CN101668679A - 飞行器的机翼-机身段 - Google Patents

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Abstract

一种飞行器的机翼－机身段，该机翼－机身段包括：翼根(7、8)，飞行器的机翼(1)在翼根(7、8)处连接于机身(2)；带有机身框架元件(11－15、21－25)的机身区域(3)，所述机身框架元件(11－15、21－25)以与飞行器的纵向相交的方式延伸；以及带有翼梁(16－19、26－29)的机翼区域(5、6)，所述翼梁(16－19、26－29)沿翼展方向延伸。根据本发明，机翼区域(5、6)的翼梁(16－19、26－29)和机身区域(3)的机身框架元件(11－15、21－25)形成了整体组装件(40)的一部分，整体组装件(40)至少在包括翼根(7、8)的机翼(1)的中间部分和机身区域(3)上延伸。

Description

飞行器的机翼-机身段
相关申请的引用
本申请要求2007年4月26日提交的德国专利申请No.10 2007 019692.1-22的优先权，该申请的公开以引入的方式纳入本文。
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的飞行器的机翼-机身段。
背景技术
如今，飞行器的机翼-机身连接装置包括在组装期间接合的单独部件。例如，在不缩减客舱或货舱中的空间的情况下通过配件附接于机身顶部或下面的机翼。在通常的结构中，机翼是以两部分的形式安装，即所谓的两段式方案，或者以三部分的方案形式安装，其中包括穿过货舱的中间段翼盒。所述安装需要位于飞行器的最高载荷区域内的连接元件。
某些情况下在最后组装期间进行接合之前甚至可以在不同的工厂中开发和生产的各种部件或组装件(机翼、机翼的中间段、机身)导致了非常可观的构造及安装费用，以便能够安全地控制上述可能存在问题的接合区域。例如，需要用于连接的大量配件，为了来满足它们的公差则需要巨大的花费，并且它们的安装需要大量的手工作业。
发明内容
本发明的目的就是创建一种改进的飞行器的机翼-机身段。具体地，该创建的机翼-机身段使得能够降低生产飞行器的整体花费以及能够减小重量。
该目的通过一种具有权利要求1中的特征的机翼-机身段来实现。
本发明提供一种飞行器的机翼-机身段，该机翼-机身段包括：翼根，飞行器的机翼在翼根处连接于机身；带有机身框架元件的机身区域，所述机身框架元件以与飞行器的纵向相交的方式延伸；以及带有翼梁的机翼区域，所述翼梁沿翼展方向延伸。在本发明中，机翼区域的翼梁和机身区域的机身框架元件形成了整体组装件的一部分，整体组装件至少在包括翼根的机翼的中间部分和机身区域上延伸。
在从属权利要求中说明了根据本发明的机翼-机身段的有利的改进以及实施方式。
附图说明
下面，将参照附图描述根据本发明的机翼-机身段的示例性实施方式。
附图中：
图1示出了飞行器的主要部件的立体图，其中实现了根据本发明的示例性实施方式的机翼-机身段；
图2示出了在图1中所示的根据本发明示例性实施方式的飞行器的机翼-机身段的立体图，其包括由翼梁、框架元件、桁条以及其上施加的外蒙皮所制成的内部加强结构；
图3示出了在图2中所示的根据本发明示例性实施方式的机翼-机身段的内部加强结构的立体图，其中为了进一步说明还示出了在图1中所示的飞行器发动机；
图4a)至c)以等比例方式示出了在图3中所示的机翼-机身段的内部加强结构的前视图、侧视图和俯视图，其中示出了主起落架及其连接和容置于根据本发明示例性实施方式的机翼-机身段的简图；
图5a)至c)以等比例方式示出了在图3中所示的机翼-机身段的内部加强结构的前视图、侧视图和俯视图，其中示出了主起落架及其连接和容置于根据本发明另一示例性实施方式的机翼-机身段的简图；
图6a)和b)示出了图2中的机翼-机身段的仰视图和俯视图；
图7示出了在图3中所示的根据本发明示例性实施方式的机翼-机身段的内部加强结构的俯视简图；
图8至11示出了用来解释关于根据本发明示例性实施方式的机翼-机身段的生产方法的简图；
图12a)和b)示出了如在根据本发明另一示例性实施方式中所使用的用于生产机翼-机身段的交叉元件或者T形元件的简图；
