CN101932504B - 用以简化固定导管的固定件的安装与固定的飞机机身单元结构 - Google Patents

用以简化固定导管的固定件的安装与固定的飞机机身单元结构 Download PDF

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Abstract

本发明有关于一种飞机的机身单元结构1，用于简化至少一导管18，39-42，49的至少一固定件15-17，34-37，48的安装与固定，机身单元结构1具有大量的强化组件6，8，24，46，其特别是使用铝合金材料来形成。根据本发明，在机身单元结构1中的强化组件6，8，24，46具有至少一沟槽12-14，29-33，47。通过产生复合的挤压和夹持组合来形成正向组合于至少特定区域中，使固定件15-17，34-37，48可固定于沟槽中。为此目的，固定件15-17，34-37，48的下表面例如可具有二定位脚19，20，其可张开，并通过驱动固定组件21来固定于沟槽12-14，29-33，47中。强化组件6，8，24，46为连续纵梁3-5和横梁23，44，45，纵梁3-5优选是利用挤制加工来制造，所需的沟槽12-14，29-33，47是在制造过程中同时被挤制加工形成。通过机身单元结构1，固定件15-17，34-37，48可弹性、快速且简单的变更所有种类导管18，39-42，49的位置固定，而不需钻孔。

Description

用以简化固定导管的固定件的安装与固定的飞机机身单元结构
技术领域
本发明涉及一种飞机的机身单元结构，用于简化至少一固定件的安装与固定，固定件是用于至少一导管，机身单元结构具有大量的强化组件，其特别是使用铝合金材料来形成。
背景技术
愈来愈多的导管(conduit)需导入及固定于现代的飞行器中，特别是在现行的飞行客机中。这些导管例如为电性供应导管、信号线、光纤电缆、液压线、水管、废水管及空调系统。这些导管需固定于飞行器的机身单元结构的内部中。
在已知的例子中，用于固定导管的固定件一般优选需具有至少二孔，其被钻入于机身单元结构的强化组件中，以对应于每一固定点。此机身单元结构的强化组件例如为纵梁(stringer)、横梁(crossbar)或环形成型件(annularformer)。大量的必要钻孔一般表示此机身单元结构的强度会不可避免的被减弱，而不利的影响机身单元的静力结构，并可能造成在钻孔区域中形成疲劳裂痕。综合来说，此些钻孔最后会造成机身单元不预期的重量增加。
此外，每一钻孔的进行是相当耗时费力的过程，首先，钻孔的坐标需尽量精准的定义，在许多例子中，现在仍需使用到大且繁琐的模板来进行钻孔。因此，一般是以人工利用钻头来进行钻孔。在钻孔过程中产生的碎片是被吸取出，或之后费心的被移除，以避免造成多余的擦痕于导管上，而产生短路及/或腐蚀问题。只有当钻孔的内表面利用适当的塑料材料来进行防腐蚀处理，用于固定导管的固定件才可能固定于钻孔内。为了飞行安全相关因素，错误的钻孔需在昂贵的程序中利用铆钉来进行封闭。此外，在主要结构的部分区域中(例如在环形成型件的头或脚区域中)的错误位置的钻孔，可能使得此强化轮廓部件或受影响的强化组件需被更换。
发明内容
本发明的目的之一在于发展飞机的机身单元结构，藉以改善用于导管系统的固定件，因而减少缆线的安装费用，而实质不需钻孔(减少钻孔方式)来固定导管于机身单元结构中，特别是于支撑强化组件中。
通过具有本发明的权利要求1的特征的机身单元结构，本发明的目的可被实现。
这些强化组件具有至少在特定区域中具有至少一沟槽，且至少一固定件是用以定位固定至少一导管，并可固定于所述至少一沟槽中，藉以使用于缆线且位于根据本发明的机身单元结构的导管固定件可固定于沟槽中，而不需钻孔，例如，通过具有正向卡合的夹合固定，来固定于横梁和纵梁或纵梁剖面组件上。同样的，沟槽可允许固定件来固定导管于延着沟槽长轴方向上的几乎任何位置上，藉以使导管的安装可更容易进行变更，特别是可更有效率的顺应客户要求来进行变更。
所需的沟槽优选是在连续强化组件的制造过程中同时形成，强化组件是以铝合金所形成，且一般是以挤制加工来形成。在整合于机身单元之前，连续构形组件是被裁切成预设长度。强化构形组件、强化组件或支撑单元可例如为纵梁，用以强化机身单元外层于环形成型件或横梁之间，以支撑底板框架。或者，可通过移除材料在挤制后的强化组件上形成沟槽。
此至少一导管可通过分离的带子来固定位置于固定件上。或者，导管可卡合于固定件的上表面上，因而简单的压入导管于固定件中，以固定导管，且亦可适当的脱离导管。
在一实施例的机身单元结构中，强化组件的沟槽具有实质倒T形剖面几何形状。
沟槽的倒T形剖面几何形状可提供固定件稳固的卡合，因而即使沉重的导管(例如液压线或能源供给线)亦可固定于固定件上。
