CN102271984B - 用于飞行器的模块化地板 - Google Patents

Abstract

用于飞行器机舱的地板由截面相同的型材元件(9)并置构成，且分别包括：设置在竖直截面上的主要为扁平的细长横梁(10)，所述横梁(10)适于在其两端被固定在连接于飞行器的机身结构(1)的框架(3)上。设置在水平平面上为整体为扁平的细长板(11)，其包括沿其纵边之一的重叠区(15)以及沿其另一纵边的支承区(16)，重叠区(15)和支承区(16)具有相似的宽度以及小于或等于板(11)的平均厚度的总厚度，所述板(11)垂直于横梁(10)，在所谓下表面上、在基本与支承区(16)中间对齐处，以至少两点固定至所述横梁(10)。

Description

用于飞行器的模块化地板

技术领域

本发明涉及飞行器结构领域。更具体地涉及一种地板结构以及一种在一段飞行器的机身中组装地板结构的方法。

背景技术

已知飞行器机身包括机身结构1(图2a)和地板2(图2b)，且通常由两段或多段组装来实现。

对于机身结构1，各区段通常包括被称为框架3的横向加固件、固定在该框架3上被称为桁条4的纵向加固件，以及固定在框架3和桁条4上，呈按照所需轮廓形成的一个或多个金属片或复合材料片形式的蒙皮。

框架3沿机身剖面基本垂直于飞行器纵轴线X而定位(图2a)。桁条4基本沿纵轴线X在框架3之间延伸。

地板2是飞机机身结构1内部的基本结构。

目前已知的是：一块地板由横梁5与轨道6(图2b)组装构成，该轨道根据材料性质以拧紧、铆接、焊接或粘合方式进行连接，并支撑未示出的水平的包覆元件。

在飞行器坐标中，横梁5通常为笔直且水平，且在垂直于纵轴线X的方向上，沿飞行器的横轴线Y延伸。其作用在于把与地板2上的负载相关的力引导至飞机机身结构1上。轨道6沿纵轴线X延伸。其作用是固定例如座位的家具元件。

为了对机身结构1和地板2进行组装，应保证其彼此之间的各种机械连接。

因此例如，为了确保将力(基本为地板上的负载重量)引导至飞机机身结构1上，横梁5在其端部被固定在框架3上且通过支承件7分别频繁抵靠框架的另一点8。

此外，地板的各横梁5应以精确的方式与框架3对准，以便使其被固定。

在常见的实施方式中，地板2相对于机身结构1的相对定位是超静定的，且当地板被预组装地安装在各区段内时，对地板2以及机身都应有条理的实现安装。横梁5和框架3是用来引导较大力流的结构元素且因此分别具有相对较高的硬度。因此，所述元件不能变形以适应可能的对准方面的缺陷。因此在弥补生产时的定位误差十分困难。

最后，按照最近的研发结果，复合材料越来越普遍地应用于制造机身结构使得允许实现飞机机身1的一体的封闭圆周结构，被称为整桶式(full-barrel)复合机身。因此，在完成框架之前，地板2和机身结构1不再能通过把地板组装在结构的下部，即小船结构的传统方式被组装来构成一段机身。

此外，在封闭圆周的机身结构中实现地板的预组装还会增加有关制造公差和超静定安装的难度，因为由此构成的机身结构极刚硬且不能够通过结构的弹性变形弥补对准误差。

因此需要一种地板结构，该地板结构能允许在封闭圆周结构中经济地安装所述地板且允许补偿地板横梁和框架之间略微的对准误差。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新型飞行器机舱地板结构以及所述地板的新型组装方式。

