用于在圆筒区段中形成穿孔的系统和方法

摘要

用于在圆筒区段中形成穿孔的系统和方法。钻孔系统可以包括多个机器人钻孔单元。所述机器人钻孔单元中的每一个可以包括定位在圆筒区段的内部的钻孔末端执行器。所述圆筒区段可以配置为具有内面板的复合夹层结构。所述机器人钻孔单元可操作为彼此同步移动，以便以提供所述内面板的预定的开放面积百分比的方式使用所述钻孔末端执行器在所述内面板中钻出多个穿孔。

权利要求

1.一种钻孔系统，其包含：

安装成阵列的多个机器人钻孔单元(208)，每个钻孔单元(208)具有定位在圆筒区段(128)内部的钻孔单元底座(212)，所述圆筒区段配置为具有内面板的复合夹层结构，其中所述机器人钻孔单元(208)配置为在所述内面板中形成孔图案，使得穿孔位于距所述复合夹层结构的蜂巢式核心的单元壁的某间隔距离处；

所述机器人钻孔单元(208)中的每一个具有定位在所述圆筒区段内部的钻孔末端执行器，所述钻孔末端执行器包括钻头停止器；以及所述机器人钻孔单元(208)同时操作为彼此同步移动，以便使用配置为提供所述内面板的预定的开放面积百分比的钻孔末端执行器(234)在所述内面板中同时钻出多个穿孔，其中所述预定的开放面积百分比用于测量所述圆筒区段(128)在吸收噪声或使噪声衰减方面的总体效率或声学衰减能力。

2.根据权利要求1所述的钻孔系统，其中：

所述钻孔末端执行器(234)定位在单极固化的整体式发动机入口内圆筒区段的内部。

3.根据权利要求1或2所述的钻孔系统，其中：

所述机器人钻孔单元(208)配置为将穿孔的孔图案转位到所述复合夹层结构的蜂巢式核心的一个或多个单元壁。

4.根据权利要求1或2所述的钻孔系统，其中：

所述圆筒区段以及所述机器人钻孔单元(208)被转位到支撑所述圆筒区段的至少一个固定器(202)。

5.一种制造发动机入口的方法，其包含以下步骤：

提供配置为具有内面板的复合夹层结构的发动机入口内圆筒区段(128)；

在所述复合夹层结构的最终固化之后使用多个机器人钻孔单元(208)的钻孔末端执行器(234)在所述内面板中以机器人钻出多个穿孔，每个钻孔单元具有在所述圆筒区段内部安装成阵列的钻孔单元底座(212)，其中所述钻孔单元(208)同时操作为彼此同步移动，其中所述机器人钻孔单元(208)配置为在所述内面板中形成孔图案，使得所述穿孔位于距所述复合夹层结构的蜂巢式核心的单元壁的某间隔距离处，所述钻孔末端执行器包括钻头停止器；以及以提供所述内面板的预定的开放面积百分比的数量形成所述多个穿孔，其中所述开放面积百分比用于测量圆筒区段在吸收噪声或使噪声衰减方面的总体效率或声学衰减能力。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述以机器人钻出所述多个穿孔的步骤包含：使所述穿孔的孔图案转位到所述复合夹层结构的蜂巢式核心的一个或多个单元壁。

7.根据权利要求5-6中任一权利要求所述的方法，其中所述以机器人钻出所述多个穿孔的步骤包含：钻出所述多个穿孔以在所述内面板的一个区段中提供与在所述内面板的其他区段中的所述开放面积百分比不同的开放面积百分比。

8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包含：

使所述发动机入口内圆筒区段(128)以及所述机器人钻孔单元(208)转位到支撑所述圆筒区段的至少一个固定器(202)。

说明书

用于在圆筒区段中形成穿孔的系统和方法

技术领域

[0001] 本发明大体上涉及对结构进行声学处理的产品，并且更确切地说，涉及在发动机入口圆筒区段中形成声学穿孔。

背景技术

[0002] 商业客机需要满足例如在起飞以及着陆期间的一定噪声标准。在起飞以及着陆期间商业客机产生的大部分噪声由客机上常用的气体涡轮发动机产生。用于降低气体涡轮发动机的噪声级别的已知方法包括对发动机机舱的发动机入口进行声学处理。就此而言，气体涡轮发动机入口的内圆筒区段可以配备有在内圆筒区段的壁中形成的多个相对较小的穿孔。所述穿孔吸收由在发动机入口处高速旋转的风扇叶片产生的一些噪声，并且由此减少气体涡轮发动机的总噪声输出。

[0003] 用于在如圆筒区段等声学结构中形成穿孔的常规方法包括将圆筒区段的内壁形成为单独的组件，随后在内壁中形成穿孔。内壁随后可以与构成圆筒区段的其它组件装配在一起，所述圆筒区段随后与气体涡轮发动机的机舱装配在一起。不幸的是，用于形成声学结构的此类常规方法包括在已经形成穿孔之后可能导致一些穿孔阻塞的操作。

[0004] 用于形成声学结构的常规方法还可导致遗失穿孔。此类阻塞的穿孔或遗失的穿孔可减少内壁的开放面积百分比(POA)(例如，作为内壁的表面积的百分比的穿孔总面积)，所述开放面积百分比是用于测量其在吸收噪声或使噪声衰减方面的总体效率的声学结构的特征。此外，在声学结构中形成穿孔的常规方法是耗时的过程，所述过程增加了生产计划以及成本。

[0005] 如可确定的，在本领域中存在对用于在声学结构中形成穿孔的系统和方法的需要，所述系统和方法将阻塞或遗失的穿孔的出现最小化或消除，并且可以以适时且有成本效益的方式来执行。

发明内容

[0006] 与在例如发动机入口处的声学结构中形成穿孔相关联的上述需要具体来说通过本发明被解决和缓解，本发明提供了可以包括多个机器人钻孔单元的钻孔系统。机器人钻孔单元中的每一个可以包括定位在发动机入口的圆筒区段内部的钻孔末端执行器。圆筒区段可以配置为具有内面板的复合夹层结构。机器人钻孔单元可以彼此同步移动的方式操作，以便以提供内面板的预定的开放面积百分比的方式使用钻孔末端执行器在内面板中钻出多个穿孔。

