具有格狀結(jié)構(gòu)腹板的飛機機身的高載荷框架制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種接收外部載荷的飛機機身部分的框架，諸如接收尾翼的載荷的后部部分，包括特別地配置成經(jīng)受這些外部載荷的第一扇區(qū)(11)和沿著機身的其余周邊的第二扇區(qū)，所述第一扇區(qū)(11)包括如下結(jié)構(gòu)元件：a)底部件(21)，連接到機身外殼(13)；b)頭部件(23)；c)腹板(25)，包括用于接收所述外部載荷的一個或多個安裝件(27，27’)和通過其端部連接到所述底部件(21)和所述頭部件(23)的多個X形件(31)；d)兩個連接件(39，39’)，將所述底部件(21)和所述頭部件(23)的端部連接到所述框架的第二扇區(qū)。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
具有格狀結(jié)構(gòu)腹板的飛機機身的高載荷框架
本專利技術(shù)涉及一種飛機機身的高載荷框架，并且更具體地，涉及接收垂直尾翼的載荷的框架。
技術(shù)介紹
載荷框架是飛機機身內(nèi)的結(jié)構(gòu)元件，其特征在于如下事實：載荷框架支撐和傳輸來自諸如垂直尾翼、水平尾翼和機翼的其他結(jié)構(gòu)部件的特定的局部載荷。此外，它們當(dāng)然要符合飛機機身成形和剛性標(biāo)準(zhǔn)要求。傳統(tǒng)上，載荷框架由具有不同部分的金屬材料制成，最常見的是I和J部分，I和J部分通過加工過程設(shè)置有穩(wěn)定框架的腹板的神經(jīng)網(wǎng)狀物。盡管由于節(jié)省重量傾向于使用復(fù)合材料到飛機的大部分部件，這種材料相對于非金屬材料限定在諸如載荷框架的某些部件中，由于其復(fù)雜性，實現(xiàn)能夠在重量和成本兩者上與目前金屬設(shè)計競爭的復(fù)合材料設(shè)計是非常困難的。使用復(fù)合材料制造具有與金屬設(shè)計類似形狀的載荷框架是可能的，但是，除了它設(shè)計的復(fù)雜性所導(dǎo)致的成本之外，它還具有其它的缺點：使用這些設(shè)計難以得到用于支承所需載荷的優(yōu)化層板，這意味著在重量上沒有競爭力。在載荷框架的情況下，由于其將支撐的高的和不同的載荷，與機械加工金屬框架競爭是非常困難的，因為，由于其相當(dāng)復(fù)雜的設(shè)計，大截面變化和層中需要各種織物定向的區(qū)域，替代的復(fù)合材料框架經(jīng)常導(dǎo)致各種制造問題。在這方面中的一些方案是已知的，諸如在專利申請WO2008/092970、US2009/0026315、WO2009/030731和EP2343237中公開的那些，但是航空工業(yè)繼續(xù)要求可以與金屬框架成功地競爭的復(fù)合材料的載荷框架。本專利技術(shù)針對這種需求考慮。
技術(shù)實現(xiàn)思路
在本專利技術(shù)的目的是提供一種用于飛機機身的載荷框架，可以完全由復(fù)合材料或其他材料制成，而且可以與傳統(tǒng)的金屬框架在成本和重量上有競爭力。這個和其它目的的實現(xiàn)如下：接收外部載荷的飛機機身部分的框架包括特別地配置成經(jīng)受這些外部載荷的第一扇區(qū)和沿著機身的其余周邊的第二扇區(qū)，其中第一扇區(qū)包括如下結(jié)構(gòu)元件：a)底部件，連接到機身外殼；b)頭部件；c)腹板，包括用于接收所述外部載荷的一個或多個安裝件和通過其端部連接到所述底部件和所述頭部件的多個X形件；d)兩個連接件，將所述底部件和所述頭部件的端部連接到框架的第二扇區(qū)。因此，這些結(jié)構(gòu)元件具有如下特征：一方面允許使元件的每一個具有用于它們各自功能的合適材料，并且另一方面允許不同的制造過程集成等級，包括完全集成制造過程。在本專利技術(shù)的一個實施例中，框架的第一扇區(qū)的腹板可以進一步包括連接到底部件和頭部件的徑向支柱。用于框架的腹板的兩個結(jié)構(gòu)元件因此可用。X形件可以由在中心處相互連接的兩個相同的桿制成或由一體件制成，特別是具有雙T形橫截面的一體件。在本專利技術(shù)的一個實施例中，全部結(jié)構(gòu)元件由復(fù)合材料制成。不同類型復(fù)合材料和制造工藝/技術(shù)可以用于不同結(jié)構(gòu)元件，允許在重量和成本中優(yōu)化。