CN100447049C - 具有主甲板和下甲板的商用飞机 - Google Patents

Abstract

在一种具有主甲板(2)和下甲板(5，6)的商用飞机中，至少一个乘客舱(16，16’)还设置在下甲板上。机身直径属于宽体飞机类，并在下甲板乘客舱之下布置有吸能形变结构(22，23，24)。本发明提出将机翼(7)以上翼式构造布置在飞机机身上，并将起落架(10)布置在机身外侧上使得起落架舱以一定间距相对彼此隔开，所述间距由底部纵梁(9)的位置所确定。这可以使得布置在主甲板之下的下甲板容积得到最佳使用以便载运物。下甲板区域还可以互连，从而获得起落架舱之间的通道的相当大的有效宽度。

Description

具有主甲板和下甲板的商用飞机

技术领域

本发明涉及商用飞机。具体地，本发明涉及一种商用飞机，其具有主甲板、下甲板以及直径属于宽体飞机类的机身，其中至少一个乘客舱设置在下甲板上，并且其中在下甲板乘客舱之下布置有吸能形变结构。

背景技术

就商用飞机的经济可行性而言，重要的是设计出尽可能多的可利用机身容积用于容纳载运物，或者换言之，避免机身中不必要的空闲空间。例如在新式宽体飞机中，如果主甲板下的货舱大于运输乘客的行李所需时，将产生一个特定问题。尽管在此情况下可获得充足的容积用于另外的货物集装箱，但与更为经济地运输乘客相比，减少了营业收入。

在宽体飞机尤其是具有5米以上平均机身直径的宽体飞机中，在大致位于机身横截面中央的最宽主甲板之下，设置有相应尺寸的下甲板。如果例如将部分货舱底板降低并形成中央走廊，这种构型还确保了下甲板的可通达性。一种能够用于载人的下甲板例如在DE4416506C2中得以描述并被公知。

按照DE4313592C2，乘客可以容纳在下甲板中，这归因于以下事实：在下部机身外壳下面布置有吸能结构元件，以便在发生碰撞时通过减小冲击力来保护乘客。该公开文件论述了一种常规的下翼式(low-wing)商用飞机，其中由于机翼抗扭盒和起落架所需的空间而显著限制了下甲板的利用。在此情况下，下甲板不能够连续地形成，也即设置在机翼和起落架前方和后方的乘客区域不能够互连。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于商用飞机的具有最大可能长度的安全下甲板乘客舱，所述商用飞机具有直径属于宽体飞机类的机身以及设计用于乘客的主甲板。

按照本发明，上述目的可以通过根据本发明的一种商用飞机来实现。

根据本发明的商用飞机具有主甲板、下甲板以及直径属于宽体飞机类的机身，其中至少一个乘客舱设置在所述下甲板上，并且其中在所述下甲板乘客舱之下布置有吸能形变结构，其中机翼以上翼式构造布置在飞机机身上，并且起落架布置在机身外侧上，使得起落架舱以由底部纵梁的位置所确定的间距相对彼此隔开，其中乘客舱沿着飞机的纵向方向布置在前下甲板区域和/或后下甲板区域中，并且在由所述底部纵梁形成的通道内，设置有楼梯、走廊、飞机厨房、盥洗室或常规服务区形式的下甲板基础设施区域。

本发明主要提出，按照上翼式(shoulder wing)构造来安装宽体飞机的机翼，并将起落架布置在机身外侧上使得起落架以一定间距与中线面隔开。这样确保可获得位于主甲板之下的下甲板的最大容积以用于载运物。此外，还可以形成具有大有效宽度的通道，以便将下甲板上各个乘客区域互连。

与下翼式构造相比，上翼式构造使得下甲板上用于行李集装箱的空间与用于乘客的空间之间可获得更为平衡的比例，尤其是，可以形成更短的飞机机身。如上所述，取消了设置在下翼式飞机中的机翼中心件和内部起落架舱，这将会在上翼式飞机的下甲板区域中获得更多的使用空间。这意味着，机身可以显著缩短使得飞机的总重量降低。由于飞机机身构型具有大于5米的直径，上翼式构造可以将机翼制成流线型而进入筒状机身的顶部以使它产生很小的阻力。在此情况下，机翼抗扭盒穿过主甲板的上部而机翼上侧仅在机身上方略微突出。对于上述构型，这意味着在机翼区域内的主甲板舱中可获得足够的净高以便安装一连排的手提行李架。由于机翼上侧仅在机身上方略微突出，还可以形成相对较小、产生很小阻力的机翼/机身整流装置。依照本发明的一个示范性实施例，主起落架以如下方式精确地装配在机身外侧上，使得在由底部纵梁形成的起落架舱壁之间的下甲板上可获得足够的舱宽以用于基础设施区域(例如楼梯、厨房、走廊)，并且使得向外弯曲的起落架整流罩仅会产生很小的气动阻力。