[0007] 同样公开了一种制造发动机入口的方法。所述方法可以包括提供配置为复合夹层结构的发动机入口内圆筒区段，所述复合夹层结构具有内面板、核心以及外面板。所述方法可以进一步包括在复合夹层结构的最终固化之后在内面板中以机器人钻出多个穿孔。所述方法可以另外包括以提供内面板的预定的开放面积百分比的数量形成多个穿孔。

[0008] 在另一实施例中，公开了一种制造发动机入口的方法，其包括以下步骤：提供配置为整体式复合夹层结构的发动机入口内圆筒区段，所述复合夹层结构具有内面板、外面板以及蜂巢式核心。复合夹层结构可以在单级固化中形成，其中内面板、核心以及外面板可以在单个操作中共同固化和/或共同结合。所述方法可以包括在复合夹层结构的最终固化之后，使用多个机器人钻孔单元在内面板中钻出多个穿孔。所述方法可以进一步包括以彼此同步移动的方式来操作多个机器人钻孔单元，以便同时钻出多个穿孔。所述方法还可以包括以提供内面板的预定的开放面积百分比的数量形成多个穿孔。

[0009] 总之，根据本发明的一个方面，提供了一种钻孔系统，其包括多个机器人钻孔单元；所述机器人钻孔单元中的每一个具有定位在圆筒区段内部的钻孔末端执行器，所述圆筒区段配置为具有内面板的复合夹层结构；并且所述机器人钻孔单元可以彼此同步移动的方式操作，以便以提供内面板的预定的开放面积百分比的方式使用钻孔末端执行器在内面板中钻出多个穿孔。

[0010] 有利的是，在所述钻孔系统中，其中钻孔末端执行器定位在单级固化的整体式发动机入口内圆筒区段的内部。

[0011] 有利的是，在所述钻孔系统中，其中机器人钻孔单元经配置以将穿孔的孔图案转位(index)到复合夹层结构的蜂巢式核心的一个或多个单元壁。

[0012] 有利的是，在所述钻孔系统中，其中机器人钻孔单元经配置以在内面板中形成孔图案，使得穿孔位于距蜂巢式核心的单元壁一定间隔距离处。

[0013] 有利的是，在所述钻孔系统中，其中以一种方式操作机器人钻孔单元以钻出穿孔，使得内面板的一个区段中的开放面积百分比与内面板的另一区段中的开放面积百分比不同。

[0014] 有利的是，在所述钻孔系统中，其中多个机器人钻孔单元包含至少三个机器人钻孔单元。

[0015] 有利的是，在所述钻孔系统中，其中机器人钻孔单元中的至少一个具有关于至少五个轴线可移动的机械臂组装件。

[0016] 有利的是，在所述钻孔系统中，其中机器人钻孔单元各自具有定位在圆筒区段内部的钻孔单元底座。

[0017] 有利的是，在所述钻孔系统中，其中圆筒区段以及机器人钻孔单元转位到支撑圆筒区段的至少一个固定器。

[0018] 根据本发明的另一方面，提供了一种制造发动机入口的方法，其包含以下步骤：提供配置为具有内面板的复合夹层结构的发动机入口内圆筒区段；在复合夹层结构的最终固化之后在内面板中以机器人钻出多个穿孔；以及以提供内面板的预定的开放面积百分比的数量形成多个穿孔。

[0019] 有利的是，在所述方法中，其中提供发动机入口内圆筒区段的步骤包括将发动机入口内圆筒区段提供为单级固化的整体式复合夹层结构。

[0020] 有利的是，在所述方法中，其中以机器人钻出多个穿孔的步骤包括将穿孔的孔图案转位到复合夹层结构的蜂巢式核心的一个或多个单元壁。

[0021] 有利的是，在所述方法中，其中使孔图案转位的步骤包括定位孔图案，使得每个穿孔位于距单元壁一定间隔距离处。

[0022] 有利的是，在所述方法中，其中以机器人钻出多个穿孔的步骤包括钻出多个穿孔以提供内面板的一个区段中的开放面积百分比，所述开放面积百分比与内面板的另一区段中的开放面积百分比不同。

[0023] 有利的是，在所述方法中，其中以机器人钻出多个穿孔的步骤包括使用定位在圆筒区段内部的多个机器人钻孔单元钻出多个穿孔。

[0024] 有利的是，在所述方法中，其中使用多个机器人钻孔单元以机器人钻出多个穿孔的步骤包括在发动机入口内圆筒区段的内部以彼此同步移动的方式操作机器人钻孔单元。

[0025] 有利的是，在所述方法中，其中以彼此同步移动的方式操作机器人钻孔单元的步骤包括使用多个机器人钻孔单元的钻孔末端执行器同时在内面板中钻出多个穿孔。

[0026] 有利的是，所述方法进一步包括将机器人钻孔单元的钻孔单元底座定位在发动机入口内圆筒区段的内部。

[0027] 有利的是，所述方法进一步包括使发动机入口内圆筒区段以及机器人钻孔单元转位到支撑圆筒区段的至少一个固定器。

[0028] 根据本发明的又一方面，提供了一种制造发动机入口的方法，其包含以下步骤：将发动机入口内圆筒区段提供为单级固化并且具有内面板以及蜂巢式核心的整体式复合夹层结构；在复合夹层结构的最终固化之后，使用多个机器人钻孔单元在内面板中钻出多个穿孔；以彼此同步移动的方式操作多个机器人钻孔单元以同时钻出多个穿孔；以及以提供内面板的预定的开放面积百分比的数量形成多个穿孔。

[0029] 已经论述的特征、功能以及优点可以在本发明的各种实施例中独立实现或可以在其它实施例中组合，这些特征、功能以及优点的其它细节可以参考以下描述以及以下附图看到。

