CN102257690A - 用于飞机的预安装的能调整的导线网路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种飞机结构，其具有：结构元件(10、12、13)；第一导线组(11)，其与结构元件(10)固定地连接；第二导线组(14、15)，其与结构元件(12、13)固定地连接，并且其纵向方向与第一导线组(11)的纵向方向交叉，使得导线的纵向方向形成至少分段地跨接飞机结构的网路；连接元件(21、22、23)，以便在结构元件(10、12、13)的安装在飞机结构中的状态下，所选择的第一导线组(11)与所选择的第二导线组(14、15)在网路的所选择的交叉点处连接，以便因此构成用于传输电流和/或数据的导线。此外，本发明涉及一种用于制造这样的飞机结构的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有导线网路的飞机结构，以及一种用于制造所述飞机结构的方法。
背景技术
在飞机内的用于连接飞机系统部件的迄今的缆线线路需要高的规划和制造费用。在设计飞机时就必须确定电缆导向，其中尤其是空间需求起到重要作用。系统部件的设置的改变需要因此相关的缆线线路的昂贵的调整。此外，必须采取预防措施，以便将缆线与飞机结构隔开，使得防止缆线的磨损或甚至切断，否则能够导致短路和系统功能的损失。
发明内容
本发明的目的在于，至少部分地解决与飞机的缆线线路有关的问题。
该目的借助根据独立要求的飞机结构和用于该飞机结构的制造的方法得以实现。本发明的有利的改进形式是从属权利要求的主题。
根据本发明的一个实施例，提供一种飞机结构，其具有：结构元件；第一导线组，其与结构元件固定地或不可拆卸地且最好不可逆地连接；第二导线组，其与结构元件固定地或不可拆卸地且最好不可逆地连接，并且其纵向方向与第一导线组的纵向方向交叉，使得导线的纵向方向形成至少分段地跨接飞机结构的网路；连接元件，以便在结构元件的安装在飞机结构中的状态下，所选择的第一导线组与所选择的第二导线组在网路的所选择的交叉点处连接，以便因此构成用于传输电流和/或数据的导线。
本发明旨在通过由导线，最好是玻璃纤维组成的跨接结构能调整的网路来替代飞机结构的，尤其是飞机机身的迄今标准的电缆线。在此，飞机结构用于承载成为飞机结构的一体的组成部分的数据连接和/或电流连接。因此，这种预安装的由导线组成的网路或网格提供用于不同系统的连接可能性。通过轴向延伸的导线(例如在纵隔框内)与横向于延伸的导线(例如在横隔框或横梁内)连接，实现确定的导线路线。每个结构元件，例如纵隔框、横隔框或横梁，能够支承多个具有相比于裸露的飞机机身结构略微增加或完全不增加的重量的导线。通过这个思想，在系统集成时所保持的安装费用局限于导线网路的访问点和待控制或操作的系统接口之间的最后几厘米或几米。因此，保持的缆线线路(借助于电或光连接)局限于导线网路和根据相应的客户要求的最终的系统配备之间的短连接。
通过在这里说明的飞机结构，大量可能的连接路线以尽可能低的重量增加或几乎没有重量增加地预安装。如果光导线埋入结构元件内，那么几乎不产生重量增加。如果点导线与结构元件连接，那么相对于无导线的结构元件产生略微的重量增加，其中但是与迄今的具有缆束和所属夹持件的缆线线路相比，能够节省非常多的重量。
导线的预安装的网路允许系统部件的大范围的移动或位移，而不打乱或者不必重新限定完整的连接基础结构。此外能够节省缆线、相应的缆束、装配夹、夹持件和缆线扎带等，这导致巨大的重量节省。此外，如果需要变换方向，由于埋入的导线能够设有多个较小的半径。此外，该网路为系统工程师提供大量空余的连接路线，所述连接路线能够简单地被选择用于安装新的系统部件，而不必限定新的导线并安装在飞机结构内。因此，在每个飞机程序中能够在定义和实现连接路线时节省很多时间。
根据另一个有利的实施例，提供一种用于制造飞机结构的方法，借助所述方法同样能够实现上述优点。
