CN102910282B - 负荷接口、特别是飞行器结构的负荷接口及其应用 - Google Patents

Abstract

负荷接口（1）、特别是飞行器结构的负荷接口，该负荷接口具有较佳地都由纤维增强塑料制成的边缘构件（6）和基础结构。负荷传递凸缘（2）适应于并安装于所述边缘构件（6）以将弯曲力矩传递到基础结构内。所述负荷传递凸缘（2）设有两个成角度的上传递平面（8）和下传递平面（9）。所述边缘构件（6）设有两个成角度的边缘构件上和/或下传递平面（10，11）。两个成角度的上传递平面和下传递平面（8，9）以及两个成角度的边缘构件上和下传递平面（10，11）成对地基本平行并分别相对于彼此定向成约90°的角度。本发明还涉及这种负荷接口（1）的应用。

Description

负荷接口、特别是飞行器结构的负荷接口及其应用

技术领域

本发明涉及一种负荷接口、特别是具有权利要求1的前序部分特征的飞行器结构的负荷接口，以及涉及具有权利要求8的前序部分特征的所述负荷接口的应用。

背景技术

飞机机门的门配件用于将机门安装到飞机机身上，在飞行状况下，机门处于锁定配合形式。在这些状况下，内部压力作用于门结构，且所述内部压力造成在机门与机身之间的对应接触位置处的集中且显著的负载，这些负载部分地在径向作用于飞机机身、部分地沿周向作用于机身。所述门配件是典型的飞机机门的主要结构的一部分。来自机门的集中且显著的负载的任何传递都导致门配件处的多轴负载状态。

文献US5667169 A公开一种用于客机的机门系统，该机门系统具有在门扇和门框之间操作的支承和引导装置以及设置在支承和引导装置与门扇之间的提升装置。提升装置使门扇在关闭运动结束时横向于引导装置的运动路径而进入完全关闭位置，同时与门框固定的接纳元件形成锁定配合，而在打开操作开始时，使门扇沿相反的提升方向脱离与形成的锁定配合。考虑到负荷传递的原理，不提出将门配件连接到基础结构的任何具体细节。

文献US 6378806 B1公开一种用于处于压力下的封闭空间、诸如飞行器机舱的机门。冗余的门止挡件固定到门边缘，并与固定到飞行器本体的门框上的冗余门框止挡件协作。成对地设置门止挡件和门框止挡件。直接凸缘连接到边缘构件的门配件适于具有各向同性材料特性的金属结构。在纤维复合材料的基础结构的情况下，如果没有任何金属悬架和/或支架作为备用的话，垂直于所述现有技术的边缘构件的层叠平面引入的任何较大装配负载都将可能发生问题。

文献FR 2947241 A1公开一种机门的门框，门框设置在由蒙皮构成的飞行器机身上的门洞处，所述门框包括将两个垂直的子结构连接起来的上纵向加强部和下纵向加强部，它们设置在门洞的两侧上，在该处设置有至少一个邻接部以传递由机门施加的径向力，其特点是，每个垂直子结构包括由复合材料制成并相互连接起来以形成闭合且中空廓形的至少三个壁，从而获得壳体式结构。

文献DE 102006054431 A1公开了一种联接至机身蒙皮的、具有例如是桁条和隔壁的增强元件的结构，以及一体或部分一体地设计并包括面向机身蒙皮的连接表面的门围结构。连接表面可与机身蒙皮的支承表面连接。门围结构具有沿机身结构的周向分开设置的门围框，该门围框可在门开孔部的中心部分的区域内连接。

文献DE 102006054431 A1公开一种用于将机门和翼板安装到飞行器的机身结构和/或机翼结构的门配件，该飞行器具有保持用于机门或翼板的支承元件的保持部件以及用于固定到机门结构或机翼结构的凸缘，门保持件和凸缘形成为呈平坦表面的板状部件形式的单个部件。通常作用于门配件的任何转矩不能通过这种类型的部件来良好地进行补偿。

发明内容

本发明的目的是提供负荷接口，特别是飞行器结构的负荷接口，该负荷接口适于将集中且显著的负载平稳地传递到由纤维增强塑料制成的基础结构内或传递到该结构之外，并提供所述负荷接口的应用。

技术方案是提供负荷接口、特别是具有权利要求1的特征的飞行器结构的负荷接口，以及涉及具有权利要求8的特征的所述负荷接口的应用。借助从属权利要求来表明本发明的较佳实施例。