附图说明

[0030] 在参考附图之后，本发明的这些以及其它特征将变得更加清楚，其中相同的标记始终指代相同的零件并且其中：

[0031] 图1是飞机的透视图；

[0032] 图2是图1的飞机的气体涡轮发动机的机舱的透视图；

[0033] 图3是图2的气体涡轮发动机的发动机入口的内圆筒区段的透视图；

[0034] 图4是图2的气体涡轮发动机的发动机入口的前缘的截面图；

[0035] 图5是用于在圆筒区段中形成穿孔的钻孔系统的一个实施例的透视图；

[0036] 图6是钻孔系统的透视图，其中圆筒区段以虚线示出以说明钻孔系统的多个机器人钻孔单元；

[0037] 图7是钻孔系统的侧视图；

[0038] 图8是钻孔系统的俯视图；

[0039] 图9是沿着内圆筒区段的内面板形成孔图案的机器人钻孔单元中的一个的侧视图；

[0040] 图10是在内圆筒区段的复合夹层结构的内面板中形成穿孔的钻孔末端执行器的透视图；

[0041] 图11是沿着图10的线11截取并且说明了在复合夹层结构的内面板中钻出穿孔的钻孔末端执行器的钻头的截面图；

[0042] 图12是钻孔系统的一个实施例的框图；

[0043] 图13是包括可以用一种制造发动机入口的方法实施的一个或多个操作的流程图的图示；

[0044] 图14是飞机制造以及维护方法的流程图；以及

[0045] 图15是飞机的框图。

具体实施方式

[0046] 现在参考附图，其中图示是出于说明本发明的各实施例的目的，图1中示出的是飞机100的透视图。飞机100可以包括从机头延伸到尾部104的机身102。尾部104可以包括用于飞机100的方向控制的一个或多个尾翼面。飞机100可以包括从机身102朝外延伸的一对机翼106。

[0047] 在图1中，飞机100可以包括一个或多个推进单元，在一个实施例中，所述推进单元可以由机翼106支撑。推进单元中的每一个都可以配置为具有由机舱110包围的核心发动机(未图示)的气体涡轮发动机108。机舱110可以包括发动机入口114以及风扇罩118，所述风扇罩包围安装在核心发动机的前端(未图示)上的一个或多个风扇(未图示)。机舱110可以具有在气体涡轮发动机108的后端(未图示)处的排气喷嘴112(例如，主排气喷嘴以及风扇喷嘴)。

[0048] 图2图示了具有发动机入口114的气体涡轮发动机108的一个实施例。发动机入口114可以包括前缘116以及位于发动机入口114的前缘116后部的内圆筒区段120。内圆筒区段120可以提供边界表面或壁以用于引导气流(未图示)进入发动机入口114并且穿过气体涡轮发动机108。内圆筒区段120可以相对非常接近于一个或多个风扇(未图示)而定位。就此而言，内圆筒区段120还可以经配置以作为声学结构，所述声学结构具有在内圆筒区段
120的内面板134(图10)中的多个穿孔136(图9)以用于吸收由旋转的风扇产生的噪声和/或由进入发动机入口114并且穿过气体涡轮发动机108的气流产生的噪声。

[0049] 如下文所述，在内面板134中的穿孔136的总面积可以表示为开放面积百分比144(图9)，所述开放面积百分比将穿孔136的总面积表示为内面板134的表面积的百分比。开放面积百分比144可以是用于测量内圆筒区段120的总体效率或声学衰减能力的特征。在飞机100的设计和/或开发过程中，可以选择特定的预定的开放面积百分比144(图9)以用于内圆筒区段120，从而满足发动机入口114的声学性能要求。

[0050] 图3是发动机入口114的内圆筒区段120的一个实施例的透视图。在示出的实施例中，圆筒区段120可以具有高达5到8英尺或更大的直径(未图示)，以及从后边缘126延伸到前边缘124的高达2到3英尺或更长的长度(未图示)。然而，圆筒区段120可以而非限制性地以任何大小、形状以及配置提供。内圆筒区段120可以形成为复合夹层结构122，所述复合夹层结构具有通过核心128分隔开的内面板134以及外面板132。内面板134和/或外面板132可以由复合材料形成，所述复合材料包括纤维增强聚合物基质材料，例如石墨环氧基、玻璃纤维环氧基或其它复合材料。可替代地，内面板134和/或外面板132可以由钛、钢或其它金属材料等金属材料或材料的组合形成。核心128可以包含具有多个蜂窝130的蜂巢式核心，所述蜂窝大体上横向于内面板134以及外面板132取向。核心128可以由金属材料和/或非金属材料形成并且可以包括铝、钛、芳纶、玻璃纤维或其它核心材料。

[0051] 在图3中，在一个实施例中，发动机入口114可以包含整体式发动机入口114的内圆筒区段120。内圆筒区段120可以由原材料(未图示)制造并且在一级或多级中装配以及固化。例如，内面板134以及外面板132可以由将干燥纤维织物(未图示)或树脂浸渍层片材料(即，预浸)层积在单独的叠层心轴(未图示)上而单独地形成并且单独地固化，随后将内面板134以及外面板132结合到核心128。可替代地，内圆筒区段120可以在单级固化过程中制造，其中内面板134可以层积在叠层心轴(未图示)上，在这之后核心128可以层积在内面板134上，随后将外面板132层积在核心128上。叠层组装件(未图示)可以在单级中固化，在这之后，本文中公开的钻孔系统200(图5)可以实施用于在内面板134中形成穿孔136(图9)。

[0052] 在下文更加详细描述的一个实施例中，本文中公开的钻孔系统200(图5)可以实施用于在经装配的圆筒区段120的内面板134(图9)中形成多个穿孔136(图9)。例如，本文中公开的钻孔系统200(图5)可以包括定位在圆筒区段120内部的多个机器人钻孔单元208(图8)，以用于在复合夹层结构122发动机入口的内圆筒区段120的最终固化之后在内面板134中以机器人钻出多个穿孔136。穿孔136(图9)可以一定大小以及数量形成以提供内圆筒区段120的预定的开放面积百分比144，从而使内圆筒区段120能够满足发动机入口114的声学性能要求。

