CN102317153A - 用于复合材料飞行器机身板的纵向连接件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞行器机身结构，所述结构至少包括第一复合材料板和第二复合材料板(1、2)，这两个板被沿着接合处(6)并排布置并通过至少一个纵向连接件(20)相互组装，所述纵向连接件包括双Ω形桁条，所述双Ω形桁条包括：第一Ω形部分和第二Ω形部分(21、22)，每个Ω形部分均包括头部(21a、22a)和两个腹板(21b、21c、22b、22c)；位于所述第一Ω形部分的第一腹板(21b)的延续方向上的第一侧向底板(24)；位于所述第二Ω形部分的第二腹板(22c)的延续方向上的第二侧向底板(25)；以及中心底板(23)，所述中心底板(23)连接所述第一Ω形部分的第二腹板(21c)与所述第二Ω形部分的第一腹板(22b)并覆盖所述两个板之间的所述接合处。

Description

用于复合材料飞行器机身板的纵向连接件

技术领域

本发明涉及两个复合材料飞行器机身板的纵向组装连接件。该纵向连接件结合了尤其适合复合材料结构的Ω形桁条。

本发明可应用于飞行器机身板的组装领域，且特别地可应用于使用Ω形桁条作为加固件的复合材料板的组装领域。

背景技术

飞行器机身是通常包括沿着连接线彼此首尾相接的多个基本为圆筒形的机身段的结构，被称为圆周连接件的所述连接线确定垂直于机身纵轴的平面。

各机身段通常由多个沿连接线或接合线彼此组装起来的板构成，所述接合线的朝向基本沿着机身母线。

这两种类型的连接处是机身的脆弱区域，应该加固该脆弱区域以抵抗飞行时机身承受的应力。

机身段的板是借助纵向连接件沿着接合线组装的。所述纵向连接件可尤其根据飞行器的结构类型、按照不同的技术来实现。例如，在所有板均用金属制成的金属机身结构中，纵向连接件可以借助沿着待组装的板的接合处安装的桁条以首尾相接的方式来实现。

桁条是在飞行器机身结构中使用的成型件，用于加强(raidir)外壳以及比如门框和窗框的某些特定区域。桁条可以具有例如T形、Z形、L形等不同形状的截面。

图1中示出了金属飞行器机身结构的一个示例，其中纵向连接件是借助T形桁条来实现的。在该示例中，结构包括彼此组装起来的板1(结合了舷窗3)和板2。板2是通过多个附图标识为4的Z形桁条来加强的。板1和板2是通过T形桁条来连接的。

图2中示出了借助T形桁条实现的纵向连接件的一个示例的剖面图。在该示例中，板1和板2各自通过Z形桁条4加强且通过T形桁条5彼此组装。该T形桁条形成沿着待组装的板1和板2的接合处6的纵向连接件。如图2中所示，T形桁条被其水平底板51固定在各板1和板2上。T形桁条的腹板52允许再接受其它结构部分。

在这些图上、尤其是在图1上，可看到在两个Z形或T形桁条之间的间距是规则的。

在复合环境中(即机身至少部分为复合材料的飞行器中)，所使用的桁条通常是欧米茄形桁条(或Ω形桁条)、优选地是Z形或L形桁条。事实上，Ω形桁条提供更好的稳定性和更好的抗内压能力。在图3上示出了用附图标识为8的Ω形桁条加强的复合结构的一个示例。

然而，由于其非闭合的形状，Ω形桁条不能被用来作为纵向连接件。事实上，Ω形桁条在待组装板之间的接合处的定位可能不允许覆盖所述接合处。同样地，为了在复合结构中实现首尾相接的纵向连接，已经设想使用T形桁条。用T形桁条实现的纵向连接件的一个示例被示出在图4中。如上所述，T形桁条5被其底板固定在各板1和板2上。Ω形桁条8被固定在接合处6的两侧，用来加强结构。然而，在Ω形桁条8之中结合T形桁条5对桁条的安装有很大影响，因为T形桁条将打乱Ω形桁条的分布。桁条之间的间距不再像图3中所示的那样均匀和规则。事实上，由于其设计，两个Ω形桁条和两个T形桁条之间的间距并不相同。因此，结合T形桁条来构成纵向连接会改变在两板的接合处附近的桁条之间的间距。由于T形桁条的存在，导致无法最优化桁条的安装。

