CN102361796B - 包括集成到结构元件中的空气通道的飞行器结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞行器结构，该飞行器结构包括形成飞行器机身(11)的中空的支承结构元件(100、101、102)，在所述结构元件中的腔实施成用于飞行器(10)的空气调节的空气通道(103)。本发明还涉及具有这种结构的飞行器。

Description

包括集成到结构元件中的空气通道的飞行器结构

相关申请的相交引用

本申请要求2009年3月23日提交的美国临时专利申请No.61/162,534和2009年3月23日提交的德国专利申请No.10 2009 014 377.7的优先权，上述申请的公开以引入的方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种具有承载的中空结构元件的飞行器结构，所述承载的中空结构元件形成飞行器机身。

背景技术

图1示出了传统的具有飞行器机身11的飞行器10。这种飞行器机身11通常包括结构元件，所述结构元件包含纵向框架、横向框架和横向梁。这些结构元件形成圆筒形格栅结构，所述圆筒形格栅结构由飞行器的外部蒙皮包覆。

图2示出了这种用于飞行器机身结构的传统结构设计。此处，纵向框架12在飞行器的纵向方向上基本上平行并且间隔开一定距离地延伸。横向框架13横向于飞行器的纵向方向延伸，从而设定飞行器机身的横截面(圆筒形)形状并与纵向框架12基本上成直角相交。由纵向框架12和横向框架13构成的格栅结构通过飞行器14的外部蒙皮包覆。用于窗15的开口或者例如用于门、紧急出口等的其它开口设置在两个相邻的横向框架13之间。空气通道16——其将用于对飞行器客舱中的空气进行调节的空气从空气调节系统(未示出)输送到客舱中——在横向框架13与窗开口15之间延伸，并且基本上平行于横向框架13。

图3示出了在窗开口的区域中的俯视截面图。显然，窗开口15从机身17的外部蒙皮类似于漏斗地扩展至飞行器客舱的内部镶板14。第一窗18首先在外侧上设置在窗开口15中，其中该第一窗18后面有第二窗20，在两者之间存在特定的通风区域19。该第二窗20后面有内部窗21、并以较大的通风间隙分隔开。空气通道16布置在漏斗状窗开口15的任一侧上。从上方观察，这些空气通道16分别位于横向框架13与窗开口15之间。

发明内容

本发明的目的是建立用于飞行器结构的有利的替代。

权利要求1的技术主题涉及一种飞行器结构。

本发明的有利的进一步发展将从独立权利要求和下面的描述中变得显而易见。

本发明的一个示例性实施方式提供了一种具有多个中空的承载结构元件的飞行器结构，结构元件形成飞行器机身，其中，在这些结构元件中的腔设计成用于飞行器的空气调节系统的空气通道。上面的优点在于其产生了协作效果，并且结构元件同时包括飞行器的承载主结构并且作为用于空气调节系统的空气通道。这样使得可以减小机身厚度(从飞行器的内部装饰或镶板至外部蒙皮)，由此针对特定的机身外直径产生了扩大的客舱直径。另一优点在于由此能够扩大窗，这样可以导致具有舒适氛围的更加明亮的飞行器机舱。

在该联合中，结构元件可以是纵向框架、横向框架和/或横向梁。

在本发明的另一示例性实施方式中，飞行器结构以如下方式构造，即：结构元件彼此相交并且设置在腔中的空气通道能够在交点处接合到一起。这样使得能够设计例如网络形式的完全灵活可控的空气供应系统，其跨设于飞行器机身，并且借助于设置在交点处的接头使得能够到达飞行器机身的多个区域以用于空气调节的目的。

如果空气通道借助于可启动的且可控制的致动器接合，则是有利的。

另一示例性实施方式提供了将控制阀装备在空气通道中以用于控制气流。因此，在每个空气通道中的气流和/或气压能够动态地平衡、调节和构造。

在另一示例性实施方式中，飞行器结构以如下的方式构造，即：使设有空气通道的结构元件形成至少部分地跨设于飞行器结构的网络。因此，通过组装包括飞行器机身的飞行器结构，已经能够得到空气通道的网络，由此消除了额外操作的需求，并且允许该空气通道网络的灵活使用。另外，通过将空气通道集成到结构元件中，对于飞行器结构可以实现切实的重量减轻。

可以通过由碳纤维制造结构元件来进一步减轻重量。

另一示例性实施方式提供了在结构元件的腔中的两个空气通道，所述两个空气通道以在相反的方向上运送空气的方式构造。因此，可以提供用于空气调节目的的甚至更加灵活的空气通道网络。