[0053] 在图3中，内圆筒区段120可以包含具有封闭形状的一体结构，所述封闭形状具有大致圆柱形配置。然而，在一个实施例中，内圆筒区段120可以形成为装配在一起以形成封闭形状的多个片段(未图示)。内圆筒区段120可以波状截面形状(未图示)提供以促进气流(未图示)通过气体涡轮发动机108。就此而言，当沿着圆周方向观察时，内圆筒区段120可以具有一个截面，所述截面可以是复合弯曲的并且可以形成为与在内圆筒区段120的前边缘124处的发动机入口114前缘116的形状互补，并且与在内圆筒区段120的后部的内部机舱表面(未图示)的形状互补。然而，内圆筒区段120可以被提供为包括简单圆柱形形状和/或圆锥形形状的任何形状。

[0054] 图4是示出了复合夹层构造的发动机入口114的前缘116的截面图，所述复合夹层构造包括圆周内面板134、圆周外面板132以及将圆筒区段120的内面板134与外面板132分隔开的核心128。内圆筒区段120的前边缘124可以耦合到发动机入口114的前缘116或可以与之接合。内圆筒区段120的后边缘126可以耦合到机舱内部(未图示)或可以与之接合。在示出的实施例中，内面板134、核心128以及外面板132具有复合弯曲的截面形状以促进通过机舱110的有效气流。

[0055] 图5是钻孔系统200的一个实施例的图示，所述钻孔系统可以实施用于在圆筒区段120(例如气体涡轮发动机108(图3)的发动机入口114的内圆筒区段120)中形成穿孔136(图
9)。然而，本文中公开的钻孔系统200可以而非限制性地实施用于在用于任何应用的任何类型的圆筒结构中形成穿孔136(图9)。例如，钻孔系统200可以实施用于在多种不同类型的商业、民用以及军用飞机100(图1)中的任一种的圆筒区段中形成穿孔136(图9)。此外，钻孔系统200可以实施用于在旋翼机、气垫船或在任何其它车辆或非车辆应用中的气体涡轮发动机108(图1)的圆筒区段120中形成穿孔136(图9)，其中在圆筒区段120中需要预定数量的声学穿孔136(图9)以用于声学衰减目的。

[0056] 在图5中，钻孔系统200示出为安装在圆筒区段120的内部内。钻孔系统200可以包括机器人钻孔单元208，所述机器人钻孔单元有利地允许在圆筒区段120中形成穿孔136(图9)，以提供圆筒区段120的内面板134的预定的开放面积百分比144(图9)。如上文所指出，预定的开放面积百分比144可以在飞机100(图1)的设计和/或开发期间确定以满足发动机入口114的声学性能要求。本文中公开的钻孔系统200有利地允许在复合夹层结构122的圆筒区段120的内面板134中一致地形成穿孔136，以提供内面板134中的预定的开放面积百分比
144(图9)。就此而言，钻孔系统200有利地克服了与用于在常规内圆筒区段(未图示)中形成穿孔(未图示)的常规方法关联的缺点，例如与由于在常规多级形成过程(未图示)中常规的内圆筒区段(未图示)的后续加工导致的阻塞的穿孔(未图示)和/或由于在常规内圆筒区段的内蒙皮(未图示)的常规穿孔(未图示)期间遗失的穿孔(未图示)导致的阻塞的穿孔(未图示)关联的上述缺点。此类阻塞的穿孔或遗失的穿孔会减少常规内圆筒区段的内蒙皮的预定的开放面积百分比144，这可降低发动机入口114的声学性能。

[0057] 在图5中，多个机器人钻孔单元208(例如，两个机器人钻孔单元208、三个机器人钻孔单元208等)可以支撑在系统底座202上。机器人钻孔单元208中的每一个可以包括钻孔末端执行器234。在一个实施例中，系统底座202可以包含相对刚性的结构并且可以包括加工固定器、车间，或经配置以支撑多个机器人钻孔单元208的工作台。另外，系统底座202可以经配置以支撑圆筒区段120。然而，可以在一个可替代的实施例中提供钻孔系统200，其中多个机器人钻孔单元208由与圆筒区段120分离定位的结构支撑。例如，多个机器人钻孔单元208可以例如通过顶置固定器(未图示)悬挂在内圆筒区段120之上，其方式为使得钻孔末端执行器234可以定位在圆筒区段120的内部内，和/或多个机器人钻孔单元208可以安装在圆筒区段120内部或外部。

[0058] 图6是多个机器人钻孔单元208的透视图，所述机器人钻孔单元位于系统底座202上并且相对非常接近于彼此地安装，使得当圆筒区段120安装到系统底座202时，圆筒区段120包围多个机器人钻孔单元208。尽管示出了四(4)个机器人钻孔单元208，但可以提供任何数目的机器人钻孔单元。在一个实施例中，机器人钻孔单元208可以阵列安装。例如，机器人钻孔单元208中的每一个可以包括钻孔单元底座212(图7)。钻孔单元底座212(图7)可以圆形阵列206(图8)安装到系统底座202，使得当圆筒区段120安装到系统底座202时，钻孔单元底座212中的每一个(图7)定位成距圆筒区段120的内面板134基本上相同距离。

[0059] 图7是钻孔系统200的一个实施例的侧视图。以虚线示出的圆筒区段120可以支撑在一个固定器204或多个固定器204上。固定器204可以包含隔板，所述隔板经设定大小并且经配置以将圆筒区段120定位在与机器人钻孔单元208的钻孔末端执行器234的移动能力互补的竖直位置处。就此而言，可以配置固定器204，使得钻孔末端执行器234可以在圆筒区段120的前边缘124与圆筒区段120的后边缘126之间的任何竖直位置处在圆筒区段120的内面板134中形成穿孔136(图9)。固定器204可以由刚性材料构成并且可以配置为由金属或聚合物材料形成的简单块(未图示)，并且所述固定器可以固定地耦合到系统底座202。固定器
204可以沿着圆筒区段的高度的任何部分竖直地延伸并且沿着圆筒区段120的圆周的任何部分水平地延伸。

