CN101472794B - 机身段、包括机身段的机身以及用于生产机身段的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及飞行器机身段(1)、飞行器机身以及用于生产机身段(1)的方法。机身段(1)以如下方式生产：在上游生产步骤中生产第一内管筒(2)以及第二内管筒(3)，接下来所述内管筒(2，3)由外管筒(4)包围。为了使管筒(2，3，4)间隔开以及为了给管筒(2，3，4)提供更高的稳定性，内管筒(2，3)由布置在内管筒(2，3)与外管筒(4)之间的箍条(5，6)包围。

Description

机身段、包括机身段的机身以及用于生产机身段的方法
技术领域
本发明涉及飞行器机身组装的技术领域。具体地，本发明涉及一种机身段，在使用新颖的组装方法的情况下所述机身段基本上由三个管筒制成。另外，本发明涉及一种机身，其由根据本发明的多个机身段接合而成。
背景技术
当今，现代飞行器机身的组装通常以如下方式进行：将沿着机身纵向的多个垂直框架连接至多个对齐的水平桁条以使水平桁条基本上垂直于所述垂直框架，从而形成骨架，将机身的各个外蒙皮区域铆接或粘接在所述骨架的外部。在这个过程中，机身不是以连续件的方式生产；而是，首先形成各个机身段(也称作圆筒或节)，接下来将所述段接合起来用以形成完整的机身管筒。为了使客舱与位于客舱下面的货舱分离，在框架的各个段中附接地板格栅。因此在这种已知类型的机身组装中，机身由大量的单独组件(框架、桁条、外部蒙皮区域)以复杂的组装过程制成，因此在机身的组装过程中耗费了相当大的成本。
除了关于生产技术的这些困难，另外的缺点在于：由于高海拔处的低气压，使得在飞行期间必需对客舱与货舱进行增压。因此，在客舱或货舱中降压(压力降低)的情况下必需进行增压，降压例如可能是由于在高海拔处时外蒙皮受损所导致。在这两个空间之间应达到快速的压力均衡，否则，由于单方面作用在地板格栅上的压力，可能会导致机身结构受到毁坏，所述地板格栅没有设计成用来承受这种载荷。因此，为了确保压力均衡，通常沿着整个机身长度在地板边上安装均压拍击气门，但是这样带来了另外的缺点，即当在水上紧急着陆时，水会通过该连接装置而特别迅速地进入到整个机身。
发明内容
需要提供一种用于飞行器的机身设计，由于改进了生产过程，使得该设计可以以更容易且更经济的方式实施。
该需求可以通过根据本发明的飞行器机身段、通过相应地形成的机身以及通过根据本发明的用于生产机身段的方法得以满足。
下面，描述根据本发明的机身段，其中相应的说明也类似地适用于根据本发明的机身以及根据本发明的用于生产机身段的方法。
不同于以通常方式——如在现代飞行器中普遍采用的方式，其中机身圆筒仅通过中间地板被分成两个区域——来生产客舱和货舱，本发明采用了完全不同的手段。客舱包括单独的第一管筒或者由单独的第一管筒构成，而货舱包括单独的第二管筒或者由单独的第二管筒构成，其中所述两个管筒彼此完全独立。在上游生产过程或者预备生产过程中，所述两个管筒可以作为支壳结构彼此完全独立地进行生产。为了将两个单独的管筒接合从而形成统一机身，由外管筒将这两个管筒包围，利用所述外管筒使得所述两个管筒强制配合连接。因此，根据本发明的机身段基本上包括可进入或适于步行的单独的第一预制内管筒以及至少一个可进入或适于步行的单独的第二预制内管筒，或者根据本发明的机身段由可进入或适于步行的单独的第一预制内管筒以及至少一个可进入或适于步行的单独的第二预制内管筒构成，所述管筒均由外管筒包围并且利用该外管筒进行强制配合连接。由于内管筒是两个单独的管筒，当在水上紧急着路时，在两个管筒中的其中一个之内所容纳的水不会快速占据另一个管筒。
为此，外管筒以及两个内管筒都设计成支壳结构，从而在飞行期间受到的载荷基本上通过管筒自身进行传递，而不是如在根据现有技术的飞行器的情况下常见的通过包括框架或翼肋以及桁条的骨架结构进行传递。
