Слоистый композитный радиусный заполнитель с элементом заполнителя геометрической формы и способ его формирования

Слоистый композитный радиусный заполнитель с элементом заполнителя геометрической формы и способ его формирования

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится в целом к композитным конструкциям и способам, а еще точнее к слоистым композитным радиусным заполнителям композитных конструкций, таких как конструкции воздушного судна, а также к способам их формирования.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Композитные конструкции, такие как конструкции, выполненные из материалов из усиленного углеродным волокном пластика (CFRP), могут быть использованы для решения многих задач, включая производство воздушного судна, космического судна, винтокрылого судна, водного судна, автомобилей, грузовиков и других транспортных средств и конструкций вследствие их высоких соотношений прочность-вес, устойчивости к коррозии и других подходящих свойств. В частности, при конструировании воздушного судна, композитные конструкции могут быть использованы для формирования хвостовых секций, крыльев, фюзеляжа и других компонентов.

Когда композитные конструктивные элементы соединены вместе, такие как усиливающие элементы жесткости или стрингеры, соединенные с композитными панелями обшивки, вдоль линий связи между композитными конструктивными элементами могут присутствовать области промежутков или полостей, обычно называемые как "области радиусного заполнителя" или "узловые области". Элементы радиусного заполнителя или "узлы", выполненные из композитного материала или адгезивного/клеевого материала и имеющие в целом треугольное сечение, могут быть использованы для заполнения областей радиусного заполнителя или узловых областей с обеспечением дополнительного конструктивного усиления таких областей.

Элемент радиусного заполнителя или узел, используемый для заполнения области радиусного заполнителя или узловой области, может быть выполнен в виде слоистого композитного радиусного заполнителя. Такие известные слоистые композитные радиусные заполнители могут быть выполнены из пластин, сформированных из уложенных с образованием стопы композитных слоев. Однако во время выполнения этапов производственного отверждения и этапов циклического температурного воздействия по отношению к таким известным слоистым композитным радиусным заполнителям, таким как слоистые композитные радиусные заполнители, используемые в композитных конструкциях, содержащих усиливающие элементы жесткости или стрингеры, в слоистых композитных радиусных заполнителях может возникать расслоение или разделение слоев. В целом, такое расслаивание возникает в верхней одной третьей части области, расположенной рядом с наконечником слоистого композитного радиусного заполнителя, и может возникать более часто в больших слоистых композитных радиусных заполнителях. Такое расслаивание обычно вызвано разницей в коэффициенте теплового расширения (СТЕ) между слоями, расположенными вплотную к слоистому композитному радиусному заполнителю, то есть покрывающими слоями и слоистым композитным радиусным заполнителем.

Известные решения направлены на такое существующее расслаивание слоистого композитного радиусного заполнителя. Например, одно такое известное решение включает показ того, что расслоение слоистого композитного радиусного заполнителя не является нежелательным. Однако такое известное решение может добавлять фактор риска, поскольку может быть сложно показать, что расслоение будет увеличиваться до нежелательного размера под действием всех климатических условий и условий нагружения в течение всего срока службы композитной конструкции.

Таким образом, необходимо обеспечить возможность решения проблемы расслаивания слоистых композитных радиусных заполнителей, используемых в композитных конструкциях, таких как усиливающие элементы жесткости и стрингеры. Соответственно, существует потребность в уровне техники в улучшенных слоистых композитных радиусных заполнителях и способах их формирования, которые обеспечивают преимущества над известными элементами, блоками и способами.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Удовлетворена данная потребность в улучшенных слоистых композитных радиусных заполнителях и способах их формирования. Как описано в приведенном далее разделе «Осуществление изобретения», варианты реализации улучшенных слоистых композитных радиусных заполнителей и способов их формирования могут обеспечивать значительные преимущества по сравнению с известными элементами, блоками и способами.

В одном варианте реализации настоящего изобретения предложен слоистый композитный радиусный заполнитель композитной конструкции. Слоистый композитный радиусный заполнитель содержит блок уложенных с образованием стопы слоев. Блок уложенных с образованием стопы слоев содержит множество стоп из слоев слоистого радиусного заполнителя, разрезанных до необходимой ширины и имеющих необходимую ориентацию слоев.