附图说明
下面参考附图说明本发明的实施例。
图1示出飞机，在所述飞机中示出一些主要结构元件；
图2示意地示出根据本发明的实施例的导线构造；
图3示意地示出由导线组成的网路；
图4示出导线的连接的特有的实施方式；
图5示出导线的连接的另一个特有的实施方式；
图6示出导线的连接的又一个特有的实施方式；
图7示出用于连接在埋入的导线上的接入耦联件；以及
图8示出对准的导线的连接。
具体实施方式
图1示出飞机，在所述飞机中示出一些主要结构元件。沿飞机纵向方向延伸的且用附图标记10表示的结构元件称为纵隔框。横向于该纵隔框的且基本上以规定机身横截面的外形的方式延伸的弯曲的结构元件为横隔框12，并且横向于飞机纵向方向且沿水平方向(相对于位于地面的飞机)延伸的结构元件被称为横架，在所述横架上例如可装配座舱地板或货舱地板。
图2示意地示出根据本发明的实施例的导线构造。在飞机制造中，一些纵隔框10通常相互平行地沿飞机纵向方向延伸。第一导线组11与这些纵隔框10连接。横隔框12横向于飞机纵向方向延伸，所述横隔框规定了飞机机身的横截面形状。在此，在图2中示出的椭圆形的机身横截面由多个在端侧相互连接的横隔框12组合而成。横隔框12与纵隔框10连接成，使得构成桁架结构。此外，横架13横向于飞机纵向方向且沿水平方向延伸。第二导线组由这些横隔框12和/或由这些横架13支承，其中由横隔框12支承的导线设有附图标记14，并且由横架13支承的导线设有附图标记15。结构元件能够由金属、金属基复合材料或者例如碳纤维增强的或玻璃纤维增强的环氧树脂的复合材料制造。导线11、14、15埋入相应的纵隔框10、横隔框12或横架13内，或者设置在纵隔框、横隔框或横架上。每个单个的结构元件10、12、13能够设置有一个或多个单独导线和/或一个或多个最好具有扁平带状导线形式的属于同一整体的线束(例如12至96个相互平行地延伸的光导线)。
在金属的结构元件的情况下，最好可借助于粘贴、喷溅(在电导线的情况下)、汽化渗镀(在电导线的情况下)、埋入涂覆的漆层，或者通过在结构元件和覆在结构元件上的蒙皮之间引入导线的方式，将导线涂覆在结构元件的表面上。如果涉及金属基复合材料，那么同样能够将导线涂覆在表面上，并且在光导线的情况下也能够将这些导线埋入金属基内，例如通过置入纤维增强物内。
在使用复合材料制造结构元件时，同样能够进行在结构元件的表面上的这种涂覆，并且/或者将导线埋入结构元件内。在借助于交织或置入纤维增强物内的方式制造结构元件时，能够通过层压或通过置入树脂内来进行这样的埋入。因此，这种集成在结构元件内的导线成为结构元件的一体的组成部分。因此，导线以多功能的方式有助于结构元件的稳定性和数据或电流配给。
导线11、14、15最好为光导线或光波导，尤其是玻璃纤维导线，但是可替代地或除了光导线外，也能够设有电导线，尤其是铜丝或铜轨。光导线用于数据传输，相反电导线设计成最好用于在低功率范围内的电流传输。在将电导线与结构元件连接时，附加地设有相对于环境以及结构材料的相应的绝缘，所述绝缘例如能够通过电导线的相应的外包层(例如高温聚酰胺)来实现。
图3示出由导线组成的网路。基于清楚性的原因，在该图中附图标记11、14和15分别只被示出一次，但是分别表示整组分别平行延伸的导线。沿着纵隔框10、横隔框12和横架13延伸的导线11、14和15在结构元件的装入的状态下构成具有交叉点的网路，如从图3中可看出。在此，交叉点不应理解为，电线在这些位置上真实地接触，而相反，沿着在相应于图2的俯视图中的导线11、14、15的纵向方向的虚拟的线引起交叉点。在因此形成的网路的交叉点上最初不存在光/电连接。为了形成这样的连接，导线11、14和15与随后详细阐述的连接元件连接。例如，如果连接于多个导线14的左侧(相对于在图中的图示)的系统部件16与连接于多个导线11的最上面的系统部件(例如控制单元)17连接，那么在交叉点27处形成连接。