[0060] 图8是说明了机器人钻孔单元208的布置的钻孔系统200的俯视图。机器人钻孔单元208中的每一个可以包括机械臂组装件210，所述机械臂组装件具有安装在机械臂组装件210的末端上的钻孔末端执行器234。可以安装机器人钻孔单元208，使得钻孔单元底座212定位成与机器人钻孔单元208的阵列的中心相邻。在一个实施例中，钻孔系统200可以包含单个机器人钻孔单元208或多个机器人钻孔单元208。例如，钻孔系统200可以包括具有钻孔单元底座212的两(2)个或两个以上机器人钻孔单元208，所述底座可以相对于彼此的预定间距布置，例如相对于彼此基本上等角的间距。

[0061] 再参考图8，多个机器人钻孔单元208可以经配置(例如，经编程)以在圆筒区段120的弧形片段142内钻出穿孔136(图9)，所述弧形片段是基本上相等的。例如，对于示出的实施例，多个机器人钻孔单元208可以包含四(4)个机器人钻孔单元208。可以布置钻孔单元底座212，使得钻孔单元底座212以相对于彼此大致九十度的角间距而定位。在一个实施例中，机器人钻孔单元208中的每一个可以经配置以在圆筒区段120中的大致九十度的弧形片段142内钻出穿孔136(图9)。然而，机器人钻孔单元208可以定位在相对于彼此的任何位置处并且可以经配置以在圆筒区段120的任何具体位置(circumstantial location)或任何竖直位置处形成穿孔136(图9)。

[0062] 在图8中，机器人钻孔单元208中的每一个的钻孔末端执行器234可以取向成大体上径向朝外远离钻孔单元底座212。钻孔单元底座212可以经定位以为在钻孔系统200的操作期间机械臂组装件210的移动提供空间。就此而言，机器人钻孔单元208可以允许钻孔末端执行器234同时在圆筒区段120中钻出多个穿孔136(图9)的形式彼此同步移动地同时操作。机器人钻孔单元208可以经编程以在彼此同步移动期间避免彼此碰撞以及与圆筒区段120碰撞。

[0063] 图9是机器人钻孔单元208中的一个的侧视图，其示出了支撑在固定器204上的圆筒区段120并且说明了沿着内圆筒区段120的内面板134以预定的孔图案140形成穿孔136的钻孔末端执行器234中的一个的钻头236。就此而言，在一个实施例中，机器人钻孔单元208中的每一个可以转位到系统底座202。圆筒区段120还可以例如利用固定器204转位到系统底座202，以提供一种使钻孔末端执行器234在相对于圆筒区段120的圆周方向(未图示)以及相对于圆筒区段120的轴向方向(未图示)的相对小的位置公差内形成穿孔136的手段。然而，圆筒区段120以及机器人钻孔单元208可以通过其它手段相对于彼此转位并且不必限于转位到系统底座202。

[0064] 在图9中，机器人钻孔单元208可以一种方式操作以在内面板134中钻出穿孔136，使得在内面板134的一个区段中的开放面积百分比144与在内面板134的其他区段中的开放面积百分比144不同。就此而言，机器人钻孔单元208可以被编程以钻出穿孔136，以便相对于钻出的穿孔136在内面板134的第一区段148中提供较大的开放面积百分比144，并且在内面板134的第二区段150中提供较小的开放面积百分比144。例如，具有较小的开放面积百分比144的第二区段150可以与圆筒区段120的前边缘124和/或后边缘126相邻地定位，并且具有较大的开放面积百分比144的第一区段148可以位于前边缘124与后边缘126之间的内圆筒区段120的内部区域(未图示)中。然而，机器人钻孔208单元可以钻出穿孔136，使得在内面板134中的开放面积百分比144在圆筒区段120的不同圆周区段(未图示)中不同，或内圆筒区段120的开放面积百分比144可以与上述实施例不同的方式发生变化。

[0065] 在图9中，机器人钻孔单元208中的一个或多个可以具有六轴机械臂组装件210，所述机械臂组装件可以允许将钻孔末端执行器234准确定位在沿着内面板134的任何期望位置以及取向处。当钻孔末端执行器234被定位并且取向在穿孔136的期望位置处时，钻孔末端执行器234可以轴向移动以将旋转钻头236驱动到内面板134中以形成穿孔136。可替代地，钻孔末端执行器234可以定位在内面板134上的穿孔136的期望位置处，并且钻孔末端执行器234可以沿着钻头轴线238的方向轴向驱动旋转钻头236以在内面板134中钻出穿孔136。在一个实施例中，六轴机械臂组装件210可以包括第一臂220，所述第一臂可以在肩关节216处附接到钻孔单元底座212。第一臂220可以在肘关节222处附接到第二臂226。第二臂
226可以在腕关节230处附接到钻孔末端执行器234。

[0066] 在图9中，钻孔单元底座212可以经配置以相对于系统底座202围绕竖直基轴线214旋转。第一臂220可以经配置以围绕将第一臂220耦合到钻孔单元底座212的肩关节216的肩轴线218旋转。第二臂226可以经配置以围绕将第二臂226耦合到第一臂220的肘关节222的肘轴线224旋转。第二臂226的一部分还可以经配置以围绕第二臂轴线228转动，所述第二臂轴线沿着从肘关节222到腕关节230的方向延伸。钻孔末端执行器234可以经配置以围绕腕关节230的腕轴线232旋转。另外，钻孔末端执行器234可以经配置以围绕末端执行器轴线235旋转，所述末端执行器轴线可以大体上平行于钻头轴线238。在一个任选实施例中，例如当在内面板134中钻出穿孔136时，末端执行器可以经配置以沿着钻头轴线238直线地平移钻头236。

[0067] 在图9中，机械臂组装件210在一个六轴实施例中示出。然而，机械臂组装件210可以在替代布置中提供。例如，机械臂组装件210可以在3轴实施例(未图示)、4轴实施例(未图示)或5轴实施例(未图示)中提供。另外，机械臂组装件210可以在具有多于六(6)条轴线的实施例中提供。此外，机械臂组装件210可以配置为运动控制系统(未图示)、具有线性轴(末端执行器沿着所述线性轴是可移动的)的刚性框架(未图示)，或用于控制用于钻出穿孔136的钻孔末端执行器234的任何其它类型的运动控制装置。另外，每个机械臂组装件210可以包括一个以上钻孔末端执行器234。此外，每个钻孔末端执行器234可以具有一个以上钻头236以用于同时形成穿孔136。

