CN101432191B - 用于飞机机翼的翼盖面板组件和翼盖面板及其形成方法 - Google Patents

Abstract

公开了翼盖面板组件、翼盖及其形成方法，其中翼盖面板的安装面设置有定位通道，诸如桁条或翼梁的机翼结构元件被捕获在该通道内，从而将机翼结构元件固定至翼盖面板。

Description

用于飞机机翼的翼盖面板组件和翼盖面板及其形成方法

技术领域

本发明涉及用于飞机机翼的翼盖面板或翼盖面板组件及其形成方法。

背景技术

一种飞机机翼的构造方法包括形成机翼盒段，该机翼盒段形成机翼的核心。机翼盒段插入到飞机机身中并从翼根朝向翼尖延伸。机翼盒段除了用于发动机吊架的安装点以及诸如副翼、纵倾襟翼和风闸的操纵面之外，使得机翼具有上翼面和下翼面的中心区段。机翼盒段的翼面由被称为翼盖面板的面板构成。机翼盒段包括多个被称为翼梁和桁条的结构元件，它们在机翼盒段结构内从翼根朝向翼尖延伸。翼梁构成机翼盒段形成前后燃料边界的主要结构部件。桁条设置成为翼盖面板提供结构稳定性和完整性。这些结构元件因此使得机翼盒段在承受工作载荷期间为机翼提供必须的强度。

机翼盒段通常由一组分立的翼梁和翼盖面板构成，这些翼盖面板形成机翼盒段的壁。各个桁条被紧固于翼盖面板上且翼盖面板在机翼盒段的角部处紧固于翼梁上的凸缘。这使得要在翼盖面板以及翼梁和桁条的凸缘中钻出大量的固定孔，以供螺栓或铆钉插入。这些孔是潜在的裂纹产生部位。当构造飞机结构时，多种考虑因素之一是重量与强度之间的平衡。换言之，需要在具有必须的强度和结构完整性的同时使结构尽可能地轻，从而在承受工作载荷时能正确操作。但是，为了保护结构不会因固定孔而导致裂纹发展，不得不在这些重量和强度考虑方面作出非常大的妥协。

发明内容

本发明的一个实施方式提供一种用于飞机机翼的翼盖面板组件，该翼盖面板组件包括：

翼盖面板，该翼盖面板在一侧具有翼面以提供机翼翼面，在另一侧具有安装面以提供用于一个或更多个机翼结构元件的一个或更多个安装点；

一对对向突耳，它们形成在所述安装面中，以在所述安装面中提供定位通道；和

机翼结构元件，该机翼结构元件具有第一凸缘和第二凸缘，这些凸缘均设置成被相应的所述对向突耳捕获在所述定位通道内，从而将所述机翼结构元件固定到所述翼盖面板，以形成所述翼盖面板组件。

所述凸缘或每个所述凸缘可装配到所述突耳或每个突耳。所述机翼结构元件可被冷冻装配在所述通道内。所述安装面还可包括设置成在所述通道内与所述突耳大致相对的底座，所述底座被布置成用作被捕获在所述通道内的所述凸缘的第一部分的支撑表面，并用于保持所述凸缘的其余第二部分远离所述安装面。所述定位通道由单个突耳形成以定位所述第一凸缘，所述另一凸缘直接紧固至所述安装面。

可在所述机翼结构元件和所述安装面之间设置粘接层。所述突耳或每个突耳可通过提供对向沟槽来形成所述定位通道，所述沟槽具有逐渐减小的深度从而在所述凸缘或每个凸缘上提供夹紧效果。所述机翼结构元件可以是桁条。所述机翼结构元件可以是翼梁。所述翼盖面板可以与所述定位通道一体形成。所述翼盖面板可以由一个或更多个子面板形成。