多个导线11中的这个最上面的导线的位于交叉点27的右侧的导线段能够在右侧与交叉点27分离，并且这个分离的导线段能够再次用于其它系统部件连接。连接于多个导线15中的左侧的第二导线的系统部件18与连接于多个导线11中的上面的第二导线的系统部件19连接，即通过该导线11在交叉点20处与导线14连接，并且导线14在另一交叉点28处与同系统部件18相关联的导线15连接。尽管已经提及，但是要再次指出的是，尽管在这里为了简化，导线以单个的方式示出，但是实际上“导线”能够为一个或多个单独导线和/或一个或多个属于同一整体的线束。以这种方式，在结构元件组装成例如飞机机身的飞机结构后，借助导线可达到该飞机结构的每个位置，即通过在适合的交叉点上形成连接。因此以柔性的方式也能够实现每个用于绕过或由于冗余原因穿过飞机结构的可想象的Z字形路线。因此，如在图3中可看出，系统部件29与系统部件31通过沿着虚线示出的路线在多个交叉点30处形成连接的方式连接。每个纵隔框、横隔框或横梁最好设有12个或更多的导线，这获得用于连接系统部件的几百万个可能的路线。因此一般来说，实现了在飞机结构内的预安装的导线的预安装的能调整的网路。
图4示出导线的连接的特有的实施方式。如在图中可看出，纵隔框10具有沿纵隔框10的纵向方向延伸的腹板，在所述腹板的侧面分别埋入一束玻璃纤维导线11。纵隔框10与横隔框12交叉，在所述横隔框内沿相反的方向离开交叉点地分别埋入一束玻璃纤维导线14。为了连接玻璃纤维导线11和14，设有连接元件21，所述连接元件最好是具有12至96个相互平行地延伸的玻璃纤维的易弯曲的光膜。在图4中示出的实施例中，在纵隔框10上/内设有的两束玻璃纤维11中的一个总是与在横隔框12内设有的两束玻璃纤维14中的一个连接。在此根据图示，借助于连接元件21形成在多个相互平行地延伸的玻璃纤维导线之间的连接。可替代地，同样可能的是，连接元件21构成为，使得一束玻璃纤维11的仅单个的纤维或少量的纤维分别与一束玻璃纤维14中的相应数量的纤维连接。连接元件21的端部连接在埋入的玻璃纤维，使得埋入的玻璃纤维借助于接入孔分接并且由该玻璃纤维引导的光线偏转入端部内，并且由该端部继续传输。例如从US 7 039 276B2中已知一种这样的接头的确定的形状。通过将玻璃纤维安装/埋入在纵隔框10的腹板的侧面上/内能够实现用于关键的系统的导线导向沿飞机纵向方向的分离。由于导线14在横隔框12上的反向的延续，该安全的分离也可在横隔框12上实施。在所有的结构元件10、12、13中，该分离能够通过导线11、14、15在沿相反方向面向的侧面上的安装来实现。
为了避免重复，在下面的图的说明中只阐述与到目前为止的说明不同的方面。
图5示出导线的连接的另一个特有的实施方式。在该实施方式中，纵隔框10配有一束玻璃纤维导线11，所述玻璃纤维导线埋入腹板的顶端区域内。连接元件22为Y形，并且将一束玻璃纤维11中的一部分玻璃纤维与在横隔框12上沿一个方向延伸的一束玻璃纤维14连接，并且将另一部分与沿相反的方向延伸的一束玻璃纤维14连接。
图6示出导线的连接的又一个特有的实施方式。在该实施方式中，纵隔框10配有一束玻璃纤维导线11，所述玻璃纤维导线埋入腹板的顶端区域内。连接元件23同样为Y形，并且将一束玻璃纤维11中的单个纤维分别与横隔框12的两束玻璃纤维14中的玻璃纤维连接。在此，借助于由现有技术中已知的功率分配器24(“power splitter”)将一个玻璃纤维连接分成两个玻璃纤维连接。这具有的优点是，担当引线的玻璃纤维导线11分别分成两个延续的玻璃纤维导线14导致在损坏的情况下的冗余增加。轮胎或螺旋浆损坏能够例如能够导致分离的且被抛出的零件割断玻璃纤维导线14中的一个。那么，分开的且沿相反方向导向系统部件的玻璃纤维导线14仍旧未损坏。因此能够通过有意地选择导线确保即便在线路中断的情况下也提供冗余。