而制造管筒所用的材料是次要的，纤维增强复合材料或者金属——尤其是铝——都是适合的。
为了给内管筒提供额外的稳定性，并且为了在组装状态中使所述内管筒与外管筒间隔一定距离，第一内管筒由第一组环形箍条包围。类似地，至少第二管筒也可以由第二组环形箍条包围。在这种布置中，箍条以及管筒本身可以例如由纤维增强复合材料或者诸如铝的金属来制造。箍条的形式可以例如类似于已知的传统飞行器结构中的框架，其具有圆拱形横截面并且从内管筒沿径向朝向外部延伸。用于两个内管筒的第一组环形箍条和第二组环形箍条也可以在上游生产步骤或者预备生产步骤中制造，并且其尺寸以如下方式设置：即，为了组装，在箍条附接到相应的内管筒之前仅需使箍条以彼此间隔开的方式装在所述两个内管筒上。箍条可以例如粘接至或者铆接至管筒以便进行附接。在管筒和箍条均由金属制成的情况下，它们也可以焊接于彼此。于是，各个箍条在相距彼此规则的间距处包围着两个内管筒，从而在内管筒和外管筒的组装状态下，外管筒与内管筒通过箍条间隔开。为了在外管筒和内管筒之间提供充分的稳定性，它们通过箍条相互连接，其中，箍条分别粘接、铆接或者在金属的情况下牢固地焊接至内管筒和外管筒。
两个内管筒是两个单独的管筒，它们的横截面分别对应于传统的客舱的形状以及传统的货舱的形状。于是，用于客舱的第一内管筒包括弯曲的顶部环形区域以及平坦的地板区域，而用于货舱的第二内管筒包括弯曲的底部环形区域以及平坦的天花板区域。因此，两个管筒可以接合，使得平坦的天花板区域或者地板区域面向彼此并且通过箍条间隔开。在这个交集区域中，其中第一管筒的地板面对第二管筒的天花板并通过各自的箍条间隔开，第一组箍条中的各个箍条交替布置，以便相对于第二组箍条中的各个箍条偏置，从而在每种情况下，第二管筒的箍条位于第一管筒的两个箍条之间。当然，也可以在两个第一箍条之间存在多于一个的第二箍条，这例如是作用于机身上的载荷特别大的区域中的情况。除了布置两组箍条以使它们相对于彼此交替之外，也可以仅使用基本上为椭圆形或圆形形状的类型的箍条，该箍条通过弦状带分成用于容纳相应的内管筒的两个半体。
为了使机身的组装特别简单而且有效，在上游生产步骤中生产内管筒以及包围它们的箍条。随后，将第一组环形箍条装在第一内管筒上。同样地，将第二组环形箍条装在第二内管筒上。为了能够尽可能精确地使包括上述箍条的内管筒在指定的位置接合，箍条包括适当的对准突出部，所述突出部布置成使第一内管筒和第二内管筒相对于彼此定位在指定的位置处。这些对准突出部可以例如设置在水平箍条区域的端部，从而当两个管筒接合时形成对各自相对的管筒的引导，水平箍条区域布置成分别邻近于第一管筒和第二管筒的平坦地板区域或天花板区域。
如上所述，第一内管筒形成了客舱段，而第二内管筒形成了货舱段，其中这两个段通过箍条的交集区域而彼此间隔开，所述交集区域于是形成客舱段的地板格栅。因此，这两个内管筒是彼此完全分隔开的两个管筒，所述管筒在箍条交集区域中仅通过箍条相互连接(例如铆接或者粘接至彼此)。由箍条所形成的地板格栅的尺寸设置成使得地板格栅还可以承受单方面的压力，这种单方面的压力可以例如是由于在两个内管筒中其中一个的内部压力下降所导致的。
为了在根据本发明的机身段上设置附加件，例如垂直尾翼单元，在至少两个接合的内管筒与外管筒之间可以接合管状转接罩，所述转接罩包括连接件，该连接件设计成使得垂直尾翼单元可以附接到该连接件上。在这种布置中，连接件通过外管筒上的相应的凹部而突出到外部，从而垂直尾翼单元可以附接至连接件。转接罩本身环绕着两个接合的内管筒，从而能够将载荷安全地从垂直尾翼单元传递至机身。
根据本发明的另一方面，本发明的目的可以通过一种机身来实现，该机身包括至少两个如上所述的机身段。为此，各个机身段的相应的相对区域包括适当的连接件，各个段通过所述连接件可以进行连接从而形成统一机身或整体机身。
