CN101516723A - 基于纵向壁板实现的飞行器机身和实现该机身的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括机头(2)、后段(2)以及中段(3)的飞行器机身，所述中段包括彼此直接组装的纵向壁板(31－39)，这些纵向壁板中的至少一个的长度与机头和后段之间的距离相对应以便连接所述机头和所述后段。

Description

基于纵向壁板实现的飞行器机身和实现该机身的方法

技术领域

本发明涉及飞行器机身，其中段通过彼此直接组装的纵向壁板实现，而无需圆周连接。本发明还涉及用于实现这样的机身的方法。

本发明用于航空领域，尤其用于飞行器机身制造领域。

背景技术

飞行器、尤其是用于客运或货运的飞行器的机身通常基于多个彼此组装的金属壁板实现。这些金属壁板通常是铝板，其通过圆周连接和纵向连接被彼此固定。这些板被组装以便形成机身段，机身段被组装以便形成机身。

如图1所示，飞行器机身包括多个段，即：

-前段1，或机头，尤其包括驾驶舱，

-后段2，或尾锥，一般包括尾翼，以及

-中段3，其是机身的连接机头1和后段2的部分。中段3通常包括用于客运的客舱和行李舱，或用于货运的货舱。中段基于多个段构件或段部分实现，所述段构件或段部分彼此组装以便形成连接飞行器的机头和尾锥的中段。现今，中段3的每个段部分(例如图1所示的机身的部分3a、3b、3c以及3d)基于多个金属壁板分别制造。

在图2中，示出如常规实现的包括两个段部分的中段3的示例。这些段部分3a和3b中的每个包括多个彼此组装的金属壁板。例如，段部分3a包括壁板41-46而段部分3b包括壁板47-52。同一段部分的各种壁板通过纵向连接组装。“纵向连接”为一种固定，其包括放置壁板以使得相继的壁板局部互相重叠并且将固定零件(例如铆钉)插入所述壁板互相重叠的区域。

然后中段的这些段部分被彼此组装。通过圆周连接对中段的两个相继的段部分进行组装。“圆周连接”为一种在段部分的整个圆周上组装这些段部分的固定方法。实际上，因为不可能实现两个段部分使得它们彼此完全吻合，所以由于公差的原因两个段部分不能够彼此(通过搭接)直接组装。因此，为了组装两个段部分，一般在两个段部分之间放置套环(virole)。套环是段内的局部外皮，其保证两个段部分的连接区域处的加固。套环允许力从一个段传递到另一个段。该套环从两侧固定在每个段部分上。换句话说，附加的外皮(基于安装在框架上的单一或多个外皮部分实现)被放置在两个段部分的连接处并通过固定零件(如夹板)固定在所述段部分中的每个上。

因此中段的各个段部分的组装需要添加附加的外皮和用于将这些附加外皮固定在金属壁板上的各种固定零件。这些通常为金属的外皮和固定零件的数量足以增加飞行器重量。

此外，基于这样被逐一组装的壁板来实现中段实施起来是费时的。因此大量壁板的组装构成飞行器机身制造工期的重要因素。

随着复合材料进入航空领域，飞行器的制造者力求实现最大量的机身构件用复合材料制造。实际上，复合材料的优点是相对于金属而言比较轻薄，这允许有效地减小飞行器的总重。为此，航空制造者通常力求实现复合材料的中段。因此力求复制在整个圆周上也就是在360°上包括中段的独特外皮。换句话说，力求实现单体的中段。由于难以实现这样的中段，所以考虑实现多个单体段部分以便彼此组装而形成中段。因此每个段部分是随后要与相继的段部分进行组装的柱形。该组装通过如上述的圆周连接实现，并且圆周连接的附加外皮是复合材料的。

在PCT专利申请W0 2006/001860中描述了复合材料机身的这种实施例。

然而，如前面所述，圆周连接在重量方面代价较大。此外，圆周连接需要相对长的组装时间，更何况存在一些组装方面的困难，这是由于气动力外形需要各个段部分的完全配合，并且，当子结构的构件被安装在段部分中时，需要子结构的对接配合。此外，除了圆周连接，还需要大量的接口部件以便将附加外皮固定在两个段部分上。