另一实施方式提供一种用于飞机机翼的翼盖面板，该翼盖面板包括：

翼盖面板，该翼盖面板在一侧具有翼面以提供机翼翼面，在另一侧具有安装面以提供用于一个或更多个机翼结构元件的一个或更多个安装点；以及

一对对向突耳，它们形成在所述安装面中，以在所述安装面中提供定位通道，所述定位通道设置成用于捕获机翼结构元件的第一凸缘和第二凸缘，从而将所述机翼结构元件装配到所述翼盖面板。

再一实施方式提供一种形成用于飞机机翼的翼盖面板组件的方法，该方法包括下列步骤：

a)形成翼盖面板，该翼盖面板在一侧具有翼面以提供机翼翼面，在另一侧具有安装面以提供用于一个或更多个机翼结构元件的一个或更多个安装点；

b)在所述安装面中形成一对对向突耳，从而在所述安装面中提供定位通道；

c)通过将机翼结构元件的第一凸缘和第二凸缘捕获在相应的所述对向突耳内，而将所述机翼结构元件的所述凸缘定位在所述定位通道内，从而将所述机翼结构元件装配到所述翼盖面板，以形成所述翼盖面板组件。

附图说明

下面将参照附图仅以实施例方式描述本发明的实施方式，图中：

图1是飞机的平面图；

图2是图1的飞机的机翼盒段的截面图；

图3示出了图2的机翼盒段中的翼盖的侧视立体图；

图4示出了另一实施方式中安装于翼盖上的桁条的详细截面图；以及

图5示出了再一实施方式中安装于翼盖上的桁条的截面图。

具体实施方式

参照图1，飞机101包括安装于机身103的机翼102。机翼102包括呈机翼盒段形式的中心结构元件104。机翼盒段104从每个机翼102的翼根朝向翼尖并在机翼的前缘和尾缘之间延伸。机翼盒段104包括多个呈桁条105和翼梁106形式的结构元件，这些结构元件从每个机翼盒段104的翼根朝向翼尖延伸。

参照图2，机翼盒段104包括两个翼梁106，每个翼梁均包括通过辐板202相互连接的两个翼梁帽201。翼梁帽201和辐板202提供用于机翼102的前缘和尾缘结构(未示出)的安装点。机翼盒段104的上下表面均由相应的翼盖面板203、204形成，这两个翼盖面板提供机翼102的上翼面和下翼面。翼盖203、204的作为机翼盒段104内部的表面提供用于机翼结构元件105、106的安装面205。翼梁帽202在机翼盒段104的每个角部处安装于安装面205上，且桁条105横跨翼盖面板203、204的安装面205以隔开的间隔固定在两个翼梁106之间。

图3更详细地示出了桁条105安装于翼盖面板203上。在当前实施方式中，翼盖具有形成在安装面205中的成对设置的对向突耳301，它们沿翼展方向延伸。在当前实施方式中，在安装面205中加工出突耳301。每对突耳301设置成用于在安装面205中提供定位通道302。每个桁条105具有为字母J形状的截面，从而提供第一和第二凸缘303。第一和第二凸缘303被相应的突耳301捕获在定位通道302内并被保持在通道302内。这样，桁条105被固定于翼盖面板203的安装面205上，从而形成翼盖面板组件。

在当前实施方式中，桁条105被冷冻装配到通道302中。在该装配方法中，翼盖面板203和每个桁条105为装配做好准备。在允许冷冻装配的公差范围内加工凸缘303、通道302和由突耳301提供的沟槽的尺寸。换言之，该公差范围使得桁条在被冷冻后能在通道302中移动到适当位置，并在工作温度下膨胀从而被固定地捕获在通道302内。铝在-80℃下每25mm的直径或厚度收缩近0.1mm，因此当凸缘303的厚度为8mm时，通过全面冷冻可获得额外的0.03mm间隙，从而超过装配所选的间隙配合。在装配之前，利用干冰(冷冻的二氧化碳)或液态氮冷却桁条三个小时。当桁条105被冷却至大约-80℃的温度时，将其插入通道302，并使其逐渐恢复到环境温度。当桁条105膨胀时，公差使得凸缘303被牢固地接合在由突耳301提供的沟槽内，以将桁条105捕获在通道302中，从而将桁条105装配到翼盖面板203上。