Слоистый композитный радиусный заполнитель дополнительно содержит элемент заполнителя геометрической формы, расположенный в необходимом месте на первой части блока уложенных с образованием стопы слоев. Элемент заполнителя геометрической формы деформирует вторую часть блока уложенных с образованием стопы слоев, уложенную с образованием стопы поверх элемента заполнителя геометрической формы таким образом, что слои слоистого радиусного заполнителя второй части блока уложенных с образованием стопы слоев изменяют направление и имеют компонент направления, содержащий горизонтальное направление и вертикальное направление. Слоистый композитный радиусный заполнитель имеет форму, по существу соответствующую области радиусного заполнителя композитной конструкции.

В другом варианте реализации настоящего изобретения предложен композитный блок воздушного судна. Композитный блок воздушного судна содержит композитную конструкцию. Композитная конструкция содержит область радиусного заполнителя и множество покрывающих слоев, расположенных вплотную к области радиусного заполнителя.

Композитный блок воздушного судна дополнительно содержит слоистый композитный радиусный заполнитель, имеющий форму, по существу соответствующую области радиусного заполнителя и заполняющую эту область радиусного заполнителя. Слоистый композитный радиусный заполнитель содержит блок уложенных с образованием стопы слоев. Блок уложенных с образованием стопы слоев содержит множество стоп из слоев слоистого радиусного заполнителя, разрезанных до необходимой ширины и имеющих необходимую ориентацию слоев.

Слоистый композитный радиусный заполнитель дополнительно содержит элемент заполнителя геометрической формы, расположенного в необходимое место на первой части блока уложенных с образованием стопы слоев. Элемент заполнителя геометрической формы деформирует вторую часть блока уложенных с образованием стопы слоев, уложенную с образованием стопы поверх элемента заполнителя геометрической формы таким образом, что слои слоистого радиусного заполнителя второй части блока уложенных с образованием стопы слоев изменяют направление и имеют компонент направления, содержащий горизонтальное направление и вертикальное направление.

Еще в одном варианте реализации настоящего изобретения предложен способ формирования слоистого композитного радиусного заполнителя композитной конструкции. Способ содержит этап сборки множества стоп из слоев слоистого радиусного заполнителя, разрезанных до необходимой ширины и имеющих необходимую ориентацию слоев, для формирования блока уложенных с образованием стопы слоев. Способ дополнительно включает этап укладки первой части блока уложенных с образованием стопы слоев на формирующее устройство. Способ дополнительно включает этап позиционирования элемента заполнителя геометрической формы в необходимом месте на первой части блока уложенных с образованием стопы слоев.

Способ дополнительно включает этап укладки второй части блока уложенных с образованием стопы слоев поверх элемента заполнителя геометрической формы и первой части для формирования слоистого композитного радиусного заполнителя. Элемент заполнителя геометрической формы деформирует вторую часть таким образом, что слои слоистого радиусного заполнителя второй части изменяют направление и имеют компонент направления, содержащий горизонтальное направление и вертикальное направление. Способ дополнительно включает этап сборки слоистого композитного радиусного заполнителя в области радиусного заполнителя композитной конструкции.

Особенности, функции и преимущества, которые были описаны, могут быть реализованы независимо друг от друга в различных вариантах реализации настоящего изобретения или могут быть объединены еще в одних вариантах реализации, дополнительные сведения о которых можно получить со ссылкой на приведенные далее раздел «Осуществление изобретения» и чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретения может быть лучше понятно со ссылкой на приведенный далее раздел «Осуществление изобретения» в сочетании с прилагаемыми чертежами, иллюстрирующими предпочтительные и иллюстративные варианты реализации, которые не обязательно представлены в масштабе.

На фиг. 1 показан перспективный вид воздушного судна, которое может содержать один или большее количество композитных блоков, имеющих одну или большее количество композитных конструкций с вариантом реализации слоистого композитного радиусного заполнителя согласно настоящему изобретению.

На фиг. 2А показана блок-схема способа изготовления и обслуживания воздушного судна.

На фиг. 2В показана структурная схема воздушного судна.

На фиг. 3 показана структурная схема композитного блока, иллюстрирующего вариант реализации слоистого композитного радиусного заполнителя согласно настоящему изобретению.

На фиг. 4А показан перспективный вид композитной конструкции в форме Т-образного элемента жесткости, имеющего область радиусного заполнителя, заполненную с использованием варианта реализации слоистого композитного радиусного заполнителя согласно настоящему изобретению.

На фиг. 4В показан увеличенный разобранный вид спереди в разрезе слоистого композитного радиусного заполнителя по фиг. 4А в композитном блоке.

На фиг. 5 показан увеличенный вид спереди в разрезе одного из вариантов реализации слоистого композитного радиусного заполнителя согласно настоящему изобретению, содержащего один элемент заполнителя геометрической формы и наконечник.