图13示出了为了生产根据本发明另一示例性实施方式的机翼-机身段如在图12a)中所示的交叉元件的布置简图；
图14和15示出了用于解释生产根据本发明另一示例性实施方式的机翼-机身段的简图，其中使用了如图12和13中所示的交叉元件和T形元件；以及
图16示出了包括交叉元件和T形元件的结构元件的简图，该结构元件可以根据本发明的示例性实施方式通过纺织纤维材料以整体的形式生产。
具体实施方式
图1示出了现代飞机的主要部件的立体图，其中实现了根据本发明示例性实施方式的机翼-机身段。飞行器包括机身2和机翼1，机翼1通过翼根7、8连接于机身2。在机翼1上，发动机31、32通过托架元件37、38(吊架)进行连接。总体上由附图标记40所指出的机翼-机身段包括：翼根7、8，飞行器的机翼1在两侧上通过翼根连接于机身2；带有机身框架元件11-15、21-25的机身区域3，机身框架元件以与飞行器的纵向相交的方式延伸；以及位于每一侧上的机翼区域5、6，其带有位于飞行器一侧上的沿翼展方向延伸的翼梁16-19以及位于飞行器另一侧上的翼梁26-29。
机翼-机身段40是以整体组装件的形式实现，其包括机翼区域5、6的翼梁16-19、26-29以及机身区域3的机身框架元件11-15、21-25作为主要结构元件。在将机身蒙皮90和机翼蒙皮80也施加到加强结构的情况下，这些结构元件(即，作为整体的一部分)形成了机翼-机身段的整体内部加强结构。
图2和3示出了在带有或者不带有机翼蒙皮80和机身蒙皮90的情况下以所述整体组装件40的形式生产的机翼-机身段。连同形成整体组装件40的其它部件的机翼蒙皮80和机身蒙皮90，机翼-机身段能够吸收和分散出现在飞行器该区域上的所有静态和动态载荷。
在图1-3中所示的示例性实施方式中的整合的机翼-机身段从设置用于连接前机身段4的前界面104沿飞行器的纵向延伸至设置用于连接后机身段9的后界面109，并且在分别设置用于将形成机翼1外侧部分的外侧机翼10和20连接至机翼-机身段40的两个界面110或120之间沿翼展方向延伸。用于前机身段4和后机身段9的连接装置104、109可以设计成使得它们能够对根据本领域现有状态的所述机身段提供简易连接。
如在图3中所示，在机翼区域5、6内设置用于连接发动机31、32的接合区域131、132。发动机31、32利用它们相应的托架元件或者吊架37、38连接于所述接合区域。在图3所示的示例性实施方式中，设置用于连接发动机31、32的接合区域131、132以及设置用于连接外侧机翼10、20的界面110、120是由共用的机翼连接元件33、34形成，所述机翼连接元件33、34沿翼展方向结束并界定机翼-机身段40。
如在图7中的整体机翼-机身段40的内部加强结构的俯视简图所示，在当前所描述的示例性实施方式的情况下，各个机翼区域5、6的翼梁16-19或26-29在翼根7、8处以整体的方式延续到机身区域3的机身框架元件11-15或21-25中。换句话说，如在图3中清楚示出，在翼根7和8上，在机翼平面中延伸的翼梁16-19和26-29形成对于机身框架元件11-15和21-25的整体过渡或者一件式过渡；其中，在所示的示例性实施方式中，所述机身框架元件11-15和21-25围绕飞行器机身2的整个周边延伸，并且同时形成了机身区域3的地板组装件30以及中间甲板托架结构30a(对比图2和3)。
特别如在图3和7中所示，分别沿飞行器纵向延伸的托架元件35和36设置在翼根7和8处，其中一个机翼区域5的翼梁16-18以及另一个机翼区域6的翼梁26-28——所述翼梁延续到机身框架元件11-15和21-25中——在地板组装件30内分别延伸至相应另一侧的托架元件36和35，并且连接至所述托架元件36或35。在这种方式中，形成机翼-机身段的整体组装件40的内部加强结构能够导入、吸收并分散在该区域所经受的所有载荷，而同时具有轻型构造。
如在图7中进一步示出，沿机翼或者机翼区域5、6的翼展方向延伸的翼梁16-19或26-29以相对于飞行器的纵向轴线不等于90°的角度追随机翼1的后掠角。在机身区域3中，翼梁过渡到机身框架元件11-15或21-25或者形成了所述机身框架元件11-15或21-25，它们因此如图7的俯视图中所示通过交叉点相互连接。如已参照附图2和3进行解释，机身框架元件11-15和21-25设计成使得它们在整个机身周边延伸，并且同时形成机身区域3的地板组装件30以及机身区域3的中间甲板托架结构30a。因此每个机身框架元件11-15、21-25本身是以整体单元的形式设置，其包括地板组装件30的所述结构部件以及中间甲板托架结构30a的所述结构部件。