此外，考虑到中段目前被切分为各个段部分，飞行器机身被逐个段部分地从一个位置运到另一个位置。换句话说，要在适当的运输工具专门运输每个段部分。

发明内容

本发明的目的就是克服上述技术的缺点。为此，本发明提出一种飞行器机身，机身的中段基于彼此直接组装的纵向壁板实现，也就是说无需附加外皮。因此，所述中段不需要在整个圆周上使用圆周连接。因此本发明提供飞行器总重方面的增益。此外，通过纵向连接比通过圆周连接来组装壁板更简单，这允许更快速的实施。

更准确地，本发明涉及包括机头、后段以及中段的飞行器机身。

其特征在于中段包括彼此直接组装的纵向壁板，所述纵向壁板中的至少一个的长度与所述机头和所述后段之间的距离相对应以便连接所述机头和所述后段。

本发明还可包括以下特征中的一个或多个：

-纵向壁板由复合材料实现。

-第一壁板与第二壁板的直接组装包括第一壁板和第二壁板的局部重叠和穿透所述壁板的固定零件。

-纵向壁板的长度与飞行器的机头和中央翼盒之间的距离相对应。

-纵向壁板的长度与中央翼盒和后段之间的距离相对应。

-纵向壁板的长度与中央翼盒的宽度相对应。

-纵向壁板结合有加固子结构或地板结构。

-纵向壁板结合有外皮的加强件。

-纵向壁板与机身的单曲率区域相对应。

-纵向壁板与机身的双曲率区域相对应。

本发明还涉及实现这样的机身的方法。该方法包括机头、后段以及中段的制造。中段的制造的特征在于以下步骤：

-实现纵向壁板，这些纵向壁板中的至少一个的长度与机头和后段之间的距离相对应，以及

-使这些纵向壁板彼此直接组装。

本发明的方法还可包括以下特征中的一个或多个：

-纵向壁板由复合材料实现。

-第一壁板与第二壁板的直接组装包括使使第一壁板和第二壁板局部重叠并通过固定零件来固定这两个壁板。

本发明还涉及包括如上所述的机身的飞行器。本发明还涉及包括按照如上所述的方法实现的机身的飞行器。

附图说明

描述过的图1示出现有技术的包括多个段的飞行器机身的示例。

描述过的图2示出根据现有技术的中段的段部分的示例。

图3示出根据本发明的中段的示例。

图4示出根据本发明的中段的另一示例。

图5示出单曲率中段和双曲率后段的示例。

具体实施方式

本发明提出基于纵向壁板，即每个都是单体实现的大长度壁板，来实现飞行器的中段。优选地，这些纵向壁板中的每个的尺度最大与飞行器的机头和飞行器的尾锥之间的距离相对应，最小与飞行器的机头和中央翼盒之间或飞行器的尾锥和中央翼盒之间的距离相对应。当然其它的壁板，例如长度与中央翼盒的宽度相对应的壁板，可以安装在较长的壁板之间。至少一个纵向壁板连接飞行器的机头和所述飞行器的尾锥。

基于纵向壁板实现机身中段的事实允许更容易地在纵向壁板之间进行组装。实际上，纵向壁板可以通过纵向连接组装，纵向连接也就是使一个壁板局部重叠在另一个壁板上并且通过在重叠区中穿透两个壁板的固定零件来使两个壁板彼此固定，或者使用内部并置工具(套环)使两个壁板并置以便保证连续性。

因此，两个纵向壁板的组装直接进行，而无需两个壁板之间的局部加固。

根据本发明，壁板可以用复合材料实现。实际上，复合材料允许实现大尺度的单体部件。这些部件可以是壁板，壁板的尺度根据待制造的飞行器来选择，而不是根据实现所述部件的技术难度来选择。当壁板是复合材料时，固定零件是已知的适于固定这些材料的零件。