图7示出用于连接在埋入的导线上的接入耦联件。例如传感器、执行器、空气调节装置、娱乐设备、微处理器、飞行控制系统、飞行操纵系统等的系统部件最好通过接入耦联件25连接在埋入的导线上，在所述接入耦联件中，埋入的玻璃纤维借助于接入孔分接，并且由该玻璃纤维引导的光线借助于微型透镜构造偏转入接入耦联件内，并且由该接入耦联件继续传输。那么，接入耦联件25能够通过可以不同的长度供使用的柔性的连接元件与系统部件连接。该接入耦联件25的定位限定在何时确定飞机设计结构的定义，并且限定在哪个位置上安装哪个系统部件。这具有的优点是，连结位置直至该时间点是柔性的。因为玻璃纤维最好沿着结构元件的总长度延伸，所以尽管在交叉点的区域内的连结是最有可能的，——不同类型的结构元件10、12、13在所述交叉点处交叉——，但是接入耦联件25能够沿着结构元件的总长度设置。但是要注意的是，在埋入的导线中，用于连结接入耦联件25的位置是优选的，所述位置至少影响结构元件10、12、13的由于孔的引入的结构稳定性。替代孔的引入，接入耦联件也能够通过渐逝耦合器来实现。
图8示出对准的导线的连接。因为如纵隔框10、横隔框12和横架13的结构元件通常不在飞机机身的总长度或总宽度或者圆周上延伸，而是相同类型的多个结构元件在端侧相互连接，所以需要多个导线11、14、15的在这些连接位置上的跨接。在此，导线11、14、15最好在结构元件总长度的80％上延伸。更优选的是，导线在结构元件的总长度的90％上延伸，并且更优选的是在结构元件10、12、13的总长度上延伸。在结构元件上的导线11、14、15的相应的端部借助于连接元件26与相同类型的相邻的结构元件(纵隔框、横隔框、横架)的导线的与该端部对准的端部连接，使得例如在纵隔框10的情况下，在整个飞机机身长度上延伸的导线沿着对准地设置的纵隔框10构成。为了防止由于在确定的路线中的多个连接导致的可能的传输损失，可能的是，沿着导线设有光学增强部件，例如掺铒纤维放大器。此外可能的是，在上述连接位置处设有有源放大器。
同样可能的是，导线11、14、15不在结构元件的总长度上延伸，而是根据交叉点之间的距离测量长度，不同类型的结构元件在所述交叉点处交叉。那么，导线的长度最好相当于该距离的80％，更优选相当于该距离的90％，并且更优选相当于整个距离。但是，只有当该距离被认为对于飞机程序的剩余部分而言是确定的时，根据该距离确定长度才是有意义的。
要明确强调的是，尽管在前述实施例中，纵隔框、横隔框和横架称为主要结构元件，但是可配有根据本发明的导线网路的所述主要结构元件不局限于此。其它主要结构元件，例如蒙皮部分，也能够用于承载导线。此外，在具有壳结构形式的飞机机身中，导线同样能够与该蒙皮连接，在所述飞机机身中，蒙皮为主要的承载元件。
此外强调的是，尽管在一些实施例中仅提及玻璃纤维，但是该实施例能够以借用的方式附加地或可替代地借助电导线实现。
可替代地或除了如上所述，将导线11、14、15安装或埋入如纵隔框、横隔框和横架的主要结构元件内，导线11、14、15也能够安装或埋入次要结构元件内，例如内衬镶板、地板镶板、头顶行李架等。通常次要结构元件是如下结构元件，所述结构元件不承载飞机的主要负载，并且因此它们的故障不会影响飞机舱的结构的整体性。
在另一应用中，跨接飞机结构的导线担当传感器，例如温度传感器或材料负荷传感器。因为导线根据外界影响改变其导线特征，所以能够通过有针对性的评估相应地利用该效果。
要指出的是，参考上述实施例中的一个或实施方式所述的特征也能够以与其它上述实施例的其它特征组合的方式使用。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种飞机结构，具有：
结构元件(10、12、13)；
第一导线组(11)，其与结构元件(10)固定地连接；