下面，参照附图8至11说明如何以所述整体组装件40的形式生产根据示例性实施方式的机翼-机身段。
如在图9中所示，翼梁16-19和26-29或者框架元件11-15或21-25由结构元件46、46a、47、48、49形成，结构元件沿翼展方向从一个机翼区域5延续至另一个机翼区域6，或者更精确地表达成从一个机翼界面110延续至另一个机翼界面120，即，结构元件沿翼展方向在整体机翼-机身段的整个范围上延续。为了能够更好地区分各个结构元件46-49，后者在图9中以不同的方式——即虚线、点线或者实线——示出。
在交叉点上，翼梁或者框架11-15、16-19、21-25、26-29以上面所描述的方式在机身区域3中相互连接，在两个交叉点之间，所述结构元件46-49交替地以一侧相应翼梁11、12、13、14、15的角度以及以相应另一侧的相应翼梁26、27、28、29的角度延伸，并且在交叉点处连接于分别形成相邻的或交叉的翼梁或者框架元件的连续的结构元件，形成相邻的或交叉的翼梁或者框架元件的连续的结构元件依次地在两个交叉点之间交替地以一侧翼梁16-19的角度以及以另一侧翼梁26-29的角度延伸。在图8中，所述结构元件46-49仍以伸展的形式示出。
如在图9中进一步示出，在机身区域3中，设置另外的结构元件51-58，它们形成了机身框架元件11-15和21-25的一部分，所述另外的结构元件51-58的范围限制于机身区域3。除了前面所描述的从一个机翼区域5连续地延伸至另一个机翼区域6的结构元件46-49之外，设置这些另外的结构元件51-58或者作为一种补充。
如在图10中所示，翼梁16-19、26-29以及机身框架元件11-15、21-25中的一些通过基本上沿飞行器的纵向延伸的翼肋61-64、71-74相互连接。在所示的示例性实施方式中，外部翼肋64、74在机翼界面110、120处同时形成了机翼连接元件33、34。
如在图14和15中所示，结构元件46-49、51-58可以通过额外的交叉元件41或者T形元件42相互连接，或者它们可以通过所述元件进行增强。这种交叉元件41以及T形元件42分别在图12(a)和(b)中示出，而图13示出了它们所布置的位置。
形成机翼-机身段的整体组装件40可以是金属结构、纤维增强塑料结构(玻璃纤维增强复合材料GFRP、碳纤维增强复合材料CFRP)或者复合结构。在最后所提到的情况下，例如图3中所示的内部加强结构可以是纤维增强塑料结构，而机翼蒙皮80和机身蒙皮90可以制成为金属结构或者结合了金属和纤维增强塑料的复合结构，该结构置于内部加强结构上。
机翼蒙皮80和机身蒙皮90包括平行板或者平行料，如参照图11中的板81-83以及91-93的示例所示。
在纤维增强的塑料结构中，形成翼梁16-19、26-29和机身框架元件11-15、21-25的结构元件46-49、51-58能够以纤维织物或者织造纤维织物的形式提供。这些织物可以在交叉点处缝合到一起和/或通过交叉元件41和T形元件42进行增强。
如在图12a)和b)中所示，结构元件46-49、51-58或者上面提到的交叉元件41或T形元件42可以由织造纤维织物制成，而且可以以相应的方式织造到一起。图16示出了几个这种交叉元件41或T形元件42，该交叉元件41或T形元件42被织造到例如其中一个结构元件46-49、51-58的结构元件中。
在施加机翼蒙皮80和机身蒙皮90之后，纤维增强塑料结构的机翼-机身段在热压工艺中通过固化而完成。
图4和5示出了如下方式的两个示例性实施方式，在该方式中，主起落架可以连接于机翼-机身段40，并且可以容置在机翼-机身段40中。在图4a)至c)的等比例图中所示的示例性实施方式中，主起落架400能够以传统的方式缩进到机身区域3中。为此，设置机身段410，该机身段410形成了起落架舱，该起落舱容置处于缩进状态的起落架。它包括龙骨梁440，该龙骨梁在机身段区域中沿机身的纵向传递力。