另一示例性实施方式提供了一种具有根据上面和下面的示例性实施方式中的一个所述的飞行器结构的飞行器。这种飞行器的优点在于其与其它飞行器相比呈现较低的自重，这样进而使得能够增加要输送的有效负载。这样使得飞行器可以以对于飞行器营运人来说更加经济的方式进行制造。

下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式。

附图说明

图1示出了具有包括主要结构元件的飞行器机身的飞行器；

图2示出了传统的飞行器结构设计；

图3示出了在窗开口的区域中的俯视横截面图；

图4a示出了根据本发明的示例性实施方式的在纵向框架与横向框架之间的交点；

图4b示出了沿图4a中指示的线A-A的横截面图；

图5示出了根据本发明的示例性实施方式的窗区域中的俯视横截面图；

图6a-图6d示出了根据本发明的示例性实施方式的在横向框架与纵向框架之间的交点；

图7示出了根据本发明的示例性实施方式的在横向框架、纵向框架和横向梁之间的交点；以及

图8示出了根据本发明的示例性实施方式的具有集成空气通道的飞行器机身的一部分。

具体实施方式

图4a示出了在纵向框架100与横向框架101之间的交点。如已参照图2所述，纵向框架100在飞行器的纵向方向上延伸，而横向框架101与纵向框架100基本上成直角延伸。这些横向框架101基本上设定机身横截面的外部形状，绕飞行器10的纵向轴线弯曲。横向梁102横向于飞行器的纵向方向并且水平地(相对于在地面上的飞行器)延伸，并且例如能够提供机舱地板或货舱地板。在飞行器构造中，多个纵向框架100通常在飞行器的纵向方向上彼此平行地延伸。这些结构元件100、101和102能够由金属、金属基复合材料或复合材料——例如，利用碳纤维或玻璃纤维增强的环氧树脂——制造。这些结构元件100、101和102是所谓的主要结构元件，它们吸收作用在飞行器机身11——即，承载部件——上的力。

图4b示出了沿图4a中指示的线A-A的截面图，其中所述截面基本上垂直于横向框架101的纵向方向延伸。图4b示出了横向框架101，该横向框架101的壁吸收作用在机身上的力，并且确保飞行器机身11的稳定性。弯曲的横向框架101在横截面上基本上为具有圆角并具有中空内部的矩形。在横向框架101内部的腔包括空气通道103，该空气通道103将用于空气调节目的的空气从空气调节系统(未示出)传送到飞行器客舱(和/或货舱)中。

图5示出了根据本发明的示例性实施方式的窗开口106的区域中的俯视截面图。窗开口106基本上类似于漏斗地在机身104的外部蒙皮与机舱105的内部装饰或镶板之间延伸。窗开口106设有位于机身的外侧上并且与机身104的外部蒙皮基本上齐平的第一窗107。第二窗108位于与第一窗相邻，其中在第一窗107与第二窗108之间形成通风区域109。内部窗110布置在内部——即，朝向客舱，其中在第二窗108与内部窗110之间设置通风区域。根据本发明的具有结合于其中的空气引导部103的横向框架101在窗开口106的任一侧上延伸。此处，空气引导部103能够以如下的方式设计，即：横向框架101的壁运送空气，如在图5的右侧上绘制的横向框架101所提供。另外，空气引导部103能够设计成具有它们自身的壁，从而使得在横向框架101的腔内部还可以提供多个空气引导部103，如关于在图5的左侧上绘制的横向框架101的情况。这种空气引导部103能够以如下的方式构造，即：例如，在横向框架101的内部设置两个管状的空气引导部103，其中两个空气引导部103中的一个在一个方向上运送空气，而两个空气引导部103中的另一个在相反的方向上运送空气。上述构型还能够设置在门或紧急出口附近，即，窗开口106也可以是用于门或紧急出口的开口。

在另一有利的进一步发展中，结构元件100、101和102的材料能够使特别是光学线路、以及电气线路112嵌入。可替代地，这些线路也能够布置在结构元件上并且与结构元件刚性地相连。这样产生另一功能性优点，因此使结构元件除了它们的承载功能以外还承担运送空气和传输——即，传递动力、数据等——的功能。因为随着机身结构的完成已经实现了这些功能，所以这样可以减少在飞行器的组装期间所需的工作阶段。