为此，本发明首先旨在提出一种飞行器机舱的地板，所述类型的飞行器是其机身结构包括垂直于飞行器移动的纵轴线X设置的框架，

地板由具有基本不同的长度、但是沿称为纵向竖直面XZ的截面相同的型材元件并置构成，且分别包括：

设置在所谓横向竖直面YZ上的基本为扁平的细长横梁，所述横梁能在其两端被固定在连接于飞行器框架的支架结构上，不同的并排元件的横梁在竖直轴线Z的方向位于相同高度上，

设置在所谓水平平面XY上为整体为扁平的细长板，其包括沿其纵边(Y轴线)之一的重叠区以及沿其另一纵边的承区，重叠区和支承区具有相似的宽度以及小于或等于板的平均厚度的总厚度，所述板垂直于横梁，在所谓下表面上、基本与支承区中间对齐处，通过至少两点处固定至所述横梁。

可知，地板由各个包括平面部分的元件构成，所述平面部分被设置在彼此的延长线上。所述平面部分的覆盖区允许将其固定在一起，并使施加在各板上的力分布到其横梁和相邻的横梁上。

优选地，地板能适用于这种类型的飞行器，该飞行器的框架沿纵轴线X以规律的间隔分布在飞行器长度的至少一部分上，且对于至少一部分型材元件，型材元件的各横梁被直接固定在机身结构的框架上。

可知，如果该框架以规律间隔被设置，则固定型材元件的横梁附连于其上的支撑结构是机身结构的框架，否则是自身被固定在机身结构上的中间结构。

在优选的实施方式中，一旦被组装，所述元件在其重叠区和支承区的位置处被固定在相邻的元件上。

在优选的实施方式中，各横梁包括沿所述横梁的边而设置的与平板相对的加固件。

在优选的实施方式中，所述元件以金属或轻质合金制成，各平板在其下表面包括至少一个纵向中间加固件。

按照另一实施方式，所述元件由复合材料制成，各平板包括蜂窝芯部。

第二方面，本发明旨在提出一种地板元件，该地板元件适于通过并排形成用于例如上述飞行器机舱的地板。

另一方面，本发明还旨在提出这样一种飞行器，其机身结构一方面由整体为圆形的框架构成，该框架垂直于飞机移动纵轴线X而设置，且所述框架沿该纵轴线X以规律的距离分布，另一方面，其由连接所述框架的纵向加固件构成，包括如上所述的地板。

根据飞行器的优选实施方式，地板的横梁被设置在竖直平面XZ中，垂直于飞行器的纵轴线X，各横梁在其两端，通过相对于飞行器的对称竖直面对称的两点固定在飞行器机身结构的同一框架上，且各元件具有的长度根据其在飞行器机舱的框架之间的位置来计算。

本发明还涉及一种在飞行器机身区段的机身结构上组装地板的方法，其包括以下步骤：

-实现包括框架的机身结构

-将型材元件切割成预定的长度且对其端部进行精加工，

-将第一型材元件设置为与将固定于其上的框架对准，

-将该型材元件的横梁固定在相应的框架上，

-在已经组装好的地板附近一个一个地加入型材元件，且把并置的所述不同型材元件的横梁在竖直轴线Z的相同高度处固定在相应的框架上，一板的各重叠区将位于随后一板的支承区的上方，

-在所述元件的重叠区和支承区的位置固定两个连续的元件，

-使得呈标准的“I”形轮廓的横梁，其尺寸与型材元件的横梁的尺寸相似，设置在被组装的上一个型材元件的重叠区的下方并固定于其，且固定在位于沿飞机纵轴线X的相同位置的框架上。

附图说明

在阅读了以非限制性示例给出的特殊实施方式的说明和附图后，本发明的目的和优点将得到更好地理解，其中，附图示出：

图1：飞行器机身的示例，其地板和机身结构根据现有技术方法组装；

图2a：飞行器前部的机身结构示例；

图2b：根据现有技术的飞行器前部地板示例；

图3：在以合金实施的实施方式中，根据本发明的模块化地板组装元件的剖面图；

图4：在以复合材料实施的实施方式中的模块化地板元件；

图5：在以复合材料实施的实施方式中，地板的两个元件的组装区的细节图。

具体实施方式

本发明位于飞机机身的前部位置。

在以下描述中，定义取向为沿着飞机水平飞行移动方向的纵轴线X、位于水平面内且垂直于纵轴线X的横轴线Y以及竖直轴线Z。参考所述轴线来使用术语前部、后部、前面、后面、上、下、左、右。此处涉及的飞机是相对于纵竖直面XZ对称的类型。