在本專利技術(shù)的一個實施例中，X形件和(如果存在的話)附加的支柱通過化學(xué)粘合劑連接到底部件和頭部件。因此，在本實施例中，各種部件分開地制造并且使用諸如共同粘結(jié)或共同注射技術(shù)連接。在本專利技術(shù)的一個實施例中，其中框架的第一扇區(qū)的結(jié)構(gòu)元件是分開地制造并且然后化學(xué)地粘合，頭部件由兩個C形的子件形成，兩個C形的子件的腹板連接到所述X形件，并且底部件具有π形狀，所述X形件連接到底部件的腹板。框架的底部件可以進一步包括底部件腹板的橫向加強件。在的專利技術(shù)的一個實施例中，X形件和(如果存在的話)附加的支柱通過機械接頭連接到底部件和頭部件。因此，在這個實施例中，各個部件是分開地制成并且例如通過諸如鉚釘或螺栓的一個或多個緊固件連接，為此目的，這種X形件和(如果存在的話)附加的支柱優(yōu)選地在每個端部處配置有凸耳以便于連接。在本專利技術(shù)的一個實施例中，框架的第一扇區(qū)的結(jié)構(gòu)元件分開地制造，并且然后機械地連接，X形件由剛性腹板連接到T形底部件的腹板和C形頭部件的腹板。在本專利技術(shù)的一個實施例中，框架的第一扇區(qū)的結(jié)構(gòu)元件分開地制造，并且然后機械地連接，底部件是T形的，頭部件是L形，并且X形件以兩組布置在底部件和頭部件的腹板的兩側(cè)處。本專利技術(shù)的框架目的優(yōu)選地是定位在飛機的后部機身的接收來自垂直尾翼的載荷的框架。根據(jù)結(jié)合附圖說明其目的的實施例的以下詳細描述，本專利技術(shù)的其它特征和優(yōu)點將變得清楚。附圖說明圖1a是飛機的后部分的透視圖，其中承受由垂直尾翼和水平尾翼引起的載荷的載荷框架位于飛機的后部分中；圖1b是所述后部分中的機身的透視圖，顯示在本領(lǐng)域中已知的金屬載荷框架；和圖1c是前述載荷框架中的一個的上部分的前視圖。圖2a是示出在飛機機身中的根據(jù)本專利技術(shù)的實施例的載荷框架的第一扇區(qū)的示意性的透視圖，和圖2b是所述扇區(qū)的放大前視圖。圖3是使用高的集成水平制造的載荷框架的第一扇區(qū)的另一個實施例的前視圖。圖4a和4b是包括在載荷框架的第一扇區(qū)中的安裝件的第一實施例的前部和橫截面視圖。圖5是包括在載荷框架的第一扇區(qū)中的安裝件的第二實施例的前視圖。圖6a、6b、6c、6d、6e是載荷框架的第一扇區(qū)的不同配置的示意性剖視圖。圖7a和7b是使用在載荷框架的第一扇區(qū)中的X形件的兩個實施例的前視圖和圖7c是沿著圖7a和7b的平面A-A的剖視圖。圖8a、8b、8c是示出載荷框架的第一扇區(qū)的腹板部件和底部件之間的接頭的三個實施例的示意性的前視圖。具體實施方式本專利技術(shù)的載荷框架的目的是位于接收大的外部局部載荷的機身的區(qū)域中的框架，大的外部局部載荷來自諸如定位在飛機機身的后部2處的金屬框架1的飛機結(jié)構(gòu)的其他部件(參見圖1c、1B和1C)，來自垂直尾翼3和水平尾翼4的載荷應(yīng)支撐在該區(qū)域中。在航空工業(yè)中是公知的，這些金屬框架1包括具有載荷接收區(qū)域9的第一扇區(qū)6和具有在兩個方向上用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加強的區(qū)域7、8的腹板。為了與金屬框架完全地競爭，接收外部局部載荷的載荷框架的扇區(qū)(在框架的其余部分中，在載荷框架和成形框架之間沒有實質(zhì)性的差異)由一組由復(fù)合材料制成的部件構(gòu)造，以一方面便利層壓板的優(yōu)化，并且另一方面允許重量優(yōu)化。這些部件的每一個必須滿足方便它們在重量和成本中的單獨優(yōu)化的不同的結(jié)構(gòu)要求。在這方面應(yīng)該指出的是，在框架的這個扇區(qū)內(nèi)，這樣的要求沿著其周邊各不相同，在原則上，涉及截面中的變化和層壓板的厚度變化，如果它們單獨處理這些部分的每一個而不是以整體水平，其可以以更優(yōu)化的方式考慮。圖2a和2b示出根據(jù)本專利技術(shù)的橫向于由桁條14加強的機身外殼13布置的接收外部局部載荷的載荷框架的扇區(qū)11(未顯示常規(guī)的框架的其余部分)。