[0068] 图10示出了在内圆筒区段120的复合夹层结构122的内面板134中形成穿孔136的钻孔末端执行器234。有利的是,钻孔系统200提供了一种用于准确且快速放置用于以预定的孔图案140(图9)钻出穿孔136的钻孔末端执行器234的手段。例如，在一个实施例中，机器人钻孔单元208的钻孔末端执行器234中的每一个可以经配置以使每个钻孔末端执行器234每秒形成多达三(3)个或三个以上穿孔136。在一个实施例中，钻孔末端执行器234可以配备有钻头236，所述钻头经配置以形成具有大致0.010到0.10英寸的孔直径的声学穿孔136，但基于钻头236的直径也可能存在更大或更小的穿孔136。

[0069] 在图10中，为了在复合内面板134中形成穿孔136，钻孔末端执行器234可以经配置以大致每分钟20到60英寸的进给速率、并且以在大致20000rpm到40000rpm之间的转速驱动钻头236，但也可以基于正被钻孔的材料以及钻头236的成分选择更大或更小的进给速率以及更大或更小的转速。可以控制钻头236进给速率以及钻头236转速以使钻头236磨损最小化，并且使得穿孔136可以满足圆度以及其它孔参数的紧密公差。明显地，每个机器人钻孔单元208经配置以相对小的中心到中心位置公差(即，穿孔到穿孔)快速且准确形成孔图案140(图9)，例如大致0.010英寸或更小的中心到中心位置公差。然而，中心到中心位置公差可以超过0.010英寸，例如高达大致0.050英寸或更大。

[0070] 在图10中，钻孔末端执行器234中的一个或多个可以包括用于去除在穿孔136的钻孔期间可能产生的粉尘以及碎屑等碎片(未图示)的真空附件240。真空附件240可以具有中空(未图示)或开放部分(未图示)，当钻头236接触内面板134并且钻出穿孔136时，所述中空或开放部分可以围绕钻头236定位并且可以与内面板134相邻或与之接触而放置。真空附件240可以包括用于使用真空软管(未图示)连接到真空源(未图示)的真空端口242，所述真空软管用于在真空附件240上抽取真空244以用于从围绕穿孔136的区域中抽取碎片(未图示)。

[0071] 在图10中，在另一实施例中，钻孔系统200可以提供有自动钻头更换器(未图示)，用于使用机械控制来更换钻头236。以此方式，可以在钻出预定数量的穿孔136之后替换磨损的钻头236。例如，自动钻头更换器(未图示)可以在任何地方钻出从大致1000到30000个穿孔136之后替换每个钻头236，但也可以在钻出比上述范围更小或更大数量的穿孔136之后替换钻头236。根据内圆筒区段120的大小(例如，直径以及高度)以及所使用的机器人钻孔单元208的总数量，每个钻孔末端执行器234在每圆筒区段120可经历1到20次或更多次钻头更换。

[0072] 简单参考图9，在一个实施例中，可以控制钻孔末端执行器234以沿着圆筒区段120的高度的竖直行(未图示)的孔图案140钻出穿孔136。就此而言，每个钻孔末端执行器234可以钻出竖直行的穿孔136，并且钻孔末端执行器234可以围绕竖直基轴线214旋转以使钻孔末端执行器234钻出与先前钻出的竖直行的穿孔136相邻的另一竖直行的穿孔136。还可以控制钻孔末端执行器234以在水平行(未图示)中、或在任何其它方向或方向的组合中钻出穿孔136。如上所述，机械臂组装件210可以一种同步方式操作，使得在圆筒区段120的内面板134中同时钻出穿孔136的过程中，钻孔末端执行器234维持距彼此大体上等角的间距。例如，对于具有四(4)个机器人钻孔单元208的钻孔系统200，在内面板134中同时钻出穿孔136的过程中，钻孔末端执行器234可以维持距彼此大致九十(90)度的角间隔。

[0073] 图11是在复合夹层结构122的内面板134中形成穿孔136的钻孔末端执行器234的钻头236的截面图。在一个实施例中，钻孔末端执行器234可以包括钻头停止器(未图示)以控制钻头236延伸到复合夹层结构122中的深度138，并且使钻头236进入到核心128材料中的深度138最小化。此外，当钻出穿孔136时，钻头停止器(未图示)可以稳定钻孔末端执行器234以防止钻头236相对于穿孔136横向移动，并且这可以有利地避免关于位置公差、圆度公差、或穿孔136的其它公差参数的不符合。在一个实施例中，每个钻孔末端执行器234可以包括测量所钻出的每个穿孔136的深度138的非接触方法，例如通过使用激光装置(未图示)、超声波装置(未图示)，以及其它非接触装置。钻孔的深度138还可以通过控制钻孔末端执行器234的控制器(未图示)来控制。

[0074] 图12是钻孔系统200的一个实施例的框图。钻孔系统200可以包括多个机器人钻孔单元208。机器人钻孔单元208中的每一个可以包括如上所述的机械臂组装件210。钻孔末端执行器234可以耦合到每个机器人钻孔单元208的机械臂组装件210中的每一个的末端。机器人钻孔单元208可以彼此同步移动的方式同时操作，使得钻孔末端执行器234可以同时在圆筒区段120中钻出多个穿孔136。

[0075] 在图12中，圆筒区段120可以包含发动机入口114的(例如气体涡轮发动机108(图3)的)内圆筒区段120，如上所述。在一个实施例中，圆筒区段120可以形成为复合夹层结构
122。复合夹层结构122可以具有外面板132、核心128以及内面板134，这些组件可以装配或结合在一起以形成整体式发动机入口内圆筒区段120。钻孔系统200可以在内面板134中以穿孔136的预定的孔图案(图9)快速且准确地形成多个穿孔136，以提供内圆筒区段120的预定的开放面积百分比144以满足声学性能要求。