正如上文所述并由图2a所示，所述飞行器的机身包括机身结构1，该机身结构包括基本垂直于纵轴线X取向的框架3，以及彼此之间连接框架3且基本平行于纵轴线X取向的纵向加固件4。在该示例中，假设框架3在机身长度的至少一部分上有规律地间隔一段距离d。

如图3的剖面图所示，根据本发明的地板2通过并置组装至少两个细长的型材元件9a、9b......实现，且边靠边垂直于飞行器的纵轴线X设置。

所述型材元件9a、9b、9c......具有相同的截面。

各型材元件9包括呈“I”形常规剖面的横梁10，其包括构成加固件的被称为底板的下加固件12、设置在横向竖直面YZ中的平的芯部13，所述横梁10能适于在其两端被固定在飞行器机身结构的框架3上。

各型材元件9的横梁10还包括被称为头部的上加固件14，在本发明中，该上加固件构成整体为扁平的细长板11的一体的部分，该细长板被设置在水平平面XY中，因此横梁10固定于该细长板的下表面。

在非限制性的本示例中，板11的宽度以及因此各型材元件9的宽度接近机身结构1的两框架3之间的距离d，例如为几十厘米，因而对于各型材元件9a、9b、9c...把其横梁10a、10b、10c的两端固定在相应框架3a、3b、3c的两点上，所述点关于飞行器的竖直对称面XZ基本对称。

型材元件9a、9b、9c...的长度可以不同，各型材元件9a、9b、9c...的长度取决于相应框架3a、3b、3c...的宽度，以及机身结构1的在所述型材元件应被安装的位置的宽度。可知，在实践中，各型材元件9的真实长度要稍微小于相应框架3的所述宽度，从而能允许其固定在所述框架3中。元件在相应框架上的固定方式不属于本发明的范围，因此此处不详述。

同样，各型材元件9的端部的精确几何形状取决于在各框架3上的固定方式，且因此不详细描述。

板11包括沿其纵边之一(沿Y轴延伸)的重叠区15以及沿另一纵边的支承区16，重叠区15和支承区16的宽度相似且总厚度小于或等于板11的平均厚度。

在此示例中，重叠区15是平板11的一部分，在其下表面变薄，但其上表面与平板11的上表面的其余部分共面。同样，在本示例中，支承区16是平板11的一部分，在其上表面变薄，但其下表面与平板11的其余下表面共面。所述两重叠区和支承区包括分别钻孔21、22，当型材元件9的重叠区15与相邻型材元件9的支承区16重叠时，所述钻孔21、22相对应。

板11和横梁10与支承区16中部基本对齐地连接，在本示例中，所述区域实际上与横梁10的头部14一致。

当其上表面承受负载时，为了增加其硬度，平板11在其下表面包括取向为沿着横向竖直面XZ并且笔直、竖直的两个中间加固件17，平板11的位于所述加固件17之间的区20在本示例中更薄。中间加固件17把平板11的宽度分割为基本三个相同的部分。

在本示例中，型材元件9以本领域技术人员已知的技术由轻合金或铝制成。

它们由单独的长度很长的桁条制造，随后根据给定地板组件所要求的长度被切割成较短的型材9。

各型材元件9的不同部分的尺寸和厚度以本领域技术人员已知的方式，根据采用的机械负载，以及地板2要安装于其上的飞行器机身结构1的尺寸进行计算。

组装地板的方法

按照本发明的地板2的安装包括多个步骤。其在完成对包括框架3、桁条4和外蒙皮的机身结构1的定位之后进行，所述定位由技术人员以已知方式进行。

随后，安装方法包括，把第一型材元件9a放置成与将被固定的框架3a对齐。该型材元件9a的横梁10a因此通过已知的方式被固定在框架3a上。

随后，所述型材元件9——该型材元件9根据适合其在机舱内的位置的长度进行预切割，且其端部为固定而被加工——一个一个被放置在已经组装好的地板2附近，且所述并置的不同的型材元件9的横梁10在竖直轴线Z同一高度处被固定在相应的框架3上，所述型材元件9的平板11因此位于同一水平面XY中，且延伸形成水平地板，板的各重叠区15将位于下一板的支承区16的上方。