沟槽具有插入开口，其相对于底部是逐渐的尖细，并由二向内的尖端脚所界定，并对应其构造，其被插入开口所分开，且配置成格状形式，而对应于座椅轨道构形组件，其通常是使用于航空运输业中，用以锁固座椅于客舱中。
若导管的安装需进行变更时，固定件可再由沟槽上拆开，并可再固定于机身单元结构中的另一适合的位置点，以更具弹性的进行布缆(cabling)。
根据本发明的另一有利实施例，固定件具有至少二定位脚，其是设置于固定件本体的下表面，并可卡合于沟槽中，其中定位脚可通过固定组件来张开，以产生挤压和摩擦组合于沟槽。
本发明的构造可允许固定件更轻易的插设于沟槽中，接着可通过挤压固定组件来形成正向且具摩擦的卡合，以固定此固定件沟槽中。此固定组件可例如用以作为圆筒形压入心轴(press-in mandrel)，其在压入固定件的主体内时会张开定位脚，以形成挤压组合(pressing fit)。定位脚可被张开组合于插入开口，其不会通过挤制加工来制造，而需其它加工步骤。
根据本发明的一实施例的固定件，固定组件是通过独立的机构来锁合于固定件，而避免被脱离。
藉此，可避免固定件的意外脱离，其例如是由机身结构的振动或运动所导致。
在另一实施例中，用于固定件的沟槽可通过至少一凹槽来被阻断，所述沟槽用以配置其它功能性组件或结构性组件，例如座椅轨道或类似组件，其横设于沟槽的长轴上。
藉此，其它功能性组件可连接于机身结构上，而不会受到沟槽的影响。凹槽可允许座椅轨道通过已知的方式来被设置及固定于底板框架的横梁上，座椅轨道是用以锁固座椅于客机中。其中，横梁的至少部分区域设有固定沟槽，用于导管固定件，因而可用以固定导管。
根据本发明的另一实施例，至少一导管可直接固定于固定件上。
藉此，固定件可具有简单的设计，其优选可利用强化纤维热塑性聚合物来形成。通过此由挤制加工所制造的强化构形组件，可提供高弹性、省时且节省成本的导管固定设计，用以安装及固定各种导管的位置于飞机的机身单元中。基本上，各种导管，包括特别是相对重型的导管以及具有大剖面尺寸的导管，例如发电机线(electric generator line)或废水管线以及空气调节系统，可通过本发明的固定件配置来进行固定。
根据本发明的另一实施例，用以定位固定至少一导管的至少一功能性支撑部可通过锁合来固定于固定件。
藉此，固定件可具有主体，用以固定大量不同种类的导管，而仅需改换功能性支撑部，且适用于大量导管(例如电力供应或控制线、光纤电缆、液压线或空调系统)的固定件的数量可被减少。
机身单元结构的进一步有利构造是呈现于权利要求中。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1显示飞机的机身单元结构且具有固定导管的详细立体图；
图2显示图1中纵梁的放大剖面图，其具有环状成型件设置于纵梁上；
图3显示横梁的立体图，其具有大量的沟槽，以固定固定件；以及
图4显示显示图3中的二横梁的示意图，其座椅轨道构形组件设置于横梁上。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。
请参照图1，其显示飞机的机身单元结构的详细立体图。
飞机(未显示)的机身单元结构1包含除了其它组件以外的机身外层2，其具有设置于机身外层上的纵梁3-5，而形成(纵向的)强化组件6。每一纵梁3-5具有约略Z形剖面几何形状。环状成型件7是作为机身单元结构1的另一(横向的)强化组件8，其横置于纵梁3-5上。此环状成型件7具有一实质T形剖面几何形状，其具有凸缘，并以90°的角度来相对于头部区域。用于固定导管18的固定件15-17是安装于沟槽12-14中，其设置于纵梁3-5的头部区域9-11，并沿着纵梁3-5的纵向方向。基本上，沟槽12-14亦可配置于头部区域9-11之外，提供纵梁3-5与机身外层2的连接，且额外的组件亦不会影响结果。或者，纵梁3-5亦可具有Ω形剖面几何形状。
请参照图2，其显示图1中左侧纵梁及部分环状成型件的放大剖面图。
此固定件15是固定于沟槽12中，并位于纵梁3的头部区域9。此沟槽12(如其它沟槽)具有倒T形剖面几何形状。固定件15具有二个定位脚19，20，其设置于固定件15的下表面，且可通过固定组件21来张开，藉以与沟槽12产生挤压和摩擦组合，因而可固定此固定件15于纵梁3的预设位置上。此固定组件21(压入芯轴)例如是以柱状形式来设置，并以箭头方向22来被压入。为了避免固定件15的意外脱离，此固定组件21是在显示的位置处将固定件15相互锁固于沟槽12中。例如螺固组件亦可被提供来固定固定件15于沟槽12上，以取代固定组件21。在一较上方的区域中，此固定件15具有分叉，其是呈Ω形剖面形式，以容置导管18，优选为卡合的方式。或者，此导管18亦可通过扎线带或其它方式来固定于固定件15上。此固定件15可使用强化纤维来一体成型，优选为热塑性聚合物。