在图5a)至c)中所示的可替代的示例性实施方式中，起落架500能够在机翼区域5、6的下面以朝前的方式铰接。在该方式中，机身2的结构设计能够以最佳的方式进行，因为其结构不会被起落架舱干扰，并且因此还无需提供龙骨梁。在这种思想下，在起落架500的区域中也可以实现连续的货舱。在这种布置中，提供用来容置处于缩进状态的起落架500的整流罩(图5中未示出)。
附图标记列表
1机翼
2机身
3机身区域
4前机身段
5机翼区域
6机翼区域
7翼根
8翼根
9后机身段
10外侧机翼
11机身框架元件
12机身框架元件
13机身框架元件
14机身框架元件
15机身框架元件
16翼梁
17翼梁
18翼梁
19翼梁
20外侧机翼
21机身框架元件
22机身框架元件
23机身框架元件
24机身框架元件
25机身框架元件
26翼梁
27翼梁
28翼梁
29翼梁
30地板组装件
30a中间甲板托架结构
31发动机
32发动机
33机翼连接元件
34机翼连接元件
35托架元件
36托架元件
37吊架
38吊架
39发动机支架
40总体组装件
41交叉元件
42T形元件
46连续结构元件
46a连续结构元件
47连续结构元件
48连续结构元件
49连续结构元件
51另外的结构元件
52另外的结构元件
53另外的结构元件
54另外的结构元件
55另外的结构元件
56另外的结构元件
57另外的结构元件
58另外的结构元件
61翼肋
62翼肋
63翼肋
64翼肋
71翼肋
72翼肋
73翼肋
74翼肋
80机翼蒙皮
81蒙皮板
82蒙皮板
83蒙皮板
90机身蒙皮
91蒙皮板
92蒙皮板
93蒙皮板
104前界面
109后界面
110机翼界面
120接合区域
131接合区域
132接合区域
400起落架
410机身段
440龙骨梁
500起落架

Claims (24)

1.一种飞行器的机翼-机身段，该机翼-机身段包括：翼根(7、8)，飞行器的机翼(1)在所述翼根(7、8)处连接于机身(2)；带有机身框架元件(11-15、21-25)的机身区域(3)，所述机身框架元件(11-15、21-25)以与飞行器的纵向相交的方式延伸；以及带有翼梁(16-19、26-29)的机翼区域(5、6)，所述翼梁(16-19、26-29)沿翼展方向延伸，其中，所述机翼区域(5、6)的翼梁(16-19、26-29)和所述机身区域(3)的机身框架元件(11-15、21-25)形成了整体组装件(40)的一部分，所述整体组装件(40)至少在包括所述翼根(7、8)的所述机翼(1)的中间部分和所述机身区域(3)上延伸。
2.如权利要求1所述的机翼-机身段，其中所述整体组装件(40)从设置用于连接前机身段(4)的前界面(104)沿飞行器的纵向延伸至设置用于连接后机身段(9)的后界面(109)。
3.如权利要求1或2所述的机翼-机身段，其中所述整体组装件(40)在分别设置用于将外侧机翼(10、20)连接至所述机翼-机身段的两个界面(110、120)之间沿翼展方向延伸。
4.如权利要求1、2或3所述的机翼-机身段，其中所述整体组装件(40)在所述机翼区域(5、6)中包括用于连接发动机(31、32)的接合区域(131、132)。
5.如权利要求3和4所述的机翼-机身段，其中设置用于连接所述发动机(31、32)的接合区域(131、132)以及设置用于连接所述外侧机翼(10、20)的界面(110、120)是由共用的机翼连接元件(33、34)形成，所述机翼连接元件(33、34)沿翼展方向界定所述整体组装件(40)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的机翼-机身段，其中所述机翼区域(5、6)的翼梁(16-19、26-29)在所述翼根(7、8)处以整体的方式延续到所述机身区域(3)的机身框架元件(11-15、21-25)中。
7.如权利要求6所述的机翼-机身结构，其中在所述翼根(7、8)处分别设置沿飞行器的纵向延伸的托架元件(35、36)，并且其中位于一侧的机翼区域(5、6)的翼梁(16-19、26-29)延伸至位于另一侧上的所述托架元件(36)或(35)并且连接于所述托架元件(36或35)，该翼梁(16-19、26-29)延续到所述机身框架元件(11-15、21-25)中。