当定位所述元件时，所述元件通过使用连续的元件的重叠区15和支承区16的重叠的钻孔21、22，例如经由铆接或以螺栓固定的组装被连接。

当对其进行组装时，为了减少振动或保证组件具有一定的弹性，可以在板的重叠区15和下一板的支承区16之间的间隔中设置绝缘垫圈19。

当组装好的地板2达到所需的长度，与型材元件9的横梁10尺寸相同的具有常规“I”形剖面的横梁被设置在后一组装的型材元件的重叠区15的下方，并与之连接，且固定在沿飞机纵轴线X相同位置的框架3上。

根据地板2上所承受的最大负载，可以在某些横梁10以及相应的框架3上固定竖直支承件7，所述支承件的安装及其位置的选择取决于已知的方式。

如上所述的按照本发明的地板特别适于飞行器的驾驶舱，所述驾驶舱与客舱不同，不包括用于固定乘客座位的地板轨道。

在根据本发明的飞行器地板的优点中，可知，在把地板集成至已安装好的机身段之前，在此无需对地板进行复杂且完整的安装，同时能简单地把地板定位在圆周封闭的机身结构中。

此外，根据本发明的地板和安装方法能方便地消除框架之间的间隙。

最后，根据需要而切割从而制造较长的型材，带来显著的经济效果。

本发明的范围不仅局限于上述参考示例的实施方式的细节，而是能延伸至本领域技术人员的能够改变的范围。

在变型实施方式中，型材元件不包括钻孔21、22，且所述钻孔在并置型材元件9时在其连接时实现。所述设置允许以重叠区和支承区的稍微错位来安装元件，从而可以弥补结构或地板的几何缺陷。

相似的变型具有的特征在于，仅有重叠区15包括钻孔21且支承区中的相应钻孔22在组装型材元件9时实现。

在另一变型中，飞行器框架3之间具有不同的间隔，且通过将相似但宽度适于所述不同间隔的材型元件9并排而实现地板2，同时保留相同的重叠区和支承区，从而可以被容易地组装。

在所述情况下，除了具有宽度d的型材这一唯一来源，组装方法还使用多个按照最常用框架之间间隔的标准宽度的型材。

而当机身结构1的框架3之间存在不规则的间隔时，定位变型包括使用中间支撑结构(图上未示出)，例如呈细长桁条的形式，其在侧边之一上包括型材元件9的横梁10的固定装置，在另一侧边上，包括位于飞行器机身结构1的框架3上的固定装置。

在一变型实施方式中，平板11和横梁10沿所述横梁10的上边缘仅在几点上被连接。

在由图4所示的型材元件9的一变型实施方式中，型材元件由复合材料制成，而不是轻合金或铝。

在该变型实施方式中，平板11例如由夹在两个板23、24之间的常规类型的蜂窝状芯部18形成，所述板23、24由被树脂保持的二维纤维的带制成。横梁还可以由板24、25、26组装形成。所述复合元件的生产方式是已知的且不在本发明的范围内。

随后，由复合材料制成的所述型材元件9按照需要的长度被切割，且以基本类似于所述描述的方法被组装。

Claims (10)

1.用于飞行器机舱的地板(2)，所述飞行器的机身结构(1)包括垂直于飞行器移动的纵轴线Y设置的框架(3)， 

其特征在于，地板由沿所谓纵向竖直面XZ的截面相同、但能够具有不同长度的型材元件(9)并置而构成，且分别包括： 

主要为扁平的细长的横梁(10)，其设置在所谓横向竖直面YZ上，所述横梁(10)包括沿纵轴线Y延伸的下加固件，所述横梁(10)适于在其两端被固定在连接于飞行器框架(3)的支架结构上，并排的各元件(9)的横梁(10)沿竖直轴线Z位于相同高度上， 