从上面的解释中可以看出，不同于通常的利用由翼肋、桁条以及外部蒙皮区域制成的单个较大的结构性外管筒来生产机身的惯例，本发明的基本原理在于通过由外管筒包围的两个单独的内管筒来构造机身，其中每个管筒可以设计成支壳(预加压的壳)结构，从而有助于在三个管筒的组合中根据其刚度来传递载荷。
根据本发明的另一方面，本发明的目的可以通过一种用于生产机身段的方法来实现，该方法可以以多个单独的步骤来实施，其中某些单独的步骤可以以可变的顺序来实施。首先，生产作为支壳结构的内管筒和至少一个第二内管筒。第一内管筒可以作为客舱，而第二内管筒可以作为货舱。因此，第一内管筒可以包括弯曲的上部环形区域以及平坦的地板区域。相应地，第二内管筒可以包括弯曲的底部环形区域以及平坦的天花板区域。接下来，将两个预制的内管筒接合从而形成组合管筒，其中第一内管筒的第一地板区域抵靠在第二内管筒的平坦的天花板区域上。接下来，以这种方式生产的组合管筒由外管筒包围并且可以例如通过粘接、铆接或者焊接而接合到所述外管筒，从而形成机身段。
除了以所述方式来实施该方法外也可以颠倒这些单独的步骤，例如，首先生产外管筒，之后生产两个独立的内管筒并将内管筒连接至外管筒。出于生产技术的原因，有利地，在上游生产步骤中首先预制两个内管筒和外管筒，并且接下来接合两个内管筒从而使它们形成上述的组合管筒，然后将组合管筒以简单的方式插到已经预制的外管筒中并且连接至所述外管筒。
为了改善两个内管筒以及外管筒的稳定性，通过第一组环形箍条将预制的第一内管筒包围。同样地，通过第二组环形箍条至少将预制的第二内管筒包围。在这种布置中，用于第一内管筒和第二内管筒的箍条也可以在上游生产步骤中生产，或者它们可以随后进行生产，从而围绕第一内管筒和第二内管筒进行精确的装配。在第一组箍条的各个箍条以及第二组箍条的各个箍条已经预制完成从而对相应的管筒提供精确装配的情况下，各个箍条可以简单地装到相应的预制管筒上并在相应的预制管筒上滑动，以便随后铆接、粘接或者焊接到相应的内管筒上。
为了避免当两个内管筒接合用以形成组合管筒时第一组箍条的各个箍条以及第二组箍条的各个箍条彼此干扰，第一组箍条的各个箍条以及第二组箍条的各个箍条在所述至少两个内管筒上以如下方式定位：即，在管筒的接合状态中，第一组箍条的各个箍条以及第二组箍条的各个箍条在交集区域中相对于彼此交替偏置。
为了改善包括外管筒和内管筒的机身段或者由外管筒和内管筒构成的机身段的稳定性，在组合管筒已经插到外管筒内之后，将所述第一组箍条以及所述第二组箍条强制配合连接至外管筒。这种强制配合连接可以确保结构载荷不必由外管筒独自传递，而是这种载荷可以在包括箍条和内管筒在内的整个机身结构上传递。
附图说明
下面，根据参照如下附图详细解释的纯示例性实施方式，更加详细地描述本发明，附图中：
图1示出了根据本发明的机身段的投影图和截面图；
图2a至4示出了前部机身段的不同生产状态；
图5a至8示出了中间机身段的不同生产状态；
图9a至17示出了后部机身段的不同生产状态；
图18示出了总装之前的机身的分解图，所述机身包括三个机身段或由三个机身段构成；以及
图19示出了处于组装状态的图18中的三个机身段。
在不同附图中的相同或者相似的部件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1，特别是右侧图，示出了本发明的基本原理。按照该原理，根据本发明的机身段1基本上包括三个不同的管筒2、3、4，所述三个不同的管筒在单独的步骤中生产并且仅在机身的总装期间才进行接合。因此，如图1的右侧图所示，机身段1包括外管筒4，外管筒4包围着装配到外管筒4中的两个内管筒2和3。在这种布置中，第一内管筒2形成了客舱段，而第二内管筒3形成了相应的货舱段。如图1的右侧图所示，两个内管筒2和3布置在外管筒的内部并且彼此间隔开，其中第一管筒的平坦的地板区域基本上平行于第二管筒3的平坦的天花板区域延伸。通过一组箍条5、6来确保两个内管筒2、3间隔开以及确保两个内管筒2、3与外管筒4间隔开，例如在图4的右侧图中清楚地示出，所述箍条5、6交替地包围第一内管筒2和第二内管筒3并且相对于彼此偏置。在最终的状态中，箍条5、6牢固地连接至两个内管筒2、3和外管筒4，其中这种连接可以例如是通过焊接、粘接或铆接建立的。