[0076] 图13是包括可以包括在一种制造发动机入口114(图3)的方法300中的一个或多个操作的流程图的图示。所述方法的步骤302可以包括提供圆筒区段120(图3)，例如发动机入口114(图3)的内圆筒区段120(图3)。如上所述，内圆筒区段120(图3)可以提供为整体式复合夹层结构122(图3)。在这种复合夹层结构122(图3)中，内面板134(图3)可以由复合材料形成并且外面板132(图3)可以由复合材料(例如，纤维增强聚合物基质材料)形成。然而，内面板134(图3)和/或外面板132(图3)可以由金属材料、或金属材料以及非金属材料的组合形成。

[0077] 如上所述，核心128(图3)可以包含由金属材料和/或非金属材料形成的蜂巢式核心并且可以包括铝、钛、芳纶、玻璃纤维或其它核心材料。发动机入口114(图3)内圆筒区段120(图3)可以制造为在单级固化中形成的整体式复合夹层结构122(图3)。如上所述，圆筒区段120(图3)可以单级固化提供，其中内面板134(图3)、核心128(图3)以及外面板132(图
3)可以叠置在叠层心轴上，在这之后可以在预定时间内将热量和/或压力施加到层积处(未图示)以用于在单级中固化。

[0078] 图13的方法300的步骤304可以包括将内圆筒区段120(图7)安装并且转位到系统底座202(图7)。就此而言，内圆筒区段120(图7)可以支撑在多个固定器204(图7)上，所述固定器可以安装到系统底座202(图7)。固定器204(图7)可以将内圆筒区段120(图7)固定地定位在系统底座202(图7)上，所述系统底座可以包含工作台(未图示)、组装件(未图示)，或经配置以支撑内圆筒区段120(图7)并且防止其在内圆筒区段120(图7)中钻出穿孔136(图9)期间移动的其它相对刚性的结构。

[0079] 如上所述，固定器204可以某间隔定位在内圆筒区段120的周界(未图示)周围，例如，沿着内圆筒区段120的后边缘126(图9)或前边缘124(图9)。固定器204可以包括机械转位特征(未图示)以将内圆筒区段120转位到固定器204。可以实施激光系统(未图示)以有助于相对于固定器204定位内圆筒区段120。内圆筒区段120可以机械地耦合到固定器204以将内圆筒区段120刚性地夹持在适当位置上。

[0080] 图13的方法300的步骤306可以包括将多个机器人钻孔单元转位到系统底座202(图7)，如图7中所示。在一个实施例中，多个机器人钻孔单元208(图7)中的每一个都可以具有钻孔单元底座212(图7)，所述钻孔单元底座可以直接安装到系统底座202并且转位到系统底座202和/或支撑内圆筒区段120(图7)的固定器204(图7)。例如，机器人钻孔单元208的钻孔单元底座212可以安装到系统底座202并且可以位于内圆筒区段120内部，如图7中所示。可替代地，钻孔单元底座212可以位于内圆筒区段120外部并且机械臂组装件210(图7)的钻孔末端执行器234(图7)可以在内圆筒区段120内部延伸以钻出穿孔136(图9)。在另一实施例中，机器人钻孔单元208可以由与系统底座202分离并且与圆筒区段120分离定位的结构(未图示)支撑。例如，机器人钻孔单元208的钻孔单元底座212可以安装到顶置固定器(未图示)，所述顶置固定器可以转位到系统底座202和/或支撑内圆筒区段120的固定器204。钻孔末端执行器234可以在圆筒区段120内部延伸以钻出穿孔136。

[0081] 图13的方法300的步骤308可以包括通过以下方式声学地处理发动机入口114(图9)，即通过例如在复合夹层结构122的最终固化之后，在复合夹层结构122(图9)的发动机入口114的内圆筒区段120(图9)的内面板134(图9)中机械地钻出多个穿孔136(图9)。例如，所述方法300可以包括使用多个机器人钻孔单元208(图9)在内圆筒区段120中机械地钻出多个穿孔136。方法300可以包括使用钻孔末端执行器234(图9)同时在内面板134中钻出多个穿孔136，以提供内面板134的预定的开放面积百分比144。在一个实施例中，机器人钻孔单元208中的每一个可以包括机械臂组装件210(图9)，所述机械臂组装件配置为分别具有三条轴线、四条轴线、五条轴线以及六条轴线的三轴、四轴、五轴或六轴臂组装件。机械臂组装件210可以被编程以相对于彼此以同步的方式移动钻孔末端执行器234，以便以相对快速的速率钻出穿孔136。例如，钻孔末端执行器234中的每一个可以经配置以在每秒形成2到3个或更多个穿孔136。

[0082] 方法300(图13)可以包括在发动机入口114(图9)内圆筒区段120(图9)中以预定的孔图案140(图9)钻出穿孔136(图9)，所述内圆筒区段可以具有蜂巢式核心128(图11)。机器人钻孔单元208(图9)可以经配置以控制钻孔末端执行器234(图9)以钻出与内面板134(图10)正交(例如，垂直)的穿孔136。另外，机器人钻孔单元208可以经配置以距蜂巢式核心128的单元壁131(图11)的某间隔钻出穿孔136。就此而言，机器人钻孔单元208可以经配置以在距单元壁131一定距离的单元130的每一个中钻出一个或多个穿孔136，以避免钻入单元壁
131中。机器人钻孔单元208可以孔图案140钻出穿孔136，所述孔图案可以配置成与蜂巢式核心128的单元130的几何形状以及大小互补。例如，孔图案140(图9)可以使得在每个单元
130(图11)中(例如在每个单元130的大致中心(未图示)处)钻出一个穿孔136(图11)。然而，孔图案140可以使得可以在蜂巢式核心128(图11)的每个单元130中钻出两个或两个以上穿孔136。