На фиг. 6 показан увеличенный вид спереди в разрезе другого варианта реализации слоистого композитного радиусного заполнителя согласно настоящему изобретению, имеющего два элемента заполнителя геометрической формы и наконечник.

На фиг. 7 показан увеличенный вид спереди в разрезе другого варианта реализации слоистого композитного радиусного заполнителя согласно настоящему изобретению, имеющего два элемента заполнителя геометрической формы и не имеющего наконечник.

На фиг. 8 показана блок-схема иллюстрирующего варианта реализации способа согласно настоящему изобретению.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Раскрытые варианты реализации будут описаны более подробно в настоящей заявке со ссылкой на прилагаемые чертежи, на некоторых из которых, однако, показаны не все из раскрытых вариантов реализации. В действительности, могут быть реализованы некоторые различные варианты реализации, и их не следует рассматривать в качестве вариантов реализации, ограниченных вариантами реализации, заданными в настоящей заявке. Скорее эти варианты реализации приведены для того, чтобы данное описание было полным и полностью передавало объем настоящего изобретения специалистам в области техники.

Согласно чертежам, на фиг. 1 показан перспективный вид воздушного судна 10, которое могут включать один или большее количество композитных блоков 26 с одной или большим количеством композитных конструкций 28. Композитная конструкция 28 (см. фиг. 1) может содержать вариант реализации слоистого композитного радиусного заполнителя 70 (см. фиг. 3, 4А - 4В, 5-7), такого как, например, слоистый композитный радиусный заполнитель 70а (см. фиг. 5), слоистый композитный радиусный заполнитель 70b (см. фиг. 6) или слоистый композитный радиусный заполнитель 70 с (см. фиг. 7), сформированный посредством одного или большего количества вариантов реализации способа 150 (см. фиг. 8) согласно настоящему изобретению.

Как показано на фиг. 1, воздушное судно 10 содержит фюзеляж 12, носовую часть 14, кабину 16, крылья 18, один или большее количество движительных блоков 20, вертикальную хвостовую часть 2 и горизонтальные хвостовые части 24. Воздушное судно 10, показанное на фиг. 1, представляет собой в целом иллюстрацию гражданского пассажирского воздушного судна, содержащего один или большее количество композитных блоков 26 с одной или большим количеством композитных конструкций 28. Однако, принципы раскрытых вариантов реализации могут быть применены к другому пассажирскому воздушному судну, грузовому воздушному судну, военному воздушному судну, винтокрылому судну и другим типам воздушных судов или летательных транспортных средств, к аэрокосмическим транспортным средствам, спутникам, космическим транспортным средствам-носителям, ракетам и другим аэрокосмическим транспортным средствам, а также к лодкам и другим водных судам, поездам, автомобилям, грузовикам, автобусам или другим подходящим конструкциям, содержащим один или большее количество композитных блоков 26 с одной или большим количеством композитных конструкций 28, которые могут содержать вариант реализации слоистого композитного радиусного заполнителя 70 (см. фиг. 3, 4А - 4В, 5-7), выполненного с использованием одного или большего количества вариантов реализации способа 150 (см. фиг. 8) согласно настоящему изобретению.

На фиг. 2А показана блок-схема способа 30 изготовления и обслуживания воздушного судна. На фиг. 2В показана структурная схема воздушного судна 50. Согласно фиг. 2А - 2В, варианты реализации настоящего изобретения могут быть описаны в контексте способа 30 изготовления и обслуживания воздушного судна, как показано на фиг. 2А, и воздушного судна 50, как показано на фиг. 2В. Во время подготовки к производству способ 30 изготовления и обслуживания иллюстративного воздушного судна может включать проработку и проектирование 32 воздушного судна 50 и материальное снабжение 34. Во время изготовления происходит производство 36 компонентов и подблоков, а также интеграция 38 систем воздушного судна 50. Таким образом, воздушное судно 50 может пройти через сертификацию и поставку 40 для помещения этого воздушного судна на обслуживание 42. Во время нахождения на обслуживании 42 заказчиком для воздушного судна 50 может быть составлено расписание планового технического обеспечения и обслуживания 44, которое может также включать модификацию, перенастройку, восстановление и другие подходящие виды обслуживания.

Каждый из процессов способа 30 изготовления и обслуживания воздушного судна может быть осуществлен или выполнен системным интегратором, третьей стороной и/или оператором (например, заказчиком). Для целей данного описания, системный интегратор может содержать, без ограничения, любое количество производителей воздушных судов и субподрядчиков по основным системам, третья сторона может содержать, без ограничения, любое количество продавцов, субподрядчиков и поставщиков, а оператор может представлять собой авиалинию, лизинговую компанию, военную организацию, обслуживающую организацию и других подходящих операторов.

