этапам d) и f) предшествует этап o) нанесения второго адгезивного вещества на основе смолы по меньшей мере на часть упомянутых нижней (22) и верхней (23) пластин формы (21) для формования, и приема упомянутого материала препрега.4. Method according to any of the preceding claims, characterized in that steps d) and f) are preceded by step o) of applying a second resin-based adhesive to at least a portion of said lower (22) and upper (23) plates of the mold (21) for molding and receiving said prepreg material.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что полимер упомянутых вспомогательных инструментов (15) представляет собой термореактивный или термопластичный полимер с памятью формы.5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the polymer of said auxiliary tools (15) is a thermoset or thermoplastic shape memory polymer.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что армирующий материал упомянутых вспомогательных инструментов (15) содержит одно эластичное волокно или несколько эластичных волокон. 6. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing material of said auxiliary tools (15) comprises one elastic fiber or several elastic fibers.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что формируют по меньшей мере два соединительных элемента (7), на упомянутом этапе а) предусматривают по меньшей мере три упомянутых удлиненных вспомогательных инструмента (15); и на упомянутом этапе b) на стенках (16) по меньшей мере одного из упомянутых вспомогательных инструментов (15) два упомянутых фасонных стержня (11) ламинируют непосредственно на противоположных сторонах.7. The method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that at least two connecting elements (7) are formed, in said step a) at least three said elongated auxiliary tools (15) are provided; and in said step b) on the walls (16) of at least one of said auxiliary tools (15) two said shaped rods (11) are laminated directly on opposite sides.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он дополнительно включает после этапа h), этап p) нагревания вспомогательных инструментов (15) для приведения их в гибкое эластичное состояние и их извлечения из соответствующих полостей (8) сформованной конструкции (1).8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises, after step h), step p), heating the auxiliary tools (15) to bring them into a flexible elastic state and remove them from the respective cavities (8) of the molded structure (1 ).
9. Коробчатая монолитная конструкция (1) для фюзеляжей (3a) и крыльев (3b) летательного аппарата (4), изготовленная способом по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что на всех поверхностях, находящихся между упомянутой верхней стенкой (5) и упомянутой нижней стенкой (6), среднее значение шероховатости поверхности меньше или равно 2 микронам.9. Box-shaped monolithic structure (1) for the fuselages (3a) and wings (3b) of the aircraft (4), manufactured by the method according to any of the preceding paragraphs, characterized in that on all surfaces located between the said upper wall (5) and the said bottom wall (6), the average surface roughness is less than or equal to 2 microns.