用于导管的固定件的二部分实施方式是提供于不同的实施例中(未显示于图式中)，在此实施例中，固定件包含主体，其具有如图2所示且设置于固定件的下表面的定位脚，并可插入及卡合于纵梁3的沟槽12中，而形成正向卡合于至少部分区域中。已知的功能性支撑部可适用于不同所欲固定导管的种类及数量，且功能性支撑部优选可接着锁固于固定件的主体上。因此，通过此构造，可同时固定大量且不同种类的导管于相同的固定件的主体上，因而可限制固定件的种类。
请参照图3，其显示横梁的部分立体图，其用于客机的底板框架(floorframe)，并具有大量的沟槽，以固定若干个固定件。
可作为强化组件24的横梁23，特别是用以支持客机的机身单元结构中的底板框架，其具有实质T形剖面几何形状。左侧和右侧的头凸缘26，27分别具有对称的结构，并连接于垂直设置腹板25的上端。脚凸缘28是以90°的角度来连接于腹板25的下端，且位于右侧。凸缘26至28优选具有相同的宽度。根据本发明，沟槽29-32是分别形成于头凸缘26，27的上表面和下表面，沟槽33是形成于脚凸缘28的下表面。沟槽29-33亦具有倒T形剖面几何形状(请参考图1，2)，以固定此四个固定件34-37。沟槽29-33在横梁23上的数量和配置可依照不同应用来变化。
虽然，为了说明简洁，在此并未多加详述固定件34-37在沟槽29-33中的固定详细设计，其对应的固定结构是显示于图1、2中的纵梁3-5上的固定件15-17，固定件在沟槽中的固定是通过复合的挤压和摩擦的组合方式，此组合方式是利用设于固定件的下表面的至少二张开的定位脚在固定组件的张开芯轴(spreading mandrel)的驱动下来卡入沟槽内。
相对于图1、2中的沟槽结构，上沟槽29和30是通过凹槽来提供。其中，仅有凹槽38被标示出，其是为了不影响其它功能性组件或结构单元的连接，例如座椅轨道(未显示于图3，但请参考图4)等。导管或束管(bunchedconduits)39-42是被导引和固定于每一固定件34-37，每一导管39-42是以约90°的角度来相对于横梁23的长轴。关于导管39-42在固定件34-37中的固定，可参考在上述说明的图1、2中导管18在固定件15-17中的固定。
为了允许导管40可通过腹板25的横梁23的下表面，此腹板25具有进料穿孔43，其例如是在横梁23进行挤制加工时通过移除部分材料来形成。若在横梁23的挤制加工过程中无法以一体成型的方式来形成沟槽29-33，沟槽29-33例如可通过铣削来形成。
固定件34-37可为一体成型的组件或由二个部分所组成，在固定件34-37的例子中，其是由二个部分所组成。每一固定件包含一主体，其可通过挤压卡合的夹住方式来固定于沟槽29-33中，以产生正向卡合于至少特定区域中。功能性支撑部是个别的适用于所欲固定导管的种类，用以固定导管于预设位置上，且功能性支撑部可接着锁固于每一主体上。
请参照图4，其显示图3中的二横梁的另一示意图，每一横梁上设有座椅轨道构形组件。
二个横梁44，45是形成强化组件46，每一横梁44，45是实施于如图3所示，并具有大量的沟槽，固定件是固定于沟槽中。在此，仅标示出沟槽47、固定件48以及容置于固定件48上的导管。在四个凹槽所在的区域中，凹槽50是被标号，用以表示其它的凹槽，因而形成于横梁44，45的头部区域的沟槽是被阻断。在这些凹槽中，二个座椅轨道构形组件51，52是横置于横梁44，45上，并形成底板框架53(未全部显示出)的一部分，用以支撑飞机的乘客舱中的底板平面(同样未显示出)。
根据本发明的机身单元结构1可用以实现固定件的安装，以固定各种导管，特别是在底板框架的纵梁和横梁的区域中，可允许大量的组件的固定件进行安装，而不需形成孔洞。此外，通过简单的脱离或置换在沟槽中的单一固定件或整组固定件，所形成的导管的导引可快速的被更改，以改变安装要求。
主要组件符号说明：
1：机身单元结构
2：机身单元外层
3：纵梁
4：纵梁
5：纵梁
6：强化组件
7：环状成型件
8：强化组件
Figure GPA00001127734100091
12：沟槽
13：沟槽
14：沟槽
15：固定件
16：固定件
17：固定件
18：导管
19：定位脚
20：定位脚
21：固定组件
22：箭头
23：横梁
24：强化组件
25：腹板
26：左侧头凸缘
27：右侧头凸缘
28：脚凸缘
Figure GPA00001127734100101
33：沟槽(脚凸缘)
34：固定件(左侧头凸缘上表面)
35：固定件(左侧头凸缘下表面)
36：固定件(脚凸缘)
37：固定件(脚凸缘)
38：凹槽(头凸缘)
39：导管
40：导管
41：导管
42：导管
43：进料穿孔(腹板)
44：横梁
45：横梁
46：强化组件
47：沟槽
48：固定件
49：导管
50：凹槽
51：座椅轨道构形组件
52：座椅轨道构形组件
53：底板框架