根据本发明，负荷接口、特别是飞行器结构的负荷接口包括较佳地都由纤维增强塑料制成的边缘构件和基础结构。基础结构特别是包括至少一根梁的格栅状基底结构。边缘构件适应于基础结构。

负荷接口还包括适应于并安装于所述边缘构件的负荷传递凸缘，所述负荷传递凸缘设计成将负荷传递到基础结构内，即，负载是由内部压力产生的横向负载和/或由机门和机舱的接触位置之间的摩擦运动产生的周向负载以及由所述负载产生的弯曲力矩和/或扭转力矩。所述边缘构件形成有至少一个成角度的平面，而所述负荷传递凸缘形成有两个成角度的平面，所述边缘构件的对应成角度的传递平面与所述负荷传递凸缘的所述平面基本平行。所述负荷传递凸缘的所述两个平面定向成彼此成约90°的角度。具有所述至少一根梁的格栅状基础结构定向成相对于所述边缘构件成较佳90°的角度。

本发明的负荷接口允许将集中且显著的负载从例如飞行器的门结构通过负荷传递凸缘传递到飞行器的机身，因而，所述横向负载和由所述横向负载在所述边缘构件与所述负荷传递凸缘的交接部处产生的任何弯曲力矩大部分变成平面内的表层负载，由此避免边缘构件和/或任何附加构件的材料的过应力。本发明的负荷接口是用于确保多轴负载状态的可持续负荷传递的合适设计。本发明的负荷接口通过挤压、增大的剪切力和将弯曲力矩直接引入梁凸缘来提供至纤维复合材料的格栅状基础结构内的负荷传递/引入。本发明的负荷接口确保—除了平面内的表层负载之外—所传递的负载的相当一部分将通过挤压加载而引入纤维复合材料的格栅状基础结构内，这与通过横向于构件的对应纵轴线的、由纤维增强塑料制成的基础结构和边缘构件的拉伸加载的负荷传递相比是较佳的。此外，本发明的负荷接口改善了负载引入，结果增大了剪切负载的比例，所述剪切负载对于将负荷传递至本发明的格栅状纤维复合结构内负荷传递也是较佳的方式。本发明的负荷接口通过将负荷传递凸缘安装到边缘构件来允许负荷传递凸缘的良好可接近性和良好的可更换性并通过两个对应成角度的平面来允许改进的转矩补偿。

根据本发明的较佳实施例，所述边缘构件设有两个成角度的传递平面，所述两个成角度的传递平面一体地和成对地基本平行于负荷传递凸缘的所述两个成角度的平面，以改善负荷传递。

根据本发明的又一较佳实施例，格栅状基础结构包括具有主平面（腹板）以及上带和下带的至少一根梁，而对应的带平面相对于所述主平面大致成直角。来自负荷传递凸缘的弯曲力矩通过较佳地将力矩引导到梁的所述上带和所述下带的所述带平面内来沿部件的纵轴线补偿。由于借助本发明的负荷接口将负载直接引入梁凸缘，呈纤维复合结构的负荷接口的现有技术设计所用的金属悬架结构和支架能被移除或减少到允许减少制造步骤、时间、成本和结构重量，同时保持稳定性和强度的最小程度。

根据本发明的另一较佳实施例，所述至少一根梁由纤维增强塑料制成，主纤维方向位于所述至少一根梁的所述主平面内，所述上带和下带由纤维增强塑料制成，对应的主纤维方向位于对应的带平面内，以提高剪切刚度和强度。

根据本发明的另一较佳实施例，负荷传递凸缘通过诸如螺栓、铆钉、紧固件等等固定元件连接到梁的下带，而下带朝向负荷传递凸缘翘曲。施加于负荷传递凸缘的集中且显著的负载的多个部分通过挤压传递到格栅状部件内，以改善纤维复合物制成的梁内的吸收，从而允许对于残余负载使用诸如螺栓、铆钉、紧固件等的固定元件。

根据本发明的另一较佳实施例，负荷传递凸缘直接连接到梁的所述上带和下带，而由纤维复合物制成的上带和下带都包括朝向负荷传递渐缩或翘曲的端部段。根据本发明的此实施例，施加于负荷传递凸缘的任何弯曲力矩将通过梁的上带和下带内的剪切力直接引入。