在另一实施方式中，如图4所示，在由翼盖面板203的安装面205中的突耳301形成的沟槽中设置底座401。底座401相对于安装面205的其余部分直立于定位通道302内。桁条的凸缘303通过突耳301在底座401上被保持在适当位置，同时桁条105的与安装面205相对的表面的其余部分远离安装面，从而形成间隙402。底座401与间隙402的组合简化了机翼面板组件的制造和装配过程，因为仅需要在底座401和突耳301的较小区域上而不是在通道302的整个区域上加工所述公差。

在再一实施方式中，在间隙402中设置有粘接层，用于将桁条105粘接在通道302内。在另一实施方式中，间隙402被保持作为空气隙，以使空气流通，从而减少可能地腐蚀。

在再一实施方式中，如图5所示，通过单个突耳504在翼盖503的安装面502中形成定位通道501。突耳504形成单个沿翼展方向的沟槽，其中机翼结结构元件506的第一凸缘505定位并捕获在该沟槽内。第二凸缘507通过图5中的线A-A被直接固定于翼盖面板502的安装面上。第二凸缘507通过传统方式(诸如连续粘接或焊接，或铆接或螺栓连接)固定。另外，由突耳504提供的沟槽内部成锥形，从而在也相应成锥形的第一凸缘505上产生夹紧效果。

在另一实施方式中，机翼结构元件还通过传统方式(诸如粘接、卷边、摩擦搅拌焊、铆接、螺栓连接或螺钉连接)被固定在定位通道内。沿着通道的长度方向可连续或间断地采用这样的传统固定方式中的一种或多种。

在再一实施方式中，利用图3所示的两个突耳定位通道安装桁条，同时利用图5所示的单个突耳通道安装翼梁帽。在另一实施方式中，利用图3所示的两个突耳定位通道安装翼梁帽，同时利用图5所示的单个突耳通道安装桁条。在再一实施方式中，其中利用单个突耳通道安装机翼结构元件，通过板将另一凸缘装配至翼盖面板，该板本身通过传统方式装配至翼盖面板。该板有效地提供第二突耳，以将另一凸缘捕获在定位通道内并由此提供两部分、带有两个突耳的定位通道。该板可设置为独立的结构或者可设置为机翼盒段的另一结构元件的一部分。例如，所述板可与前缘或尾缘结构成一体，且因此用于将翼梁帽的凸缘和前缘结构固定至机翼盒段。

在再一实施方式中，翼盖面板被挤压形成一个或更多个一体地形成在其安装面上的定位通道。在另一实施方式中，翼盖面板由多个子面板构成，这些子面板被挤压然后通过焊缝连接在一起。可利用摩擦搅拌焊来形成所述焊缝。

在再一实施方式中，定位通道沿翼展方向成锥形，且机翼结构元件相应地成形，从而增大通道作用于机翼结构元件的被捕获凸缘上的夹紧效果。在另一实施方式中，通道沿翼展方向是平行的。

本领域技术人员应明白，可通过任意合适的加工，诸如铣削、蚀刻、研磨、冲压或抛光来实现对机翼结构元件或翼盖面板的加工。此外，机翼结构元件或翼盖面板可由诸如金属、金属合金或其他合适的非金属材料的任何合适材料制成。

虽然通过说明本发明的实施方式同时相当具体地描述了这些实施方式而示出了本发明，但是申请人并不意图将所附权利要求的范围约束或以任何方式限制于这种具体方案。其他优点和改进对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，本发明在其更广义的方面并不限于特定细节所代表的设备和方法，以及所示和所述的示例性实施例。因此，在不背离本申请人的总的发明构思的精神或范围的情况下，可以作出不同于上述细节的方案。