Как показано на фиг. 2В, воздушное судно 50, изготовленное способом 30 изготовления и обслуживания иллюстративного воздушного судна, может содержать несущую конструкцию 52 с множеством высокоуровневых систем 54 и внутренней частью 56. Примеры множества высокоуровневых систем 54 могут содержать одно или большее количество из движительной системы 58, электрической системы 60, гидравлической системы 62 и климатической системы 64. Может быть также включено любое количество других систем. Несмотря на то, что пример показан для аэрокосмической промышленности, принципы настоящего изобретения могут быть применены в других отраслях промышленности, таких как автомобильная промышленность.

Способы и системы, реализованные в настоящей заявке, могут быть применены во время любого одного или большего количества этапов способа 30 изготовления и обслуживания. Например, компоненты или подблоки, соответствующие производству компонентов и подблоков, могут быть изготовлены или произведены способом, схожим с компонентами или подблоками, изготовленными во время нахождения воздушного судна 50 на обслуживании 42. Кроме того, один или большее количество вариантов реализации устройства, варианты реализации способа или их сочетание могут быть использованы во время производства 36 компонентов и подблоков и во время интеграции 38 систем, например путем по существу ускорения сборки воздушного судна 50 или путем уменьшения его цены. Аналогичным образом, один или большее количество вариантов реализации устройства, варианты реализации способа или их сочетание могут быть использованы во время нахождения воздушного судна 50 на обслуживании 42, например, без ограничения, для планового технического обеспечения и обслуживания 44.

В варианте реализации настоящего изобретения предложен слоистый композитный радиусный заполнитель 70 (см. фиг.3, 4А - 4В, 5-7), то есть "узел" для заполнения области 72 (см. фиг. 3, 4А - 4В) радиусного заполнителя, то есть "область узла" композитной конструкции 28 (см. фиг. 3, 4А - 4В) в композитном блоке 26 (см. фиг. 3, 4В). На фиг. 3 показана структурная схема композитного блока 26, такого как композитный блок 26а воздушного судна, иллюстрирующий вариант реализации слоистого композитного радиусного заполнителя 70 согласно настоящему изобретению.

Как показано на фиг. 3, композитный блок 26 содержит композитную конструкцию 28, имеющую область 72 радиусного заполнителя. Как дополнительно показано на фиг. 3, композитная конструкция 28 содержит слоистый композитный радиусный заполнитель 70, который расположен вплотную к покрывающим слоям 84а, покрывающим слоям 84b и покрывающим слоям 92а композитной конструкции 28.

На фиг. 4А показан перспективный вид композитной конструкции 28, такой как в форме Т-образного элемента жесткости 76, имеющего область 72 радиусного заполнителя, заполненного с использованием варианта реализации слоистого композитного радиусного заполнителя 70 согласно настоящему изобретению. На фиг. 4В показан увеличенный разобранный вид спереди в разрезе слоистого композитного радиусного заполнителя 70 по фиг. 4А в композитном блоке 26, таком как композитный блок 26а воздушного судна. Как показано на фиг. 4В, слоистый композитный радиусный заполнитель 70, такой как в форме слоистого композитного радиусного заполнителя 70а, предпочтительно имеет конфигурацию 74, по существу соответствующую форме и размеру области 72 радиусного заполнителя композитной конструкции 28.

Как показано на фиг. 4А, композитная конструкция 28, такая как в форме Т-образного элемента 76 жесткости, содержит вертикальные ребра 78, горизонтальные выступы 80 и переходы 82 выступ-ребро, радиально окружающие слоистый композитный радиусный заполнитель 70. Вертикальные ребра 78 (см. фиг. 4А - 4В) и горизонтальные выступы 80 (см. фиг. 4А - 4В) предпочтительно содержит уложенные с образованием стопы композитные слои 84 (см. фиг. 4А - 4В), такие как покрывающие слои 84а, 84b (см. фиг. 3, 4В), расположенные вплотную к слоистому композитному радиусному заполнителю 70 (см. фиг. 3, 4А - 4В). Покрывающие слои 84а, 84b (см. фиг. 4В) предпочтительно имеют радиальную ориентацию 86 (см. фиг. 4В), проходящую в вертикальном направлении 118b (см. фиг. 4В) или по существу в вертикальном направлении. Как дополнительно показано на фиг. 4А, горизонтальные выступы 80 Т-образного элемента жесткости 76 могут быть соединены друг с другом в области 88 взаимодействия с одной или большим количеством опорных пластин 90 и/или панелями 96 обшивки, например в области взаимодействия обшивки и элемента жесткости.