下面，参照其它附图来解释不同的机身段的组装。
图2a的左侧图示出了一组预制的箍条5，箍条5的形状与预制的第一内管筒2的外部轮廓相匹配。同样地，图2b示出了预制的第二组箍条6，箍条6的形状同样与第二内管筒3的外部轮廓相匹配。
图3a和3b示出图2a和2b中所示的预制状态之后的生产状态。在这种布置中，箍条5和6已经装到相关的内管筒2和3上并在相关的内管筒2和3上滑动，并且例如通过粘接、铆接或者在箍条5、6及内管筒2、3由金属(例如铝)制成的情况下通过接合点或焊接而牢固地接合至内管筒。
在接下来的生产步骤中，如图4的右侧图所示，第一内管筒2和第二内管筒3合在一起，从而形成组合管筒。如在该图中所示，箍条5和6在内管筒2、3的组装状态中以如下方式布置：即，箍条5和6相对于彼此偏置并且在内管筒2的地板下方形成用于第一管筒2的地板格栅。为了给第一内管筒2和第二内管筒3的组装提供定位保障，箍条5和6在它们直线区域的各个端部包括对准突出部9，对准突出部9朝向各自相对的管筒3、2延伸，从而以这种方式保障所述管筒在组装状态中的位置。如图4中的箭头所指，以这种方式生产的组合管筒最终插到外管筒4中，并且接下来所述组合管筒可以焊接、粘接或者铆接至所述外管筒4。
下面参照图5a至8来描述中间机身段的组装，其中，各个组装状态基本上对应于先前所述的各个组装状态。图5a和5b依次示出了第一组箍条5以及第二组箍条6，它们的轮廓同样匹配于相应的内管筒2和3的外部轮廓，以便使第一组箍条以及第二组箍条装到预制的管筒2、3上并在预制的管筒2、3上滑动，如在图6a和6b中所示。接下来，包括箍条5和6的内管筒2和3以图7的左侧图中所示的方式接合，从而，第一内管筒2的平坦的地板区域7基本上平行于第二管筒3的平坦的天花板区域8延伸。如同样在该图中所示，对准突出部9以理想的方式使两个接合的内管筒2、3相对于彼此对准，并且另外确保了两个内管筒2、3无法相对于彼此横向移动。然后，如图7中的箭头所指，以这种方式生产的组合管筒同样插到预制的外管筒4中，从而最终强制配合连接至所述外管筒4。
下面，描述另一机身段的安装，其中作为特殊的特征加入了整体垂直尾翼单元的安装。同样地如在图9a至10b中所示，首先，第一组箍条5或者第二组箍条6相应地在预制的内管筒2、3上滑动。此处同样地，单独的第一组箍条5和第二组箍条6中的各个箍条以基本上相对于彼此偏置的方式布置，从而如图11所示，两个内管筒2、3可以接合起来用以形成组合管筒。在另一步骤中，如图12中所示的前部外管筒4′从前部滑到以这种方式生产的组合管筒上。为了附接垂直尾翼单元11(图14)，如图13中所示的转接罩10从后部滑到组合管筒上，所述转接罩10的顶部包括连接件，垂直尾翼单元11例如可以卡接或者螺栓连接到该连接件上。一旦转接罩10按照指示已经附接到图11中的组合管筒上，则另一外管筒4″就可以从后部滑到图11中的组合管筒2、3上，所述组合管筒2、3的顶部包括用于转接罩10连接件的凹部(图15)。
为了清楚起见，最后的安装步骤和/或各个部件的组装再次地在图16的分解图中示出，其中再次清楚地示出了各个部件的布置。
图18最终示出了三个前面所述的机身段1的组装，其中三个段1相对于彼此面对面地布置，接下来它们通过适当的附接元件和连接元件相互连接，从而形成如图19中所示的统一机身。
应当指出，术语“包括”不排除其它的元件或步骤，并且“一个”或“一种”不排除多个的情况。另外，结合不同的实施方式所描述的元件可以进行组合。还应当指出，权利要求中的附图标记不应理解为对权利要求的保护范围的限制。
附图标记列表