Claims (11)

1.一种飞机的机身单元结构(1)，用于简化至少一导管(18，39-42，49)的至少一固定件(15-17，34-37，48)的安装与固定，所述机身单元结构(1)具有大量的强化组件(6，8，24，46)，所述强化组件(6，8，24，46)至少在特定区域中具有至少一沟槽(12-14，29-33，47)，其特征在于：所述强化组件(6，8，24，46)是使用铝合金材料来形成，所述强化组件(6，8，24，46)为纵梁(3-5)或横梁(23，44，45)，所述纵梁(3-5)具有实质Z形剖面几何形状，所述至少一沟槽(12-14)是设置于所述纵梁(3-5)的头部区域(9-11)中，所述横梁(23，44，45)是配置于底板框架(53)的区域中，所述至少一沟槽(29-33，47)是设置于所述横梁(23，44，45)的头凸缘及/或脚凸缘(26-28)中，其中至少一固定件(15-17，34-37，48)是用以定位固定至少一导管(18，39-42，49)，并可被固定于所述至少一沟槽(12-14，29-33，47)中，并且所述导管(18，39-42，49)通过固定件(15-17，34-37，48)固定于所述至少一沟槽(12-14，29-33，47)中。
2.根据权利要求1所述的机身单元结构(1)，其特征在于：所述至少一沟槽(12-14，29-33，47)具有实质倒T形剖面几何形状。
3.根据权利要求1所述的机身单元结构(1)，其特征在于：所述至少一固定件(15-17，34-37，48)具有至少二定位脚(19，20)，其可被锁固于所述至少一沟槽(12-14，29-33，47)中，其中所述定位脚(19，20)可通过至少一固定组件(21)来张开，以产生挤压和摩擦组合于所述至少一沟槽(12-14，29-33，47)中。
4.根据权利要求3所述的机身单元结构(1)，其特征在于：所述至少一固定组件(21)是通过相互锁固于所述至少一固定件(15-17，34-37，48)来免于意外脱离。
5.根据权利要求1至4的其中任一项所述的机身单元结构(1)，其特征在于：所述至少一导管(18，39-42，49)可直接固定于所述至少一固定件(15-17，34-37，48)。
6.根据权利要求1至4的其中任一项所述的机身单元结构(1)，其特征在于：所述至少一固定件(15-17，34-37，48)包括一主体，可固定于所述至少一沟槽(12-14，29-33，47)中；以及至少一功能性支撑部，用以容置所述至少一导管(18，39-42，49)，可固定于所述主体上，所述功能性支撑部适用于不同所欲固定导管的种类及数量。
7.根据权利要求6所述的机身单元结构(1)，其特征在于：所述至少一个功能性支撑部可以锁固于所述主体上。
8.根据权利要求5所述的机身单元结构(1)，其特征在于：所述至少一固定件(15-17，34-37，48)包括一主体，可固定于所述至少一沟槽(12-14，29-33，47)中；以及至少一功能性支撑部，用以容置所述至少一导管(18，39-42，49)，可固定于所述主体上，所述功能性支撑部适用于不同所欲固定导管的种类及数量。
9.根据权利要求8所述的机身单元结构(1)，其特征在于：所述至少一功能性支撑部可锁固于所述主体上。
10.根据权利要求1至4的其中任一项所述的机身单元结构(1)，其特征在于：所述至少一沟槽(12-14，29-33，47)是被至少一凹槽(38，50)所阻断，用以配置其它功能性组件。
11.根据权利要求10所述的机身单元结构(1)，其特征在于：所述其它功能性组件是座椅轨道构形组件(51，52)。
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