上翼式构造使得在下翼式飞机中被机翼和起落机占用的大部分下甲板空间变得可用于容纳载运物。如上所述，在上述类型的飞机上可以运送显著更多的乘客。这对于降低与座位数量直接相关的运营成本具有积极效果。

本发明还公开了其他示范性实施例及另外的改进。其他细节和优点将在以下本发明示范性实施例的说明中进行论述。

按照示范性实施例，纵梁被横向定位，使得它们大致以对应于机身直径40-60％的间距相对彼此隔开。相反，上述尺寸的新式下翼式宽体飞机的底部纵梁以短得多的间距--即大约起落架舱宽度--相对彼此隔开，这样下甲板在起落架舱区域中不能够得以利用。

为了在发生碰撞时保护下甲板的乘客，本发明提出通过特定安全工程措施的相互作用将碰撞能量最佳地吸收或转移。下甲板乘客舱借助于结构加固件形成为安全单元的形式，并在下甲板乘客舱下面的机身外壳上布置有形变结构，其充当所谓的“挤压区”。在发生碰撞的情况下，这种安全设计使下甲板乘客舱在冲击期间免受来自上部和下部的挤压。当冲击发生时，所述形变结构借助于相应的吸能材料、例如具有规定弯曲特性的伸缩元件对能量进行吸收。

附图说明

以下将参照图1-3更具体地描述本发明。

图1显示通过常规的下翼式商用飞机的不同示意截面图，该商用飞机具有超过5米的机身直径；

图2显示商用飞机的依照本发明的上翼式构造，其中下甲板用作乘客舱；以及

图3显示通过依照本发明示范性实施例的上翼式飞机机身的横截面图。

具体实施方式

图1分别以水平和垂直截面(图1.1和1.2)以及通过机身的横截面(图1.3和1.4)的形式示出了常规的下翼式宽体飞机。主乘客舱4主要由主甲板2和上部机身外壳3构成。前下甲板5和后下甲板6、以及机翼抗扭盒中心件7和起落架舱8设置在主甲板2之下。由为了较大起落架舱8而形成的裁切部分弱化的机身1通过处于这些起落架舱之间的底部纵梁9进行加固。底部纵梁9和起落架10需要大量空间，使得后下甲板6在此区域不能向前延伸。在实际应用中，下甲板用于机翼中心件7的长度L1以及起落架舱8所占用的长度L2合计达到相当大的总长度。由于下甲板的该部分不能用于载运物，设计工程师不得不将机身1形成相应的长度。这类下翼式飞机的机身相对较长，并具有大得多的表面积。

图1.1显示沿着垂直截面通过部分机身1的纵截面。除了上述部件之外，本图还显示了乘客座椅11和标准货物集装箱12的布置情况。

图1.2显示沿着水平面的相应截面。按照本图，较大的起落架舱8和底部纵梁9使得后下甲板6不能向前延伸。机翼中心件7也使得前下甲板5不能向后延伸。

按照图1.3的机身横截面显示了主甲板2上的座椅11的双走廊布置以及装配在座椅上方的手提行李架或行李间13。集装箱12或具有降低的中央走廊15的可进出下甲板基础设施区域14位于主甲板2之下。基础设施区域14例如包括盥洗室、乘务员休息区或飞机厨房，但没有乘客舱。图1.3还显示在下甲板5、6下面，几乎不具有任何用于在发生撞击时保护乘客的机身结构。

图1.4说明了下翼式飞机的机翼中心件7、起落架舱8和底部纵梁9是如何几乎全部填满下甲板区域的横截面。这意味着，在这些区域不能够容纳载运物，并且前下甲板5和后下甲板6不能互连。图1.4还显示下翼式飞机需要相对较大的机翼/机身整流装置17以容纳起落架。