根据本发明的另一较佳实施例，设有较佳由纤维增强塑料制成的外蒙皮，而所述外蒙皮和所述边缘构件适应于所述梁。

本发明的负荷接口的另一优点是围绕梁的轴线的、施加于负荷传递凸缘的任何转矩将通过由纤维复合物制成的边缘构件内的剪切力来部分地反作用，该负荷接口具有直接连接到边缘构件的两个成角度平面的负荷传递凸缘。

根据本发明的较佳实施例，负荷接口可应用于将显著的负载引入纤维复合结构构件/由纤维复合结构构件反作用，这种结构构件诸如是飞机机门或舱门、像机舱侧门框的飞机门围结构、直升机机身或直升机结构部件、飞机机舱地板格栅、车体工件和其它格栅状结构。

附图简述

将参照下述说明和附图来描述本发明的较佳实施例。

图1示出根据本发明的负荷接口的多方位图，

图2示出根据本发明的负荷接口的侧视图，以及

图3示出根据本发明的负荷接口的又一实施例的剖视图。

具体实施方式

根据图1，负荷接口1包括负荷传递凸缘2，该负荷传递凸缘由飞行器结构（未示出）的机身侧凸缘3可拆卸地支承。负荷传递凸缘2安装到飞行器机门4，该机门具有大体平坦或略弯曲的壳体型蒙皮5和边缘构件6。在飞行过程中，当内部压力使飞行器机门4偏置抵靠机身上的任一对应的接触位置3时，横向负载从飞行器机门4经由坚实的负荷传递凸缘2进行传递。负荷传递凸缘2内的负载也由飞行器机门4与机身的连接位置之间的摩擦产生，所述摩擦产生的负载相对于所述在先提及的横向负载成直角。通过坚实的负荷传递凸缘2来传递所述多轴负载造成由于内部压力产生的弯曲力矩和由于传递凸缘2与边缘构件6的交接部1处的摩擦负载产生的扭转力矩。

螺纹装置7设置成调节所述负荷传递凸缘2相对于机身3上的所述接触位置的距离，通过使所述螺纹装置7相对于所述负荷传递凸缘2转动，所述距离可调节成相对于蒙皮5成直角。

负荷传递凸缘2包括彼此成约90°角度的上传递平面8和下传递平面9。上传递平面8和下传递平面9都设有孔以允许藉由螺栓、铆钉或对应的紧固件（未示出）来固定负荷传递凸缘2。负荷传递凸缘2借助藉由上传递平面8和下传递平面9的接触位置之间的拉索来加强。负荷传递凸缘2由金属或复合材料制成。

边缘构件的上传递平面10和边缘构件的下传递平面11彼此成约90°的角度。边缘构件6由纤维复合材料制成。边缘构件6藉由边缘构件的上传递平面10和边缘构件的下传递平面11附连到内格栅状结构的两个下置的上和下端部段12、13（参见图2），该内格栅状结构具有至少一根梁14。两个下置的上和下端部段12、13对应于边缘构件的上传递平面10和边缘构件的下传递平面11倾斜，以使边缘构件6由基础结构来平坦支承。内梁14设有上带15和下带16，所述带15、16朝向下置的上和下端部段12、13渐缩或翘曲。边缘构件6从边缘构件的下传递平面11伸出，边缘构件的下轮廓17附连于外蒙皮4。内梁14及其上带和下带15、16由纤维复合材料制成，该纤维复合材料具有沿对应带平面定向的纤维。

下置的上和下端部段12、13朝向外蒙皮5的角度较佳为45°(135°)。

根据图2，对应的特征参照图1来标记。上带15和下带16朝向具有下置的上和下端部段12、13的上传递平面8和下传递平面9渐缩或翘曲。作用于负荷传递凸缘2的任何横向负载将经由负荷传递凸缘2的上传递平面8和下传递平面9来传递到边缘构件6的边缘构件上传递平面10和边缘构件下传递平面11内，并且尤其是因锥形凸缘产生的增大剪切力而传递到梁14的下置的上和下端部段12、13。横向负载的相当一部分将作为挤压负载而引入下传递平面9和下带16的下置下端部段13。