8.如权利要求1至7中任一项所述的机翼-机身段，其中沿所述机翼区域(5、6)的翼展方向延伸并基本上追随所述机翼(1)的后掠角的所述翼梁(16-19、26-29)以相对于飞行器的纵向轴线不等于90°的角度延伸，并且在所述机身区域(3)中通过交叉点相互连接并形成所述机身框架元件(11-15、21-25)的一部分。
9.如权利要求1至8中任一项所述的机翼-机身段，其中所述机身框架元件(11-15、21-25)形成所述机身区域(3)的地板组装件(30)。
10.如权利要求1至9中任一项所述的机翼-机身段，其中所述机身框架元件(11-15、21-25)形成中间甲板托架结构(30a)。
11.如权利要求1至10中任一项所述的机翼-机身段，其中所述机身框架元件(11-15、21-25)设计成使得该机身框架元件在整个机身周边延伸。
12.如权利要求9、10或11所述的机翼-机身段，其中所述机身框架元件(11-15、21-25)形成整体地包括地板组装件(30)和中间甲板托架结构(30a)的单元。
13.如权利要求8至12中任一项所述的机翼-机身段，其中所述翼梁或框架元件(11-15、16-19、21-25、26-29)是由连续的结构元件(46-49)形成，所述连续的结构元件(46-49)从一个机翼区域(5)沿翼展方向延伸至另一个机翼区域(6)，该结构元件(46-49)在两个交叉点之间交替地以一侧翼梁(16-19)的角度以及以另一侧翼梁(26-29)的角度延伸，并且在所述交叉点处连接于分别形成相邻的翼梁或者框架元件(11-15、16-19、21-25、26-29)的连续的结构元件(46-49)，所述形成相邻的翼梁或者框架元件的连续的结构元件依次地在两个交叉点之间交替地以一侧翼梁(16-19)的角度以及以另一侧翼梁(26-29)的角度延伸。
14.如权利要求13所述的机翼-机身段，其中在所述机身区域(3)中设置另外的结构元件(51-58)，所述另外的结构元件(51-58)补充了从一个机翼区域(5)连续地延伸至另一个机翼区域(6)的结构元件(46-49)，所述另外的结构元件(51-58)形成所述机身框架元件(11-15、21-25)的一部分并且其范围限制于所述机身区域(3)。
15.如权利要求13或14所述的机翼-机身段，其中所述结构元件(46-49、51-58)通过额外的交叉元件(41)或T形元件(42)相互连接。
16.如权利要求1至15中任一项所述的机翼-机身段，其中相邻的翼梁(16-19、26-29)和/或框架元件(11-15、21-25)通过沿飞行器的纵向延伸的翼肋(61-64、71-74)相互连接。
17.如权利要求1至16中任一项所述的机翼-机身段，其中在所述翼梁(16-19、26-29)和框架元件(11-15、21-25)或翼肋(61-64、71-74)上设置外蒙皮(80、90)，牢固地连接于所述翼梁和框架元件或翼肋的外蒙皮形成所述整体组装件(40)的一部分。
18.如权利要求1至17中任一项所述的机翼-机身段，其中所述机翼-机身段是金属结构。
19.如权利要求1至17中任一项所述的机翼-机身段，其中所述机翼-机身段是纤维增强塑料结构。
20.如权利要求1至17中任一项所述的机翼-机身段，其中所述机翼-机身段是复合结构。
21.一种如权利要求17或19中任一项连同权利要求8至16中任一项所述的机翼-机身段，其中所述结构元件(46-49、51-58)是以在所述交叉点处缝合到一起的纤维织物或者织造纤维织物的形式提供。
22.一种如权利要求21连同权利要求15所述的机翼-机身段，其中所述结构元件(46-49、51-58)在所述交叉点处通过交叉元件(41)或T形元件(42)进行增强。
23.一种如权利要求17或19连同权利要求8至16中任一项所述的机翼-机身段，其中所述结构元件(46-49、51-58)是以在所述交叉点处织造到一起的纤维织物或者织造纤维织物的形式提供。
24.一种如权利要求21连同权利要求15所述的机翼-机身段，其中所述结构元件(46-49、51-58)在所述交叉点处通过交叉元件(41)或T形元件(42)进行增强。
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