1 机身段
2 第一内管筒
3 第二内管筒
4 外管筒
5 第一组箍条的箍条
6 第二组箍条的箍条
7 平坦的地板区域
8 平坦的天花板区域
9 对准突出部
10 转接罩
11 垂直尾翼单元

Claims (10)

1.一种机身段(1)，包括：
可进入的第一内管筒(2)；
至少一个可进入的第二内管筒(3)；
外管筒(4)；以及
第一组环形箍条(5)和第二组环形箍条(6)；
其中所述第一内管筒(2)和所述第二内管筒(3)由所述外管筒(4)包围，并且强制配合连接至所述外管筒(4)，
其中所述第一内管筒(2)由所述第一组环形箍条(5)包围，所述至少一个可进入的第二内管筒(3)由所述第二组环形箍条(6)包围，并且其中所述第一组环形箍条(5)和所述第二组环形箍条(6)强制配合连接至所述外管筒(4)。
2.如权利要求1所述的机身段(1)，其中，所述第一组环形箍条(5)的各个箍条(5)在所述第一组环形箍条(5)和所述第二组环形箍条(6)的交集区域中交替布置，从而相对于所述第二组环形箍条(6)的各个箍条(6)偏置。
3.如权利要求2所述的机身段(1)，其中，所述第一组环形箍条(5)和/或所述第二组环形箍条(6)的箍条(5，6)包括对准突出部(9)，所述对准突出部(9)设置成使得所述第一内管筒(2)和所述第二内管筒(3)以叠置的方式定位在限定的位置中。
4.如权利要求2所述的机身段(1)，其中，所述第一内管筒(2)形成为客舱段，所述第二内管筒(3)形成为货舱段，这些段通过所述第一组环形箍条(5)和所述第二组环形箍条(6)的交集区域而彼此分隔开，所述交集区域由此形成了用于所述客舱段的地板格栅。
5.如前述权利要求中任一项所述的机身段(1)，进一步包括管状转接罩(10)，所述管状转接罩(10)插在两个接合的内管筒(2，3)与所述外管筒(4)之间，并且所述管状转接罩(10)包括连接件，所述连接件设计成用于使垂直尾翼单元(11)附接至所述连接件。
6.一种包括至少两个机身段(1)的机身，其中，至少一个第一机身段(1)设计成如权利要求1至4中任一项所述的机身段，而第二机身段(1)设计成如权利要求1至5中任一项所述的机身段，并且所述至少两个机身段(1)包括相应的相对区域，所述相对区域设计成用来接合所述至少两个机身段(1)从而形成统一机身。
7.一种用于生产机身段(1)的方法，所述方法包括：
生产第一内管筒(2)；
生产至少一个第二内管筒(3)；
将至少两个内管筒(2，3)接合从而形成组合管筒；
利用外管筒(4)包围所述组合管筒；
将所述外管筒(4)接合至所述组合管筒(2，3)，
其中，预制的第一内管筒(2)由第一组环形箍条(5)包围，所述至少一个第二内管筒(3)由第二组环形箍条(6)包围。
8.如权利要求7所述的方法，其中，预制所述第一组环形箍条(5)的各个箍条(5)和所述第二组环形箍条(6)的各个箍条(6)，并且所述第一组环形箍条(5)的各个箍条(5)和所述第二组环形箍条(6)的各个箍条(6)在预制的所述第一内管筒(2)和所述第二内管筒(3)中相应的一个上滑动。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所述第一组环形箍条(5)的各个箍条(5)和所述第二组环形箍条(6)的各个箍条(6)在所述至少两个内管筒(2，3)上定位，使得在所述内管筒(2，3)的接合状态中，所述第一组环形箍条(5)和所述第二组环形箍条(6)的各个箍条(5，6)在所述第一组环形箍条(5)和所述第二组环形箍条(6)的交集区域中布置成相对于彼此交替偏置。
10.如权利要求7所述的方法，其中，在所述组合管筒已经插到所述外管筒(4)中之后，将所述第一组环形箍条(5)和所述第二组环形箍条(6)强制配合连接至所述外管筒(4)。
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