由负荷传递凸缘2产生的任何转矩将通过边缘构件6的边缘构件上传递平面10和边缘构件下传递平面11内相反作用的剪切力而抵消。

根据图3，对应的特征参照图1、2来标记。上带15和下带16朝向具有下置的上和下端部段12、13的上传递平面和下传递平面9渐缩或翘曲。作用于负荷传递凸缘2的任何横向负载将经由负荷传递凸缘2的上传递平面8和下传递平面9来传递到边缘构件6的单个传递平面18，并且尤其是由于锥形凸缘产生的增大剪切力而传递到梁14的上带15和下带16的下置上、下端部段12、13。。任何横向负载的相当一部分将作为挤压负载引入单个传递平面18和下置的下端部段13，而由负荷传递凸缘2产生的转矩将通过的边缘构件6的传递平面18内相反作用的剪切力来部分地抵消，所述边缘构件6适应于并附连于由纤维增强塑料制成的外蒙皮4。

将负荷传递凸缘2应用到金属门结构也是可设想的，并可能致使重量大幅降低。负荷接口1可应用于飞机机门或舱门、像机身侧门框的飞机门围结构、直升机机身或直升机结构部件（未示出）。

用于将集中负载引入纤维结构构件/由纤维复合结构构件反作用的基本原理还可应用于除了飞机机门之外的飞机机舱地板格栅、车体工件和其它格栅状结构之类的许多其它纤维复合产品。

Claims (8)

1.负荷接口(1),所述负荷接口是飞行器结构的负荷接口，所述负荷接口包括

-由纤维增强塑料制成的格栅状结构，所述格栅状结构包括至少一个边缘构件(6)和一根梁(14)，所述边缘构件(6)适应于所述梁(14)，以及

-负荷传递凸缘(2)，所述负荷传递凸缘适应于并安装于所述边缘构件(6)，

其特征在于：

-所述负荷传递凸缘(2)设有成角度的上传递平面(8)和成角度的下传递平面(9)以传递所述负荷传递凸缘(2)内的横向力和由传递所述横向力产生的弯曲力矩和/或传递所述负荷传递凸缘(2)内的周向和/或纵向力以及由传递所述周向和/或纵向力产生的扭转和/或弯曲力矩，

-所述边缘构件(6)设有至少一个成角度的边缘构件的下和/或上传递平面(10，11)，所述至少一个成角度的边缘构件的下和/或上传递平面(10，11，18)与所述凸缘(2)的所述成角度的上传递平面(8)或所述成角度的下传递平面(9)中的一个基本平行，且所述负荷传递凸缘(2)的所述成角度的上传递平面(8)与所述负荷传递凸缘(2)的所述成角度的下传递平面(9)相对彼此分别定向成大约90°的角度，且所述格栅状结构包括定向成相对于所述边缘构件(6)为90°角度的至少一根梁(14)。

2.如权利要求1所述的负荷接口(1)，

其特征在于，所述边缘构件(6)设有所述成角度的边缘构件下传递平面和所述成角度的边缘构件上传递平面(10，11)，所述两个成角度的边缘构件上和下传递平面(10，11)一体地并成对地基本平行于所述负荷传递凸缘(2)的所述两个成角度的上传递平面和下传递平面(8，9)。

3.如权利要求1所述的负荷接口(1)，

其特征在于，所述至少一根梁(14)包括上带(15)和下带(16)，而对应的带平面定向成相对于所述至少一根梁(14)为约90°的角度。

4.如权利要求3所述的负荷接口(1)，

其特征在于，所述至少一个梁(14)由纤维增强塑料制成，且所述上带(15)和下带(16)由纤维增强塑料制成，而对应的主纤维方向是沿所述梁的纵向延伸部的。

5.如权利要求3所述的负荷接口(1)，

其特征在于，所述负荷传递凸缘(2)通过固定元件部分地连接到所述梁(14)的所述下带(16)，所述固定元件包括螺栓、铆钉。

6.如权利要求3所述的负荷接口(1)，

其特征在于，所述负荷传递凸缘(2)通过固定元件直接连接到所述梁(14)的两个带(15，16)，且具有所述上带(15)和下带(16)的所述梁(14)包括朝向所述负荷传递凸缘(2)的所述两个成角度的上传递平面和下传递平面(8，9)渐缩或翘曲的上和下端部段(12，13)。

7.如权利要求1所述的负荷接口(1)，

其特征在于，设有由纤维增强塑料制成的外蒙皮(4)，所述外蒙皮(4)具有适应于所述梁(14)的所述边缘构件(6)。

8.如前述权利要求中任一项所述的负荷接口(1)的应用，用于将显著的负载引入纤维复合结构构件内或由纤维复合结构构件反作用，所述纤维复合结构构件包括飞机机门、像机舱侧门框的飞机门围结构、直升机结构部件、飞机机舱地板格栅、车体工件中至少之一。