图6a至图6d示出了示意性描绘的致动器的不同位置，所述致动器布置在纵向框架100与横向框架101之间的交点处。此处，致动器111示意性地描绘为两个枢转挡板，所述枢转挡板的位置使得可以根据需要将来自于布置在一个横向框架101中的空气通道103的气流113转向到设置在纵向框架100中的空气通道103中，或者反之亦然。转向的气流由图6a至图6d中的箭头113指示。但是，另一选择可以是以如下的方式排列致动器111，即：不进行转向，并且气流在交点处继续在相应的纵向框架100或横向框架101中流动。就系统的控制性而言，理想的是在纵向框架100与横向框架101之间的每个交点均设有这种致动器111，但是实际上必须在飞行器的控制性与其可接受的自重之间找到折衷，因为飞行器的自重随着每个致动器而增大。例如，此处，翼阀能够作为致动器111。

图7示出了根据本发明的示例性实施方式的在横向框架101、纵向框架100和横向梁102之间的交点。致动器114能够在这种交点处设置在相应的空气通道103中，并且也设计成翼阀。致动器114能够将来自于横向梁102的气流转向至横向框架101或纵向框架100，或者反之亦然。致动器114能够将来自于纵向框架100的气流进一步转向至横向框架101或横向梁102，或者反之亦然。

图8示出了根据本发明的示例性实施方式的具有集成空气通道103的飞行器机身11的一部分。如从该描绘中显然地，纵向框架100、横向框架101和横向梁102形成了限定飞行器机身的形状的格栅结构。此处，空气通道103集成到如本发明中描述的全部结构元件100、101和102中。在这些结构元件100、101和102之间的多个或全部交点处结合致动器111或114，出于清楚的目的而不再绘出。在空气通道103中还设置可变控制阀115，其中出于清楚的原因，在图8中仅示意性地指示单个控制阀115。该控制阀115控制相应的空气通道103的过流断面，并且用来控制在相应的空气通道103中的气流和/或气压。一个或多个这种控制阀115优选地设置在每个纵向框架110、每个横向框架101和每个横向梁102中，并且优选地设置在将空气供应到相应的空气通道103的位置处、或者正好在交点之后。对于控制阀115，事实上也必须在控制性和飞行器重量优化之间找到折衷。控制阀115优选地为文丘里阀(Venturi vlave)，其位于空气通道103的横截面中。因此，致动器111和114用来控制气流如何被运送以及气流是否能均匀地流过空气通道，而控制阀115用来设定在相应的空气通道103中的流量。这些致动器/控制阀的功能也能够进行结合，使得可以在结构元件100、101、102的交点处提供结合上述功能的控制元件。

因此，所述示例性实施方式理想地构成网络，该网络包括集成到结构元件100、101、102中的空气通道103并跨设于整个客舱，该网络能够借助于与致动器111、114和控制阀115联接的控制单元而针对用户技术要求来编程和构造。因此，能够通过变化地启动致动器111、114和控制阀115来改变和调节客舱中的空气调节和气流分配，而无需任何改装工作。这样关于改变客舱的构型(改变座椅间距，厨房、卫生间改变布局等)是特别有利的。假如这种构型变化，在正确地对控制单元编程的情况下能够通过按压按钮来使空气调节和空气分配便利地适合该新构型。

应当指出，参照上面的示例性实施方式或构型中的一个描述的特征也可以用于与上述其它的示例性实施方式中的其它特征进行结合。权利要求中的附图标记不应视作是对保护范围的限制。“一个”或者“一种”不排除多个的情况并且术语“包括”不排除其它的元件或步骤。

Claims (8)

1.一种具有中空的承载结构元件(100、101、102)的飞行器结构，所述结构元件(100、101、102)形成飞行器机身(11)，其中，所述结构元件包括腔，所述腔设计成用于所述飞行器(10)的空气调节系统的空气通道(103)；

其中，所述结构元件(100、101、102)彼此相交，并且设置在所述腔中的所述空气通道(103)在交点处接合到一起，从而提供空气供应系统。

2.如权利要求1所述的飞行器结构，其中，所述结构元件(100、101、102)是纵向框架、横向框架和／或横向梁。

3.如权利要求1或2所述的飞行器结构，其中，所述空气通道(103)借助于能够启动的致动器(111)相连。

4.如权利要求1或2所述的飞行器结构，其中，控制阀(115)设置在所述空气通道(103)中以用于控制气流。

5.如权利要求1或2所述的飞行器结构，其中，设有所述空气通道(103)的所述结构元件(100、101、102)形成至少部分地跨设于所述飞行器结构的网络。

6.如权利要求1或2所述的飞行器结构，其中，所述结构元件(100、101、102)由碳纤维构成。

7.如权利要求1或2所述的飞行器结构，其中，两个空气通道(103)设置在所述结构元件(100、101、102)的所述腔中，并且以在相反的方向上运送空气的方式构造。

8.一种具有如前述权利要求中任一项所述的飞行器结构的飞行器(10)。