在图3中，示出了根据本发明实现的机身中段的示例。在该示例中，中段3包括五个彼此直接组装的纵向壁板31-35。具体而言，组装两个壁板31和32以形成机身的上部。这两个壁板具有飞行器的机头和尾锥之间的长度。壁板33、34以及35每个都一方面固定在壁板31上，另一方面固定在壁板32上。壁板33的长度与飞行器的机头和中央翼盒之间的距离相对应。壁板34的长度与飞行器的后段和中央翼盒之间的距离相对应。壁板35的长度与中央翼盒的宽度相对应。

在本发明中，组装纵向实现，也就是说沿着壁板的长度实现。壁板沿着飞行器的纵轴线XX彼此固定。只有一些壁板除了纵向组装之外还需要局部的圆周组装。例如，壁板35不仅应该通过纵向类型的组装被固定在壁板31和32上，还应该固定在壁板33和34上。壁板35与壁板33和34的组装是局部圆周或半圆周类型的组装。当不在机身的整个圆周上进行圆周组装时，待组装的两个壁板之间可以存在间隙。

然而要知道形成中段的壁板仅通过纵向连接来组装。除了在中段的前端和后端为了将所述中段与飞行器的机头和尾锥固定之外，不需要任何圆周连接。因此飞行器的总重减少了与圆周连接和其它接口部件相对应的重量。

各个纵向壁板的长度适合飞行器的中段的形状。所述长度还适合这些纵向壁板的运输方式。实际上，因为在运输工具中纵向壁板可以一个放在另一个之上，所以与现有技术的中段的段部分相比，纵向壁板运输方式得以简化。例如，图3的壁板31和32可以一个在另一个中地放置在运输工具的底部，而壁板34、33以及35一个在另一个中地放置在壁板31和32之上。实际上，以纵向壁板形式运输机身构件允许更好地使用可资利用的装载空间。因此，在原来将中段切分成段的情况下只能运输单个中段的空间中，可以运输分拆成长形壁板的多个中段。

此外，与现有技术相比，通过搭接各个纵向壁板来组装所述壁板是简单的，这是由于固定零件的数量减少一半以上。此外，如前面所述，纵向连接比圆周连接更有容差性；实际上，两个段部分的圆周组装意味着这两个段部分的尺度几乎相同以便使机身具有连续性，然而对于纵向连接而言不存在该约束条件。

根据本发明，纵向壁板可以包括开口和飞行器的子结构。在图3的示例中，壁板31和32包括与飞行器的舷窗5与乘客门4和6的位置相对应的开口。壁板33和34包括与起落架舱门(porte de case de trapped’atterrissage)和货舱门相对应的开口7。实际上，实现复合材料部件的已知技术允许制造其中实现预定尺度的开口的部件，尤其是壁板。

此外，这些技术允许将一个或多个复合材料或其它材料的构件嵌入复合材料壁板中。因此纵向壁板可以结合有飞行器的加固子结构，例如桁条、框架、舱门框、舷窗框，甚至地板结构的搭接部(amorce)或完整地板结构。所述各个壁板还可以结合有外皮的加强件，例如那些位于飞行器的开口处或接近飞行器的强负载区域的加强件。

在根据本发明实现的机身中段的其它示例中，包括中央翼盒(对应于图3中的壁板5)的机身部分实现在纵向壁板31、32中或在纵向壁板33、34中。因此中段3可以仅包括四个纵向壁板。在这些示例中，单个局部圆周组装就足够，甚至没有任何局部圆周组装。所有连接都保证各个壁板之间的组装可以是纵向连接。

因此，通过阅读前述内容，可以理解纵向壁板的形状及其数量可根据各种标准而变化，所述标准例如是要被制造的飞行器的类型和为这些壁板提供的运输。具体而言，壁板的长度可以变化以便包含或不包含飞行器的某些构件。例如，图3中的壁板31、32以及34的长度可以变化以便包含或不包含与后门4相对应的开口。图4示出基于五个壁板实现并且不包含后门4的开口的中段。在该示例中，壁板37形成中段的顶，在板37两侧对称的两个壁板36和38包括舷窗5的开口，壁板33包括货舱门7a，壁板39包括货舱门7b以及中央翼盒8。