第二导线组(14、15)，其与结构元件(12、13)固定地连接，并且其纵向方向与所述第一导线组(11)的纵向方向交叉，使得所述导线的纵向方向形成至少分段地跨接所述飞机结构的网路；
连接元件(21、22、23)，以便在所述结构元件(10、12、13)的安装在所述飞机结构中的状态下，所述第一导线组中的所选择的导线(11)与所述第二导线组中的所选择的导线(14、15)在所述网路的所选择的交叉点处连接，以便因此构成用于传输电流和/或数据的导线；以及
接入耦联件(25)，其用于将飞机系统部件(16、17、18、19)与所述第一导线组或第二导线组中的一个或多个导线连接，其中所述接入耦联件能够沿着结构元件的所述导线定位。
2.根据权利要求1所述的飞机结构，其中所述飞机结构(10、12、13)为纵隔框、横隔框和/或横架，其中所述第一导线组(11)与纵隔框连接，并且所述第二导线组(14、15)与横隔框和/或横架连接。
3.根据权利要求2所述的飞机结构，其中纵隔框、横隔框和/或横架分别至少设置有由至少12个导线组成的束。
4.根据权利要求1所述的飞机结构，其中所述结构元件(10、12、13)为次要结构元件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的飞机结构，其中所述导线为玻璃纤维导线。
6.根据权利要求5所述的飞机结构，其中所述连接元件(21、22、23)是柔性的并且具有玻璃纤维导线。
7.根据前述权利要求中任一项所述的飞机结构，其中所述导线(10、12、13)至少分段地安装在所述结构元件(21、22、23)上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的飞机结构，其中所述导线(10、12、13)至少分段地埋入所述结构元件(21、22、23)内。
9.一种用于制造飞机结构的方法，具有步骤：
提供结构元件(10、12、13)；
将第一导线组(11)与结构元件(10)固定地连接；
将第二导线组(14、15)与结构元件(12、13)固定地连接，使得所述第二导线组(14、15)的纵向方向与所述第一导线组(11)的纵向方向交叉，并且所述导线的纵向方向形成至少分段地跨接所述飞机结构的网路；
将所述结构元件(10、12、13)安装在飞机内；
借助于连接元件(21、22、23)将所述第一导线组中所选择的导线(11)与所述第二导线组中所选择的导线(14、15)在所述网路的所选择的交叉点处连接，以便因此构成用于传输电流和/或数据的导线；
其中设有接入耦联件(25)，其用于将飞机系统部件(16、17、18、19)与所述第一导线组或第二导线组中的一个或多个导线连接，其中所述接入耦联件能够沿着所述结构元件的所述导线定位。
10.根据权利要求9所述的用于制造飞机结构的方法，其中，通过所述导线至少分段地安装在所述结构元件上，将所述导线(11、14、15)与所述结构元件(10、12、13)连接。
11.根据权利要求9或10所述的用于制造飞机结构的方法，其中，通过所述导线至少分段地埋入所述结构元件内，将所述导线(11、14、15)与所述结构元件(10、12、13)连接。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的用于制造飞机结构的方法，其中，通过借助材料去除接近相应的导线，所述连接元件(21、22、23)能够在沿着所述导线(11、14、15)的纵向方向的多个位置上与所述导线连接。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的用于制造飞机结构的方法，其中，通过借助材料去除接近相应的导线，所述接入耦联件(25)能够在沿着所述导线的纵向方向的多个位置上与所述导线连接。
Claims (14)
1.一种飞机结构，具有：
结构元件(10、12、13)；
第一导线组(11)，其与结构元件(10)固定地连接；