在所述扇區(qū)11中，載荷框架包括：-連接到機身外殼13的底部件21，留出用于桁條14的空間，與框架的其余部分向兼容，以便于橫截面的變化，從而涉及節(jié)省成本和重量優(yōu)化。-腹板部件25，包括在載荷引入?yún)^(qū)域中的安裝件27、多個X形件31和可選的徑向支柱32。X形件31由兩個交叉元件形成，兩個交叉元件具有其中一個在壓縮中工作另一個在張緊中工作的效果。-頭部件23，用于穩(wěn)定框架的腹板和便于接收在安裝件27中的載荷的傳播。-兩個連接件39、39’，在底部件和頭部件21、23的端部和框架的其余部分之間，有利于相應(yīng)載荷傳遞。在上述部件中的框架的扇區(qū)11的分開允許根據(jù)將由它們的每一個支撐的載荷對它們的相應(yīng)的層壓板進行優(yōu)化。以這種方式，在不同部件之間共享載荷框架的需求，在不同部件中框架被構(gòu)造成允許實現(xiàn)更簡單的制造并且因此降低成本。在上述結(jié)構(gòu)的情況下，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種接收外部載荷的飛機機身部分的框架，包括：特別地配置成經(jīng)受這些外部載荷的第一扇區(qū)(11)；和沿著機身的其余周邊的第二扇區(qū)，其特征在于，所述第一扇區(qū)(11)包括如下結(jié)構(gòu)元件：a)底部件(21)，連接到機身外殼(13)；b)頭部件(23)；c)腹板(25)，包括：用于接收所述外部載荷的一個或多個安裝件(27，27’)；和多個X形件(31)，所述多個X形件(31)的端部連接到所述底部件(21)和所述頭部件(23)；d)兩個連接件(39，39’)，將所述底部件(21)和所述頭部件(23)的端部連接到所述框架的第二扇區(qū)。

【技術(shù)特征摘要】
2011.12.01 EP 11382372.81.一種接收來自飛機結(jié)構(gòu)的其他部件的外部載荷的飛機機身部分的框架，所述框架橫向于機身部分布置，所述框架包括：特別地配置成經(jīng)受這些外部載荷的沿著機身的周邊的一部分的第一扇區(qū)(11)；和沿著機身的其余周邊的第二扇區(qū)，其特征在于，所述第一扇區(qū)(11)包括如下結(jié)構(gòu)元件：a)底部件(21)，連接到機身外殼(13)；b)頭部件(23)；c)腹板(25)，包括：用于接收所述外部載荷的一個或多個安裝件(27，27')；和多個X形件(31)，所述多個X形件(31)的端部連接到所述底部件(21)和所述頭部件(23)；d)兩個連接件(39，39')，將所述底部件(21)和所述頭部件(23)的端部連接到所述框架的第二扇區(qū)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的框架，其特征在于，所述腹板(25)還包括連接到所述底部件(21)和連接到所述頭部件(23)的徑向支柱(32)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的框架，其特征在于，所述X形件(31)由兩個相同的桿(33，33')制成，所述兩個相同的桿(33，33')的中心相互連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的框架，其特征在于，所述X形件(31)是一體件。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的框架，其特征在于，所述X形件(31)具有雙T形橫截面。6.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項所述的框架，其特征在于，所述框架的所有結(jié)構(gòu)元件都是由復(fù)合材料制成。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的框架，其特征在于，所述X形件(31)通過化學(xué)粘合劑連接到底部件(21)和頭...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：弗朗西斯科·何塞·克魯茲多明古埃斯，埃萊娜·阿萊法羅羅德里古茲，
申請(專利權(quán))人：空中客車西班牙運營有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：