设想了用于在由Ω形桁条加强的复合结构中实现纵向连接的另一技术。该技术旨在使用U形桁条9作为纵向连接件，如图5中所示。然而，因为该U形桁条不允许在Ω形桁条8和U形桁条9之间获得均匀和规则的桁条安装，所以其同样打乱桁条安装的分布。

另一纵向连接技术是一种通过板重叠的技术。该通过板重叠的连接技术旨在把待组装的两板的端部重叠起来放置。为此，将一板置于另一板之上，从而在接合处形成加厚部分(surépaisseur)。该重叠被实现为使得外部板被安装在机身气流方向上，从而不会对飞行器性能产生损害。

上述通过重叠的纵向连接的一个示例被示出在图6上。在该图中，板1和板2部分叠置。为了确保两板在其接合处的组装，使板之一的一定区域产生变形。在图6的示例中，板1的端部1a、1b发生变形以便插入板2的下方。板1的区域1a发生变形是为了置于板2的端部下方。板1的区域1b发生变形是为了确保在区域1a和未变形的区域1c之间的板连续性。

在该示例中，板1和板2由Ω形桁条加强。板2的Ω形桁条8被固定部件7穿过两个板的厚度(即穿过板2和板1的区域1a)固定。

然而，板变形区的制造相对较昂贵。实际上，其需要具有用于制造变形的褶皱形状的特殊的复合材料板制造模型。此外，在变形区，Ω形桁条会倾斜，这妨碍在所有Ω形桁条之间获得均匀和规则的桁条安装。实际上，采用上述技术，由于板端部的变形，因此Ω形桁条并非全部位于同一圆周平面上。

以上提及的所有技术都不允许获得复合结构的令人满意的桁条安装。实际上，使用T形桁条或U形桁条的连接技术需要预先知道连接桁条(T形或U形桁条)的准确位置，以尽可能不降低性能(即尽可能规则)地实现结构的Ω形桁条。至于通过板重叠的连接技术，则必须知道连接的准确位置以据此来制造板。

采用这些技术，必须在实现结构之前知道连接的位置。从而不可以通过使用对已存在的板的分割来改变机身板的形状。因此，如图7中所示，为了对板进行需要新的纵向连接10的不同的分割，必须完全改变位于该纵向连接周围的板的桁条安装，所以任何结合新的纵向连接的做法必定对机身板的桁条安装具有影响。

发明内容

本发明的目的正在于弥补上述技术的缺点。为此，本发明提出一种并排类型的纵向连接件，所述纵向连接件允许将两个复合材料机身板组装起来，同时在桁条之间保持规则的间距。所述纵向连接件由双Ω形桁条构成，所述双Ω形桁条包括覆盖两板之间的接合处的中心底板。所述纵向连接件允许以均匀和规则的Ω形桁条安装来并排组装板。

更精确而言，本发明涉及一种飞行器机身结构，所述结构至少包括第一复合材料板和第二复合材料板，这两个板被沿着接合处并排布置并通过至少一个纵向连接件相互组装，其特征在于，所述纵向连接件包括双Ω形桁条，所述双Ω形桁条包括：