图2显示商用飞机的依照本发明示范性实施例的上翼式构造，其中下甲板被用作乘客舱。该商用飞机的基本部件与以上参照图1所述的相似，并使用相同的附图标记来表示。按照图2.1，主甲板乘客舱4仍然具有足够的净高H，以便在机翼中心件7下面安装一连排的手提行李架13。由于机翼被部分结合于机身1，因此仅仅需要相对较小的机翼/机身整流装置17，其中所述整流装置也只会产生很小的气动阻力。例如，货物集装箱12、乘客舱区域16以及处于起落架舱8与8’之间的基础设施区域14被布置在前下甲板5上(参见图2.2)。这些区域与后下甲板6上的另外一个下甲板乘客舱区域16’相连。通道18受到起落架舱8、8’和底部纵梁9、9’的横向限制，所述底部纵梁9、9’将来自机身1后部的力向前传递，并由此在起落架舱8所需的裁切部分的区域内对机身进行加固。纵梁9、9’以间距B相对彼此隔开，该间距优选等于机身直径或机身宽度(D)的40-60％。依照本发明的构型使得通道18具有足够的空间例如用于走廊15、楼梯19或飞机厨房20；此外，起落架整流罩21和21’也能够相对较小地形成。按照本图，乘客未被安排在所述通道上，因为没有提供任何窗口。在下甲板乘客舱16和16’下面的机身1上，布置有吸能形变结构22。该形变结构并不会显著增加气动阻力，因为它与起落架整流罩21和21’合成一体。

图3显示通过依照本发明示范性实施例的按上翼式构造形成的商用飞机机身的横截面。本发明提出的特征或措施使得可以在这种飞机的下甲板区域5、6上布置乘客舱16、16’。乘客舱16、16’设计成具有加固结构部件(在图中以粗线框出)的安全单元形式，并配备有形变结构22，该形变结构布置在机身外壳3外侧上，即下甲板5和6的乘客舱16、16’之下。所述形变结构的内部包含元件24，其具有规定的吸能特性。在图示实施例中，这些元件也可以延伸直至机身1内的下甲板5和6。元件24及挤压区在图中以垂直阴影来表示。容易发现，机身1外侧和内侧上的具有元件24的挤压区具有明显的变形轨线。下甲板安全单元16、16’所提供的保护得到剪力部分(shear section)26额外的加强，该剪力部分26布置在垂直梁25和25’上并与机身外壳3相连。这些剪力部分还缩短了主甲板梁27的弯曲长度，并由此避免主甲板在发生碰撞时下塌。在碰撞时下甲板的乘客还由刚性的起落架框保护。如果从前侧观察，起落架整流罩21、21’与形变结构22的整流罩23部分地对齐，由此可获得有利的阻力。在发生碰撞的情况下，可以通过安装相应的门或紧急出口而将下甲板乘客舱16和16’区域中的乘客疏散。在紧急着陆到水中的情况下，下甲板的乘客可以使用楼梯19到达主甲板，然而通过主甲板乘客舱4的门而撤出。

就其外轮廓而言，形变结构形成为与新式机翼/机身整流装置相类似以便获得低重量和低阻力。例如，该形变结构包括空气动力型的复合外壳，其内部包含吸能元件24。这样在发生碰撞时，可以确保高过荷由于挤压区中材料的变形而得以吸收，同时加固的下甲板乘客舱起着安全单元的作用。为了防止主甲板下塌在下甲板上，在下甲板乘客舱中提供垂直梁(用于上部底板梁)来进行加固，并且该垂直梁例如包括每隔一个框架区分别与机身单元和框架相连的剪力墙，由此下甲板窗口的视野不会受到过大的限制。如果如此设计剪力墙，可以将主甲板底板梁的弯曲长度缩短到可改善主甲板抗碰撞强度的程度。