Как показано на фиг. 4В, одна или большее количество опорных пластин 90 могут содержать уложенные с образованием стопы композитные основные слои 92, такие как в форме покрывающих слоев 92а, расположенные вплотную к слоистому композитному радиусному заполнителю 70. Покрывающие слои 92а (см. фиг. 3, 4В) предпочтительно имеют радиальную ориентацию 94 (см. фиг. 4В, 5-7), проходящую в горизонтальном направлении 118а (см. фиг. 4В). Как дополнительно показано на фиг.4В, композитный блок 26, такой как в форме композитного блока 26а воздушного судна, показан слоистый композитный радиусный заполнитель 70, окруженный лонжеронами 98.

Как показано на фиг. 3 и 4В, слоистый композитный радиусный заполнитель 70 содержит элемент 100 заполнителя геометрической формы, имеющий геометрическую форму 102 (см. фиг. 4В), необязательный наконечник 104, нижние части 106а, 106b (см. фиг. 4В), верхнюю часть 106 с (см. фиг. 4В) и блок 108 уложенных с образованием стопы слоев. Слоистый композитный радиусный заполнитель 70 (см. фиг. 3, 4В, 5-7) может содержать один или большее количество элементов 100 (см. фиг. 3, 4В, 5-7) заполнителя геометрической формы, расположенных в блоке 108 (см. фиг. 3, 4В, 5-7) уложенных с образованием стопы слоев слоистого композитного радиусного заполнителя 70 (см. фиг. 3, 4В, 5-7).

Слоистый композитный радиусный заполнитель 70 (см. фиг. 3, 4В, 5-7) может быть сформирован из композитного материала посредством любых подходящих средств, включая, без исключения, ориентирование по одной оси, экструдирование, ручную укладку, автоматизированную укладку или любой другой подходящий процесс формирования, как описано более подробно далее. Слоистый композитный радиусный заполнитель 70 (см. фиг. 3, 4В, 5-7) может быть сформирован путем первичного формирования блока 108 (см. фиг. 3, 4В, 5-7) уложенных с образованием стопы слоев. Как показано на фиг. 3, блок 108 уложенных с образованием стопы слоев предпочтительно содержит множество стоп 110 (см. также фиг. 4В, 5-7) слоев 110а (см. также фиг. 4В), 110b (см. также фиг. 4В), 110с (см. также фиг. 6) и/или 110d (см. также фиг. 7) слоистого радиусного заполнителя, разрезанных до необходимой ширины 132 и имеющих необходимую ориентацию слоев 134.

Необходимая ширина 132 (см. фиг. 3) может быть выбрана из диапазона от большой ширины до маленькой ширины и может быть выбрана для обеспечения соответствия размеру и форме радиуса 114 (см. фиг. 4В) слоистого композитного радиусного заполнителя 70 (см. фиг. 4В), который в итоге сформирован. Необходимая ориентация 134 (см. фиг. 3) слоев может быть подогнана под любую необходимую ориентацию слоев. Например, необходимая ориентация 134 слоев может содержать, без ограничения, такие ориентации слоев как +45 градусов/ -45 градусов, +50 градусов/ -50 градусов, 0 градусов, 90 градусов или другую подходящую ориентацию слоев. Например, согласно использованию в настоящей заявке, "+45 градусов" означает, что слой повернут на 45 градусов по часовой стрелке, а "-45 градусов" означает, что слой повернут на 45 градусов против часовой стрелки. Выбор необходимой ориентации 134 (см. фиг. 3) слоев блока 108 (см. фиг. 3, 4В) уложенных с образованием стопы слоев зависит от необходимой жесткости слоистого композитного радиусного заполнителя 70 (см. фиг. 3, 4В) по отношению к жесткости окружающих покрывающих слоев 84а, 84b, 92а (см. фиг. 3, 4В).

Как показано на фиг. 3, 4В, блок 108 уложенных с образованием стопы слоев предпочтительно содержит первую часть 108а и вторую часть 108b. В случаях, в которых в слоистом композитном радиусном заполнителе 70 (см. фиг. 6, 7) сформированы более одного элемента 100 заполнителя геометрической формы 100 (см. фиг. 6, 7), одна или большее количество дополнительных частей 108с (см. фиг. 6), дополнительная часть 108d (см. фиг. 7) или другие дополнительные части могут быть сформированы из второй части 108b (см. фиг. 5-7).