第二导线组(14、15)，其与结构元件(12、13)固定地连接，并且其纵向方向与所述第一导线组(11)的纵向方向交叉，使得所述导线的纵向方向形成至少分段地跨接所述飞机结构的网路；以及
连接元件(21、22、23)，以便在所述结构元件(10、12、13)的安装在所述飞机结构中的状态下，所述第一导线组中的所选择的导线(11)与所述第二导线组中的所选择的导线(14、15)在所述网路的所选择的交叉点处连接，以便因此构成用于传输电流和/或数据的导线。
2.根据权利要求1所述的飞机结构，其中所述飞机结构(10、12、13)为纵隔框、横隔框和/或横架，其中所述第一导线组(11)与纵隔框连接，并且所述第二导线组(14、15)与横隔框和/或横架连接。
3.根据权利要求2所述的飞机结构，其中纵隔框、横隔框和/或横架分别至少设置有由至少12个导线组成的束。
4.根据权利要求1所述的飞机结构，其中所述结构元件(10、12、13)为次要结构元件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的飞机结构，其中所述导线为玻璃纤维导线。
6.根据权利要求5所述的飞机结构，其中所述连接元件(21、22、23)是柔性的并且具有玻璃纤维导线。
7.根据前述权利要求中任一项所述的飞机结构，其中所述导线(10、12、13)至少分段地安装在所述结构元件(21、22、23)上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的飞机结构，其中所述导线(10、12、13)至少分段地埋入所述结构元件(21、22、23)内。
9.根据前述权利要求中任一项所述的飞机结构，此外具有接入耦联件(25)，其用于将飞机系统部件(16、17、18、19)与所述第一导线组或第二导线中的一个或多个导线连接。
10.一种用于制造飞机结构的方法，具有步骤：
提供结构元件(10、12、13)；
将第一导线组(11)与结构元件(10)固定地连接；
将第二导线组(14、15)与结构元件(12、13)固定地连接，使得所述第二导线组(14、15)的纵向方向与所述第一导线组(11)的纵向方向交叉，并且所述导线的纵向方向形成至少分段地跨接所述飞机结构的网路；
将所述结构元件(10、12、13)安装在飞机内；
借助于连接元件(21、22、23)将所述第一导线组中所选择的导线(11)与所述第二导线组中所选择的导线(14、15)在所述网路的所选择的交叉点处连接，以便因此构成用于传输电流和/或数据的导线。
11.根据权利要求10所述的用于制造飞机结构的方法，其中，通过所述导线至少分段地安装在所述结构元件上，将所述导线(11、14、15)与所述结构元件(10、12、13)连接。
12.根据权利要求10或11所述的用于制造飞机结构的方法，其中，通过所述导线至少分段地埋入所述结构元件内，将所述导线(11、14、15)与所述结构元件(10、12、13)连接。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的用于制造飞机结构的方法，其中，通过借助材料去除接近相应的导线，所述连接元件(21、22、23)能够在沿着所述导线(11、14、15)的纵向方向的多个位置上与所述导线连接。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的用于制造飞机结构的方法，其中，在导线上设有用于将飞机系统部件(16、17、18、19)与所述第一导线组或第二导线组中的一个或多个导线(11、14、15)连接的接入耦联件(25)，通过借助材料去除接近相应的导线，所述接入耦联件能够在沿着所述导线的纵向方向的多个位置上与所述导线连接。
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