吸能元件24可以由不同方式形成，例如呈伸缩撑架、吸能发泡芯材或管状复合构件的形式。其选择标准是低重量和高吸能性。

以上附图大致以真实比例绘制，并显示在主甲板2上方可获得优选为2.2-2.4米的足够高度H用于安装手提行李间13。上部机翼中心件7仅在机身1上方略微突出，使得可以相对较小地形成机翼/机身整流装置17并产生很小的阻力。通过下甲板区域的截面显示，乘客舱16例如布置在前下甲板5的左侧。形变结构22设置在该乘客舱之下。设置在底部纵梁9与9’之间的起落架区域和通道18显示处于右侧，所述底部纵梁9与9’相对彼此以距离B隔开。起落架10布置在机身3外侧上，即使得它以一定间距与中线面隔开。所得到的宽度B可以在此位置容纳楼梯19、走廊15以及其他基础设施区域，其中宽度B优选等于机身宽度(或机身直径)D的40-60％。如果将宽度B选择为更大，则起落架将被进一步向外移动使得阻力增加；如果将所述宽度选择为较小，则可用空间将受到限制并且起落架轨道将不适宜地变窄。通道18将前后下甲板5和6上的乘客舱16相连。这样相对于下翼式飞机增加了灵活性。与下翼式飞机相比，通过取消机翼中心件和起落架而获得的下甲板上的空间几乎可以全部得到商用应用，也即是说，几乎所有的机身容积得到利用。

此外，取决于机身厚度，上翼式飞机可以比下翼式飞机产生更大的气动升力。这样可便于使用较短和较轻的机翼。上翼式飞机的机身还可以设置为更靠近滑行道1米左右，由此简化了进入、维修和撤出。这样可以在飞机的使用期限内降低运营和维修成本，并自然而然地对制造商和航空公司的市场机会具有积极效果。

应当指出，术语“包括”并不排除其他元件或步骤，而“一”并不排除多个的情况。此外，针对不同实施例描述的元件可以组合。

还应当指出，说明书或权利要求书中的附图标记不应当解释为限制本发明的范围。

附图标记列表

1        机身

2        主甲板

3        机身外壳

4        主甲板乘客舱

5        前下甲板，18的前部

6        后下甲板，18的后部

7        机翼(抗扭盒)中心件

8，8’   起落架舱

9，9’   底部纵梁

10       起落架，10”表示降落的起落架

L1      下甲板用于机翼中心件的长度

L2      下甲板用于起落架的长度

11      乘客座椅，座椅布置

12      (标准)货物集装箱

13      手提行李架

14      下甲板基础设施区域

15      下甲板中央走廊

16      下甲板乘客舱

17      机翼/机身整流装置

18      通道

B        纵梁9与9’之间的间距

D        机身直径(或机身宽度)

H        主甲板乘客舱的高度(大约2.3米)

19       楼梯

20       厨房或服务区

21，21’ 起落架整流罩

22       形变结构

23       22的整流罩

24       吸能元件

25       垂直梁

26       剪力部分

27       承受弯曲的主甲板梁

Claims (8)

1.一种商用飞机，具有主甲板、下甲板以及直径属于宽体飞机类的机身，其中至少一个乘客舱设置在所述下甲板上，并且其中在所述下甲板乘客舱之下布置有吸能形变结构，其中机翼以上翼式构造布置在飞机机身上，并且起落架布置在机身外侧上，使得起落架舱以由底部纵梁的位置所确定的间距相对彼此隔开，其中在由所述底部纵梁形成的通道内，设置有楼梯、走廊、飞机厨房、盥洗室或常规服务区形式的下甲板基础设施区域，并且乘客舱沿着飞机的纵向方向布置在前下甲板区域和/或后下甲板区域中。

2.如权利要求1所述的商用飞机，

其中机翼中心件的下侧布置在所述主甲板的上方，以留出足够的高度H用于安装手提行李间，并且其中所述起落架舱布置在所述底部纵梁的外侧，所述底部纵梁以等于机身直径或机身宽度D的40-60％的间距B彼此隔开。

3.如权利要求1或2所述的商用飞机，

其中所述下甲板乘客舱借助于主甲板和下甲板中的剪力部分、垂直梁和加固纵梁而呈现安全单元的形式，并且其中下甲板乘客舱与所述形变结构功能性相连。

4.如权利要求1或2所述的商用飞机，

其中所述形变结构包括空气动力型的复合外壳，其内部包含吸能元件。

5.如权利要求4所述的商用飞机，

其中布置于机身外侧上的所述形变结构的吸能元件连续向内延伸直至所述下甲板的纵梁。

6.如权利要求4所述的商用飞机，

其中所述吸能元件呈伸缩撑架的形式。

7.如权利要求4所述的商用飞机，

其中所述吸能元件呈管状复合构件的形式。

8.如权利要求4所述的商用飞机，

其中所述吸能元件包括吸能发泡芯材。

Images