Блок 108 (см. фиг. 3, 4В) уложенных с образованием стопы слоев слоистого композитного радиусного заполнителя 70 (см. фиг. 3, 4В) может быть выполнен из того же самого смоляного или волоконного материала, используемого для формирования компонентов композитного блока 26 (см. фиг. 3, 4В), таких как композитная конструкция 28 (см. фиг. 3, 4В), лонжероны 98 (см. фиг. 4В), опорные пластины 90 (см. фиг. 4В) и панель 96 обшивки (см. фиг. 4В). Например, уложенные с образованием стопы композитные слои 84, уложенные с образованием стопы композитные основные слои 92 и множество стоп 110 (см. фиг. 3) из слоев 110а (см. фиг. 4В), 110b (см. фиг. 4В), 110с (см. фиг. 6) и/или 110d (см. фиг. 7) слоистого радиусного заполнителя могут быть сформированы из усиливающего материала, окруженного матричным материалом и удерживаемого в нем, такого как, например, пропитанный материал.

Усиливающий материал может содержать волокна с высокой прочностью, такие как стекловолокно или углеродное волокно, графит, ароматическое полиамидное волокно, стекловолокно или другой подходящий усиливающий материал. Матричный материал может содержать различные полимерные или смолянистые материалы, такие как клей, полиэстер, смола сложных виниловых эфиров, полиэфирэфиркетонный полимер (PEEK), полиэфиркетонкетонный полимер (PEKK), бисмалеимид или другой подходящий матричный материал. Согласно использованию в настоящей заявке, "пропитанный" означает сотканную или плетеную ткань или материал из матерчатой ленты, например стекловолокно или углеродные волокна, которые были обогащены неотвержденной или частично отвержденной смолой, которая является достаточно эластичной для формирования из нее необходимой формы, а затем "отверждены", например, путем применения тепла в печи или автоклава или других нагревающих средств для отверждения смолы в прочную, жесткую и усиленную волокном конструкцию.

Уложенные с образованием стопы композитные слои 84, уложенные с образованием стопы композитные основные слои 92 и множество стоп 110 (см. фиг. 3) из слоев 110а (см. фиг. 4В), 110b (см. фиг. 4В), 110с (см. фиг. 6) и/или 110d (см. фиг. 7) слоистого радиусного заполнителя могут быть выполнены в форме пропитанной однонаправленной ленты, однонаправленной ленты из волокна, ленты из углепластика (CFRP) или другой подходящей ленты, ткани из углепластика (CFRP), пропитанной ткани, сотканной ткани, содержащей сотканную ткань из углеродного волокна или другое подходящее волокно, сочетания ленты или ткани из вышеперечисленного или другого подходящего композитного материала.

Как описано более подробно далее по отношению к способу 150, первая часть 108а (см. фиг. 3) блока 108 (см. фиг. 3) уложенных с образованием стопы слоев может содержать три или четыре слоя предпочтительно по меньшей мере с одним слоем, имеющим ориентацию слоев, составляющую ноль градусов (0°). Если процесс автоматизированной укладки используют для формирования блока 108 (см. фиг. 3) уложенных с образованием стопы слоев, то множество стоп 110, содержащее слои 110а (см. фиг. 4В), 110b (см. фиг. 4В), 110с (см. фиг. 6), и/или 110d (см. фиг. 7) слоистого радиусного заполнителя, может быть уложено с использованием единичных слоев в любой необходимой ориентации 134 (см. фиг. 3) слоев.

Как дополнительно показано на фиг. 3, 4В и 5-6 слоистый композитный радиусный заполнитель 70 может дополнительно содержать наконечник 104. Наконечник 104 (см. фиг. 3, 4В, 5-6) предпочтительно образован из множества однонаправленных волокон, однонаправленной ленты из волокна, пропитанной однонаправленной ленты, однонаправленного композитного жгута, однонаправленной ленты с прорезями, ленты из углепластика (CFRP), ткани из углепластика (CFRP), пропитанной ткани, сотканной ткани, содержащей сотканную ткань из углеродного волокна, рубленого волокна, их сочетания или другого подходящего волоконного материала.

Наконечник 104 (см. фиг. 3, 4В, 5-6) предпочтительно имеет конфигурацию 105 (см. фиг. 4В, 5-6), содержащую одну из по существу стреловидной конфигурации 105а (см. фиг. 5), многоугольной конфигурации 105b (см. фиг. 6) или другой подходящей конфигурации. Как показано на фиг. 5, наконечник 104, такой как в форме наконечника 104а, расположен на верхней части 122 блока 108 уложенных с образованием стопы слоев, такой как верхняя часть 122 второй части 108b блока 108 уложенных с образованием стопы слоев. Как дополнительно показано на фиг. 5, наконечник 104а имеет конфигурацию 105 в форме по существу стреловидной конфигурации 105а.