-第一Ω形部分和第二Ω形部分，每个Ω形部分均包括头部和两个腹板，

-位于所述第一Ω形部分的第一腹板的延续方向上的第一侧向底板，

-位于所述第二Ω形部分的第二腹板的延续方向上的第二侧向底板，以及

-中心底板，所述中心底板连接所述第一Ω形部分的第二腹板与所述第二Ω形部分的第一腹板，并覆盖所述两个板之间的接合处。

本发明可以包括以下一个或多个特征：

-所述中心底板的长度是所述第一侧向底板或所述第二侧底板的长度的两倍。

-所述中心底板与所述Ω形部分和所述第一侧向底板和所述第二侧底板一起由单个部件来实现。

-所述中心底板通过设置在所述接合处两侧的固定部件来固定在各板上。

-所述纵向连接件包括安装在所述中心底板上的第三桁条。

-所述第三桁条是T形桁条。

-所述纵向连接件包括安装在所述中心底板上的内压板或外压板。

-所述纵向连接件包括结合在所述中心底板中的加厚部分。

本发明还涉及一种飞行器机身，其包括通过圆周连接件组装的至少两个机身段，其特征在于，各机身段包括如上所述的结构。

本发明还涉及一种飞行器，其特征在于包括至少一个如上所述的结构。

附图说明

已描述过的图1示出具有由T形桁条实现的纵向连接件的金属机身的结构的一个示例。

已描述过的图2示出在金属结构上采用T形桁条的纵向连接件的一个剖面图。

已描述过的图3示出复合材料结构的Ω形桁条安装的一个截面。

已描述过的图4示出在复合材料结构上采用T形桁条的纵向连接件的一个剖面图。

已描述过的图5示出在复合材料结构上采用U形桁条的纵向连接件的一个剖面图。

已描述过的图6示出通过板重叠的纵向连接的一个剖面图。

已描述过的图7示出其中应该结合新的纵向连接件的飞行器机身段的一个示例。

图8示出根据本发明的纵向连接件的一个剖面图。

图9、10和11示出结合T形桁条、额外的压板或者桁条加厚部分的根据本发明的纵向连接件的示例。

具体实施方式

根据本发明的纵向连接件包括具有中心底板的双Ω形桁条，该中心底板能够固定在机身两板之间的接合处之上。所述纵向连接件的一个示例在图8中示出。该具有双Ω形桁条的连接件20包括附图标记为21的第一Ω形部分和附图标记为22的第二Ω形部分，这两个Ω形部分由中心底板23连接。每个Ω形部分均包括头部(分别为21a和22a)和两个腹板(分别为21b、21c和22b、22c)。每个Ω形部分21、22的头部均能再接受结构的部分。

连接件20还包括位于第一Ω形部分21的第一腹板21b的延续方向上的第一底板24，以及位于第二Ω形部分22的第二腹板22c的延续方向上的第二底板25。

Ω形部分以及侧向底板24和25与如上文所述的传统Ω形部分以及Ω形桁条的底板相同。

根据本发明的连接件20还包括中心底板23，中心底板23连接第一Ω形部分21的第二腹板21c与第二Ω形部分22的第一腹板22b，并覆盖两个板1和2之间的接合处6。中心底板23的长度是传统Ω形桁条的底板长度的两倍。

中心底板23以及侧向底板24和25被传统固定部件固定在板1和2上。更确切而言，底板24被固定在板1上而底板25被固定在板2上。中心底板23被同时固定在板1和板2上。

由上述说明可理解，根据本发明的纵向连接件的整体尺寸对应于端对端相接布置的两个Ω形桁条的尺寸。其由此具备如下优点：提供Ω形桁条之间的规则间距以及纵向连接。实际上，纵向连接件20的长度是Ω形桁条长度的两倍，Ω形桁条的并置和纵向连接件20是规则的。因此，能够均匀地安装桁条，而不管是否存在纵向连接件。

采用上述技术，桁条的安装实现起来相对简单，这是因为具有双Ω形桁条的连接件可以被设置在两个板的接合处，由于两Ω形桁条之间的间距不变，从而保持了之前安装好的桁条。因此，由于只需用具有双桁条的连接件替换两个传统的Ω形桁条，所以可以容易地通过结合新的纵向连接件来改变板的分割。

纵向连接件20还允许在中心底板23上结合额外的部分，以便根据需要为所述接合提供额外功能。

在图9中，示出了结合T形桁条的根据本发明的纵向连接件的一个剖面图。在该示例中，附图标记为30的T形桁条被安装在连接件20的中心底板23上，以允许在可能时再接受其它部分。该T形桁条可以被固定部件7固定在中心底板23上，该固定部件与将中心底板固定在板1和板2上的固定部件相同。可理解，在该实施方式中，因为T形桁条30被简单地安装在纵向连接件的上方，所以安装桁条的间距与安装Ω形桁条的间距相同。