在图4的该示例中，纵向壁板用于形成机身的单曲率区域。单曲率区域就是曲率半径在区域的整个长度上相同的机身区域。与之相对，双曲率区域就是曲率半径在区域的长度上不同的机身区域。例如，飞行器的后段具有锥形。该锥形一般是双曲率区域。与之相对，中段的中部(可以是圆柱状、双叶状、三叶状等等)构成单曲率区域。从工业的观点出发，实现单曲率壁板、尤其是复合材料单曲率壁板是更加简单的。实际上，单曲率壁板可以平坦表面实现，然后在培烧或使用专用的自动铺盖机(machinede drapage automatisé)进行铺盖时成型，这是由于与双曲率区域相反，单曲率区域是可展开的。与之相对，双曲率壁板必须通过相对复杂的机器(例如纤维放置机)实现以便获得不断变化的、符合所需的中段形状的壁板曲率。因此与制造双曲率壁板相比制造单曲率壁板需要更低成本的设备。此外，单曲率壁板的组装可通过使一些壁板在另一些壁板上滑动来进行，而双曲率壁板的组装需要壁板之间的特殊的槽(cavage)，这意味着超静定性的问题。

由于这些原因，本发明提出一个实施例，其中纵向壁板只应用在机身的单曲率区域。因此可节省制造这些壁板的成本和减少所述壁板之间的定位约束条件。如图5的示例所示，该实施例提出与单曲率的中段独立地实现机身的双曲率区域。图5所示的机身部分是双曲率区域。在中段3的中部，曲率半径大于段9的曲率半径。为了避免用纵向壁板来实现双曲率区域，可选择独立地实现段9。因此可将段9视为形成飞行器的后段。纵向壁板36、37、38、33、35以及34被如此实现使得全部都只应用在机身的单曲率区域中。在该示例中，段9可被常规地实现，也就是说以360°的段的形式通过常规的圆周连接被固定在中段的剩余部分上。

Claims (15)

1.一种包括机头(2)、后段(2)以及中段(3)的飞行器机身，

其特征在于，所述中段包括由复合材料实现并通过纵向连接彼此直接组装的纵向壁板(31-39)，所述纵向壁板中的至少一个的长度与所述机头和所述后段之间的距离相对应以便连接所述机头和所述后段。

2.根据权利要求1所述的飞行器机身，其特征在于，第一壁板与第二壁板的所述直接组装包括所述第一壁板和第二壁板的局部重叠和穿透所述壁板的固定零件。

3.根据权利要求1所述的飞行器机身，其特征在于，第一壁板与第二壁板的所述直接组装包括使用内部并置工具并置两个壁板。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的飞行器机身，其特征在于，纵向壁板的长度与飞行器的机头(1)和中央翼盒(8)之间的距离相对应。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的飞行器机身，其特征在于，纵向壁板的长度与中央翼盒(8)和后段(2)之间的距离相对应。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的飞行器机身，其特征在于，纵向壁板的长度与中央翼盒(8)的宽度相对应。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的飞行器机身，其特征在于，纵向壁板结合有加固子结构或地板结构。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的飞行器机身，其特征在于，纵向壁板结合有外皮的加强件。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的飞行器机身，其特征在于，纵向壁板与机身的单曲率区域相对应。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的飞行器机身，其特征在于，纵向壁板与机身的双曲率区域相对应。

11.一种实现飞行器机身的方法，所述方法包括飞行器的机头(1)、后段(2)以及中段(3)的制造，

其特征在于，所述中段的制造包括以下步骤：

-实现复合材料纵向壁板(31-39)，所述纵向壁板中的至少一个的长度与所述机头和所述后段之间的距离相对应，以及

-通过纵向连接使所述纵向壁板彼此直接组装。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，第一壁板与第二壁板的直接组装包括使所述第一壁板和第二壁板局部重叠并通过固定零件来固定所述两个壁板。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，第一壁板与第二壁板的直接组装包括使用内部并置工具并置两个壁板。

14.一种飞行器，包括根据权利要求1-10中任一项所述的机身。

15.一种飞行器，包括使用根据权利要求11-13中任一项所述的方法实现的机身。

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