Как показано на фиг. 6, наконечник 104, такой как в форме наконечника 104b, расположен на верхней части 122 блока 108 уложенных с образованием стопы слоев, такой как верхняя часть 122 дополнительной части 108 с блока 108 уложенных с образованием стопы слоев. Как дополнительно показано на фиг. 6, наконечник 104b имеет конфигурацию 105 в форме многоугольной конфигурации 105b.

Как дополнительно показано на фиг. 3, 4В, 5-7, слоистый композитный радиусный заполнитель 70 содержит элемент 100 заполнителя геометрической формы, такой как в форме первого элемента 100а заполнителя геометрической формы, расположенного в необходимом месте 120 (см. фиг. 5-7) на первой части 108а (см. фиг. 5-7) блока 108 уложенных с образованием стопы слоев. Как показано на фиг. 5, в одном варианте реализации необходимое место 120 на первой части 108а блока 108 уложенных с образованием стопы слоев представляет собой предпочтительно центральное место 120а или по существу центральное место на первой части 108а. Однако, могут быть также выбраны и другие подходящие необходимые места. Поскольку расслоение или образование трещин в слоистых композитных радиусных заполнителях может обычно начинаться в верхней части, такой как половина верхней части или одна треть верхней части слоистого композитного радиусного заполнителя, то предпочтительно один или большее количество элементов 100 (см. фиг. 4В, 5-7) заполнителя геометрической формы позиционированы или расположены в верхней части, такой как половина верхней части или одна треть верхней части слоистого композитного радиусного заполнителя 70 (см. фиг. 4В, 5-7).

Кроме того, предпочтительно вторая часть 108b (см. фиг. 4В, 5-7) блока 108 (см. фиг. 4В, 5-7) уложенных с образованием стопы слоев в верхней части, такой как половина верхней части или одна треть верхней части слоистого композитного радиусного заполнителя 70 (см. фиг. 4В, 5-7), деформирован или профилирован одним или большим количеством элементов 100 (см. фиг. 4В, 5-7) заполнителя геометрической формы. Один или большее количество элементов 100 (см. фиг. 4В, 5-7) заполнителя геометрической формы предпочтительно деформируют или сгибают вторую часть 108b (см. фиг. 4В, 5-7) и любые дополнительные части 108с (см. фиг. 6), 108d (см. фиг. 7) блока 108 (см. фиг. 4В, 5-7) уложенных с образованием стопы слоев, которые уложены с образованием стопы поверх соответствующих элементов 100 (см. фиг. 4В, 5-7) заполнителя геометрической формы. Данная деформация вызывает то, что слои 110b (см. фиг. 4В, 4-7), 110с (см. фиг. 6) и/или 110d (см. фиг. 7) слоистого радиусного заполнителя второй части 108b (см. фиг. 4В, 5-7), а также любые дополнительные части 108с (см. фиг. 6), 108d (см. фиг. 7) блока 108 (см. фиг. 4В, 5) уложенных с образованием стопы слоев сгибаются и изменяют направления и имеют компонент направления 116 (см. фиг. 3, 4B, 5-7), содержащий горизонтальное направление 118а (см. фиг. 3, 4В, 5-7) и вертикальное направление 118b (см. фиг. 3, 4В, 5-7), с тем, чтобы по существу соответствовать вертикальному направлению 118b (см. фиг. 4В) покрывающих слоев 84а, 84b (см. фиг. 4В), расположенных вплотную к слоистому композитному радиусному заполнителю 70 (см. фиг. 3, 4В, 5-7). Согласно использованию в настоящей заявке, "горизонтальное направление" означает направление, которое расположено горизонтально или по существу горизонтально и параллельно или по существу параллельно уровню земли, а также перпендикулярно или по существу перпендикулярно вертикальному направлению. Согласно использованию в настоящей заявке, "вертикальное направление" означает направление, которое расположено вертикально или по существу вертикально, а также по нормали или перпендикулярно, или по существу по нормали или по существу перпендикулярно по отношению к горизонтальному направлению.