描述了该纵向连接件针对T形桁条的实施方式。当然，也可以安装其它类型的桁条，例如U形桁条，来取代T形桁条。

在图10中，示出了结合压板(也被称为连接片)的根据本发明的纵向连接件的一个剖面图。在该示例中，内连接片被定位在中心板23的上方，并被经过中心底板23固定在板1和板2上。连接片是能加固结构的加固部分。连接片可以是如图10所示的安装在结构的内表面上的内连接片。其也可以是安装在结构的外表面上的外连接片。

在图11中，示出了结合加厚部分的根据本发明的纵向连接件的一个剖面图。在该示例中，加厚部分被结合在中心底板23中。该加厚部分50可以通过额外的层用复合材料来实现，从而允许在接合处6的附近加固纵向连接件20。中心底板因此被实现得更厚，这使得其能够确保额外的功能或者在传递特别大的作用力时加强板之间的连接。

可注意到，在图8至图10的所有示例中，示出了分布在所有侧向底板和中心底板上的纵向连接件的固定部件7。反之，在图11的示例中，仅示出中心底板23和侧向底板25的固定部件。在该示例中，第一侧向底板24不包括固定部件；其与板1相互粘接(co-bondée)。

实际上，按照制造Ω形桁条的传统技术，如刚才所述的连接件20由单个同一部件来实现；只有改变制造模型的形状，才能获得双Ω的形状。因此可以将采用双Ω形桁条的连接件的一个侧向底板粘接在一个板上，这允许去除一组固定部件，从而减少飞行器的总重量。该实施方式还能在组装板的时候节约时间。

刚才描述的纵向连接件允许实现所有机身板首尾相接的纵向组装，而无论相关的机身段是什么样的。实际上，采用根据本发明的纵向连接件，甚至可以实现高度锥形或者包括轨道连接件的机身段，而且无需倾斜的垫片(cales biaises)。

Claims (9)

1.一种飞行器机身结构，所述结构至少包括第一复合材料板和第二复合材料板(1、2)，这两个板被沿着接合处(6)并排布置并通过至少一个纵向连接件(20)相互组装，其特征在于，所述纵向连接件包括双Ω形桁条，所述双Ω形桁条包括：

-第一Ω形部分和第二Ω形部分(21、22)，每个Ω形部分均包括头部(21a、22a)和两个腹板(21b、21c、22b、22c)，

-位于所述第一Ω形部分的第一腹板(21b)的延续方向上的第一侧向底板(24)，

-位于所述第二Ω形部分的第二腹板(22c)的延续方向上的第二侧向底板(25)，以及

-中心底板(23)，其长度是所述第一侧向底板(24)或所述第二侧向底板(25)的长度的两倍，所述中心底板连接所述第一Ω形部分的第二腹板(21c)与所述第二Ω形部分的第一腹板(22b)，并覆盖所述两个板之间的接合处。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述中心底板(23)与所述Ω形部分(21、22)和所述第一侧向底板和所述第二侧向底板(24、25)一起由单个部件来实现。

3.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述中心底板(23)通过设置在所述接合处两侧的固定部件(7)来固定在各板上。

4.根据权利要求1至3之一所述的结构，其特征在于，所述纵向连接件包括安装在所述中心底板上的第三桁条(30)。

5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，所述第三桁条(30)是T形桁条。

6.根据权利要求1至4之一所述的结构，其特征在于，所述纵向连接件包括安装在所述中心底板上的内压板或外压板(40)。

7.根据权利要求1至4之一所述的结构，其特征在于，所述纵向连接件包括结合在所述中心底板中的加厚部分(50)。

8.一种飞行器机身，所述飞行器机身包括通过圆周连接件组装的至少两个机身段，其特征在于，各机身段包括根据权利要求1至7之一所述的结构。

9.一种飞行器，其特征在于包括至少一个根据权利要求1至7之一所述的结构。

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