整体扁平的细长板(11)，其设置在所谓水平平面XY上，包括沿其纵边之一的重叠区(15)以及沿其另一纵边的支承区(16)，所述重叠区(15)和所述支承区(16)具有相似的宽度以及小于或等于扁平的细长板的平均厚度的总厚度，所述扁平的细长板垂直于横梁(10)，所述支承区(16)的下侧与所述扁平的细长板(11)的下表面共面并且在与所述支承区(16)的中部基本对齐的两个点或更多个点处被固定至所述横梁(10)。 

2.根据权利要求1所述的地板(2)，其特征在于，所述地板能适用于这样类型的飞行器，该飞行器的框架(3)沿纵轴线Y以规则的间隔分布在飞行器至少一部分长度上，且对于至少一部分型材元件(9)，型材元件(9)的各横梁(10)被直接固定在机身结构(1)的框架(3)上。 

3.根据上述权利要求任一项所述的地板(2)，其特征在于，一旦被组装，型材元件(9)在其重叠区(15)和支承区(16)的位置被固定在相邻的型材元件上。 

4.根据权利要求1至2中任一项所述的地板(2)，其特征在于，各横梁(10)包括沿所述横梁(10)的边，与扁平的细长板(11)相对而设置的下加固件(12)。 

5.根据权利要求1至2中任一项所述的地板(2)，其特征在于，所述型材元件(9)以轻金属或合金制成，各扁平的细长板(11)在其下表面包括至少一个纵向中间加固件(17)。 

6.根据权利要求1至2中任一项所述的地板(2)，其特征在于，所述型材元件(9)由复合材料制成，各扁平的细长板(11)包括蜂窝状芯部(18)。 

7.一种地板的型材元件(9)，其特征在于，其适于通过并置形成根据权利要求1至6任一项所述的飞行器机舱的地板(2)。 

8.一种飞行器，其机身结构(1)一方面由整体圆形的框架(3)构成，该框架垂直于飞机移动的纵轴线Y设置，且所述框架(3)沿该纵轴线Y以规则的间隔分布，另一方面，其由连接所述框架的纵向加固件(4)构成， 

其特征在于，所述飞行器包括根据权利要求1至6任一项所述的用于飞行器机舱的地板(2)。 

9.根据权利要求8所述的飞行器，其特征在于，地板(2)的横梁(10)被设置在竖直面XZ上，垂直于飞行器的纵轴线Y，各横梁(10)在其两端，以相对于飞行器的对称竖直面对称的两点固定在飞行器机身结构(1)的同一框架(3)上，且各型材元件(9)具有的长度根据其在飞行器机舱的框架(3)之间的位置来计算。 

10.一种将地板(2)组装在飞行器机身段的机身结构(1)上的方法，其包括以下步骤： 

-实现包括框架(3)的机身结构(1) 

-将型材元件(9)切割成预定的长度且对其端部进行精加工， 

-将第一型材元件(9a)设置成与其将固定于上的框架(3a)对准， 

-将该型材元件(9a)的横梁(10a)固定在相应的框架(3a)上， 

-在已经组装好的地板(2)附近一个一个地加入型材元件(9)，且把并置的所述各型材元件(9)的横梁(10)在竖直轴线Z的相同高度处固定在相应框架(3)上，扁平的细长板的各重叠区(15)将位于随后的扁平的细长板的支承区(16)的上方，所述横梁(10)包括沿纵轴线Y延伸的下加固件， 

-在所述元件的重叠区(15)和支承区(16)的位置固定两个连续的元件，使得所述支承区(16)的下侧与扁平的细长板(11)的下表面共面并且在与所述支承区(16)的中部基本对齐的两个点或更多个点处被固定至所述横梁(10)， 

-使得呈标准的“I”轮廓的横梁，该横梁的尺寸与型材元件(9)的横梁(10)相似，定位在被组装的前一个型材元件的重叠区(15)下方并固定于其，且固定在位于沿飞机纵轴线Y的相同位置的框架(3)上。