Как показано на фиг. 3, слоистый композитный радиусный заполнитель 70 может дополнительно содержать один или большее количество дополнительных элементов 100 заполнителя геометрической формы, таких как дополнительный элемент 100b (см. также фиг. 6) заполнителя геометрической формы или дополнительный элемент 100с (см. также фиг. 7) заполнителя геометрической формы, или любой другой подходящий дополнительный элемент 100 заполнителя геометрической формы. Как показано на фиг. 6, дополнительный элемент 100b заполнителя геометрической формы предпочтительно расположен в необходимом месте 124 на второй части 108b, а также в дополнительной части 108с или под ней. Кроме того, как показано на фиг. 7, дополнительный элемент 100 с заполнителя геометрической формы предпочтительно расположен в необходимом месте 126 на второй части 108b, а также в дополнительной части 108d или под ней.

Каждый из элемента 100, 100а (см. фиг. 3) заполнителя геометрической формы и любых дополнительных элементов 100, 100b, 100с (см. фиг. 3) заполнителя геометрической формы предпочтительно образован из множества однонаправленных волокон 101 (см. фиг. 3), однонаправленной ленты из волокна, пропитанной однонаправленной ленты, однонаправленного композитного жгута, однонаправленной ленты с прорезями, ленты из углепластика (CFRP), ткани из углепластика (CFRP), пропитанной ткани, сотканной ткани, содержащей сотканную ткань из углеродного волокна, рубленого волокна, их сочетания или другого подходящего волоконного материала. Однонаправленные волокна 101 (см. фиг. 3) предпочтительно по существу сокращают длину композитной конструкции 28 (см. фиг. 4А).

В одном варианте реализации элемент 100, 100а (см. фиг. 3) заполнителя геометрической формы и любые дополнительные элементы 100, 100b, 100с (см. фиг. 3) заполнителя геометрической формы могут быть образованы из одноосно-ориентированных однонаправленных волокон 101а (см. фиг. 3), имеющих ориентацию слоев, составляющую ноль градусов (0°). Предпочтительно, одноосно-ориентированные однонаправленные волокна 101а (см. фиг. 3) сформированы с использованием процесса ориентирования по одной оси и устройства 130 (см. фиг. 3) для ориентирования по одной оси, как описано более подробно далее.

Каждый из элемента 100, 100а (см. фиг. 3) заполнителя геометрической формы и любых дополнительных элементов 100, 100b, 100 с (см. фиг. 3) заполнителя геометрической формы предпочтительно имеет геометрическую форму 102 (см. фиг. 4В, 5-7). Геометрическая форма 102 (см. фиг. 4В, 5-7) может содержать одну из формы 102а (см. фиг. 4В, 5) треугольника, формы 102b (см. фиг. 6) треугольника с криволинейными углами, стреловидной формы 102с (см. фиг. 7), формы треугольника с удаленными углами (не показан), формы треугольника с одной или большим количеством криволинейных сторон (не показан), форма радиусного заполнителя (не показан), формы полукруга (не показан) или другой подходящей геометрической формы.

Задача элемента 100, 100а (см. фиг. 3) заполнителя геометрической формы и любых дополнительных элементов 100, 100b, 100 с (см. фиг. 3) заполнителя геометрической формы, согласно приведенному выше описанию, состоит в изменении соответствующего направления слоев 100b, 100с (см. фиг. 6) и/или 110d (см. фиг. 7) слоистого радиусного заполнителя (см. фиг. 4В) второй части 108b (см. фиг. 3) и любых дополнительных частей 108с, 108d (см. фиг. 3) для обеспечения сгибания и изменения направления и наличия компонента направления 116, содержащего горизонтальное направление 118а (см. фиг. 3, 4В, 5-7) и вертикальное направление 118b (см. фиг. 3, 4В, 5-7).

Различные варианты реализации слоистого композитного радиусного заполнителя 70 показаны на фиг. 5-7. Такие варианты реализации не предназначены для введения ограничения.

На фиг. 5 показан увеличенный вид спереди в разрезе одного из вариантов реализации слоистого композитного радиусного заполнителя 70, такого как в форме слоистого композитного радиусного заполнителя 70а согласно настоящему изобретению. Слоистый композитный радиусный заполнитель 70а, показанный на фиг. 5, содержит один элемент 100 заполнителя геометрической формы, такой как в форме первого элемента 100а заполнителя геометрической формы. Первый элемент 100а (см. фиг. 5) заполнителя геометрической формы предпочтительно имеет геометрическую форму 102 (см. фиг. 5) в виде формы 102а (см. фиг. 5) треугольника. Однако, элемент 100 заполнителя геометрической формы, такой как в форме первого элемента 100а заполнителя геометрической формы, может иметь другую подходящую геометрическую форму.

На фиг. 5 показа