Claims (20)

1.一种用于飞机机翼的翼盖面板组件，该翼盖面板组件包括：

翼盖面板，该翼盖面板在一侧具有翼面以提供机翼翼面，在另一侧具有安装面以提供用于一个或更多个机翼结构元件的一个或更多个安装点；

一对对向突耳，它们形成在所述安装面中，以在所述安装面中提供定位通道；和

机翼结构元件，该机翼结构元件具有第一凸缘和第二凸缘，这些凸缘均设置成被相应的所述对向突耳捕获在所述定位通道内，从而将所述机翼结构元件固定到所述翼盖面板，以形成所述翼盖面板组件，

其中所述机翼结构元件被冷冻装配在所述通道内。

2.根据权利要求1所述的翼盖面板组件，其中所述第一凸缘和第二凸缘分别装配到所述对向突耳。

3.根据权利要求1所述的翼盖面板组件，其中所述安装面还包括设置成在所述通道内与所述突耳相对的底座，所述底座被布置成用作被捕获在所述通道内的所述凸缘的第一部分的支撑表面，并用于保持所述凸缘的其余第二部分远离所述安装面。

4.根据权利要求1所述的翼盖面板组件，其中所述定位通道由单个突耳形成以定位所述第一凸缘，所述第二凸缘直接紧固至所述安装面。

5.根据权利要求1所述的翼盖面板组件，其中在所述机翼结构元件和所述安装面之间设置粘接层。

6.根据权利要求1所述的翼盖面板组件，其中所述突耳或每个突耳通过提供对向沟槽来形成所述定位通道，所述沟槽具有逐渐减小的深度从而在所述凸缘或每个凸缘上提供夹紧效果。

7.根据权利要求1所述的翼盖面板组件，其中所述机翼结构元件是桁条。

8.根据权利要求1所述的翼盖面板组件，其中所述机翼结构元件是翼梁。

9.根据权利要求1所述的翼盖面板组件，其中所述翼盖面板与所述定位通道一体形成。

10.根据权利要求1所述的翼盖面板组件，其中所述翼盖面板由一个或更多个子面板形成。

11.一种形成用于飞机机翼的翼盖面板组件的方法，该方法包括下列步骤：

a)形成翼盖面板，该翼盖面板在一侧具有翼面以提供机翼翼面，在另一侧具有安装面以提供用于一个或更多个机翼结构元件的一个或更多个安装点；

b)在所述安装面中形成一对对向突耳，从而在所述安装面中提供定位通道；

c)通过将机翼结构元件的第一凸缘和第二凸缘捕获在相应的所述对向突耳内，而将所述机翼结构元件的所述凸缘定位在所述定位通道内，从而将所述机翼结构元件装配到所述翼盖面板，以形成所述翼盖面板组件，

其中所述机翼结构元件被冷冻装配在所述通道内。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一凸缘和第二凸缘分别被紧固到所述对向突耳。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述安装面还包括设置成在所述通道内与所述突耳相对的底座，所述底座被布置成用作被捕获在所述通道内的所述凸缘的第一部分的支撑表面，并用于保持所述凸缘的其余第二部分远离所述安装面。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述定位通道由单个突耳形成以用于定位所述第一凸缘，所述第二凸缘直接紧固至所述安装面。

15.根据权利要求11所述的方法，其中在所述机翼结构元件和所述安装面之间设置粘接层。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述突耳或每个突耳通过提供对向沟槽来形成所述定位通道，所述沟槽具有逐渐减小的深度从而在所述凸缘或每个凸缘上提供夹紧效果。

17.根据权利要求11所述的方法，其中所述机翼结构元件是桁条。

18.根据权利要求11所述的方法，其中所述机翼结构元件是翼梁。

19.根据权利要求11所述的方法，其中所述翼盖面板与所述定位通道一体形成。

20.根据权利要求11所述的方法，其中所述翼盖面板由一个或更多个子面板形成。

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