[0083] 机器人钻孔单元208(图9)可以经配置以相对于单元130(图11)中心(未图示)或相对于蜂巢式核心128的单元壁131(图11)转位或定位孔图案140(图9)。例如，对于具有相同大小以及形状的单元130的大体上均匀布置的蜂巢式核心128，机器人钻孔单元208可以经配置以确立单元壁131中的一个的位置，以便相对于蜂巢式核心128的单元130的位置转位孔图案140。在确立一个或多个单元壁131的位置之后，机器人钻孔单元208可以经配置以在蜂巢式核心128的内面板134中钻出穿孔136的孔图案140，使得在每个单元130中的预定位置处(例如在每个单元130的中心(未图示))、或在相对于每个单元130的单元壁131的预定位置或间隔距离146处钻出每个穿孔136。孔图案140还使得可以在每个单元130中钻出多个穿孔136并且所述穿孔可以位于距每个单元130的单元壁131预定距离或间隔距离146处。

[0084] 有利的是，机器人钻孔单元208(图9)可以经配置以在孔到孔间距中的相对高位置公差(例如，中心上0.010英寸)内形成穿孔136(图9)。另外，如上所述，钻孔末端执行器234(图10)中的每一个可以包括真空附件240(图10)，所述真空附件经配置以在钻出穿孔136的过程中与内面板134相邻或抵靠着所述内面板而定位。真空附件240可以包括真空端口242(图11)，所述真空端口可以通过真空软管(未图示)耦合到真空源(未图示)，以便提供真空244(图10)以用于吸入粉尘、碎屑以及其它碎片使之远离钻出穿孔136的位置。

[0085] 图13的方法300的步骤310可以包括在内圆筒区段120(图10)中钻出穿孔136(图10)的过程期间，定期更换钻孔末端执行器234(图10)的钻头236(图10)。在一个实施例中，所述方法可以包括使用自动钻头更换器(未图示)机械地更换钻头236。钻头236可以在钻出预定数量的穿孔136之后进行替换。例如，每个钻头236可以在钻出数千或更多个穿孔136之后进行替换。钻头236可以被替换的频率可能受以下因素影响：内面板134(图11)的厚度、内面板134的材料成分、钻头236的转速、钻头236的进给速率、钻头236的材料成分以及其它因素。在一个未图示的实施例中，所述方法可以包括检测钻头236何时变钝，在该点处，所述方法可以包括用新的或锋利的钻头(未图示)替换钝的钻头236。

[0086] 有利的是，本文中所公开的钻孔系统200(图12)以及方法提供用于以同步方式操作多个机器人钻孔单元208(图12)，以便以高度可重复性在内圆筒区段120(图12)的内面板134(图12)中准确且快速形成穿孔136(图12)。另外，钻孔系统200提供了一种用于形成穿孔
136的手段，所述手段显著减少通常与常规方法关联的缺陷和返工。就此而言，本文中所公开的钻孔系统200以及方法可以避免在多级圆筒区段制造过程(未图示)中的后续加工期间遗失的穿孔(未图示)和/或阻塞的穿孔(未图示)的上述缺陷，以及在内圆筒区段120的内面板134中的开放面积百分比144(图9)上的相关减少。

[0087] 如上文所指出，内面板134的开放面积百分比144(图9)是作为内面板134(图9)的表面积(未图示)的百分比的穿孔136(图9)的总面积，并且是用于测量内圆筒区段120(图9)的总体效率或声学衰减能力的特征。在图9中，机器人钻孔单元208(图9)可以一种方式操作以钻出穿孔136，从而在内面板134的一个区段中提供与在内面板134的另一区段中的开放面积百分比144不同的开放面积百分比144(图9)。例如，在图9中，在内面板134中钻出的穿孔136的第一区段148可以具有比穿孔136的第二区段150更大的开放面积百分比144，所述第二区段可以与圆筒区段120的前边缘124和/或后边缘126相邻地定位。然而，如上文所指出，开放面积百分比144的不同区段(未图示)可以任何方式沿着内圆筒区段120(图9)的内面板134布置，并且并不限于图9中示出或上文所描述的布置。

[0088] 参考图14到15，本发明的实施例可以在如图14中所示的飞机制造以及维护方法400以及如图15中所示的飞机402的背景下描述。在预生产期间，制造以及维护方法400可以包括飞机402的规范和设计404以及材料采购406。在生产期间，发生飞机402的组件和子组装件制造408以及系统集成410。其后，飞机402可以通过认证和交付412以便投入使用414。
当由客户使用时，对飞机402安排例行维修和维护416(所述例行维修和维护还可以包括修改、重新配置、翻新等)。

[0089] 制造以及维护方法400的过程中的每一个都可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)来执行或实施。出于此说明书的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数目的飞机制造商以及主系统分包商；第三方可以包括但不限于任何数目的卖方、分包商，以及供应商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军方实体、服务机构等。

[0090] 如图15中所示，通过制造以及维护方法400生产的飞机402可以包括具有多个系统420以及一个内部422的机身418。高级系统420的实例包括推进系统424、电力系统426、液压系统428以及环境系统430中的一个或多个。也可以包括任何数目的其它系统。尽管示出了航空实例，但本发明的原理可以应用到其它工业中，例如汽车工业。

[0091] 本文中实施的设备和方法可以在制造以及维护方法400的各阶段中的任一个或多个期间使用。例如，对应于组件以及子组装件制造408的组件或子组装件可以一种类似于当飞机402在使用中时产生的组件或子组装件的方式制作或制造。此外，一个或多个设备实施例、方法实施例，或其组合可以在组件以及子组装件制造408以及系统集成410期间例如通过充分加速飞机402的装配或减少飞机的成本而被使用。类似地，当飞机402在使用中时，设备实施例、方法实施例，或其组合中的一个或多个可以用于例如但不限于维修以及维护416。

[0092] 得益于在前述说明以及相关联附图中呈现的教示，本发明所涉及领域的技术人员将想到本发明的许多修改以及其它实施例。本文中所说明的实施例意图是说明性的且并不意图为限制性或穷举的。尽管本文中使用了特定术语，但所述术语仅在一般和描述性意义上使用，而不用于限制目的。