CN102910283A - 负荷接口、特别是用于嵌入式飞行器机门的负荷接口 - Google Patents
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Abstract
一种负荷接口（1）、特别是飞行器结构的负荷接口（1），该负荷接口具有边框（13）、外蒙皮（15）和梁（14）。负荷传递凸缘（11）设计成传递横向力、周向力和/或纵向力，设有用于使负荷分布在边框（13）、外蒙皮（15）和梁（14）内的至少三个凸缘（18,19,20）。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将集中负荷引入格栅加强的壳体状纤维增强复合结构的接口，特别是用于具有权利要求1前序部分特征的插入式飞行器机门的负荷接口。
背景技术
具体地，飞机机门的门配件用于将负荷从机门传递到飞机机身。所谓门配件是典型飞机机门的主要结构的一部分。在飞行状况下，内部压力作用于飞机机门，且所述内部压力导致在飞机机门与机身侧之间的对应接触位置处的横向负荷是集中且显著的负荷。由于摩擦和倾斜的机门止挡件产生与接触位置上的所述横向负荷垂直的附加负荷。因此，在门配件处，特别是在负荷引入接触位置处存在集中的多轴载荷状态，且所述集中的多轴载荷状态需要传递到飞机机门的基础结构。
文献DE 102006054431 A1公开了一种用于将机门和翼片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。这种现有技术是有效的，但不提供抵抗受负荷最大的门止挡件处的过应力的足够安全裕度。此外，所述现有技术集中在纯横向负荷，而在任何实际的飞行器应用场合中出现的沿周向和纵向的负荷不能充分传递到下置的复合结构内。
文献US 2010294888 A1公开一种面板，该面板沿其横向侧部包括多个保持件，这些保持件意在面板的关闭位置与位于此面板框架结构上的对应保持件配合。面板包括至少一根梁，该梁的纵向端部具有形成于梁端面内的槽，该槽位于用于将保持件直接安装在此梁上的合适位置。保持件包括保持部和由基座构成的安装部，该安装部与保持部形成一体。安装部和槽成形为使安装部紧密地配合到槽内，且安装部通过特别是螺母和螺栓的紧固构件紧固到梁，这些紧固构件大致垂直于梁的基本方向定位。US 2010294888 A1仅考虑由于加压作用而产生的力。
发明内容
本发明的目的是提供一种负荷接口、特别是用于插入式飞行器机门的负荷接口，为了接纳多轴集中负荷而优化该负荷接口。
解决方案设有负荷接口、特别是用于插入式飞行器机门的负荷接口，如具有权利要求1所述特征。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基础结构、特别是加强的壳体状基础结构，该基础结构包括梁、边框部件和壳体状外蒙皮，所述梁、边框部件和壳体状外蒙皮较佳由纤维增强塑料制成，所述边框适应于所述梁和所述外蒙皮。所述梁相对于所述外蒙皮和所述边框状部件成角度，且所述外蒙皮相对于所述边框状部件成角度。负荷传递凸缘适应于并安装于所述边框状部件、所述梁和所述外蒙皮。所述负荷传递凸缘设计成传递横向力和由所述横向力的所述传递所造成的弯曲力矩。所述负荷传递凸缘还设计成传递周向/纵向力和由所述横向力的所述传递造成的扭转/弯曲力矩。所述负荷传递凸缘设有至少三个凸缘。所述边框部件设有与负荷传递凸缘的所述三个凸缘的边框凸缘相互作用的边框传递部段。所述梁设有与所述负荷传递凸缘的所述三个凸缘的至少一个梁腹凸缘相互作用的至少一个梁腹传递部段，而所述外蒙皮设有与所述负荷传递凸缘的所述三个凸缘的外蒙皮凸缘相互作用的外蒙皮传递部段。本发明的负荷接口允许通过将拉伸和扭转载荷引入外蒙皮并将平面内的载荷传递到梁和边框内将来自例如金属门配件的集中负荷传递到飞机插入式机门结构，该机门结构由壳体状外蒙皮和格栅状弯曲梁结构的边框构成。本发明的负荷接口使多轴集中负荷尽可能多地分布在诸如所述外蒙皮的多个元件中，这些元件是根据现有技术还未用于承载来自门止挡件的任何负荷的结构部件。本发明的负荷接口允许容易地接近和更换所述负荷传递凸缘。由于通过平面内的作用而引入负荷，可以移除用于现有技术(C)FRP（（碳）纤维强化塑料）飞机机门设计的金属悬架结构和支架或者将其减少到最少程度，从而致使制造步骤、时间、成本和结构重量的减少。此外，由于沿周向和纵向的力产生的任何转矩和/或弯曲力矩将自动地通过引入边框内的平面内负荷和引入外蒙皮内的拉伸、挤压和扭转负荷的相反作用来补偿，这些转矩和/或弯曲力倾向于使本发明的负荷接口相对于其基础结构和凸缘扭转。与目前的门配件设计类似地，能通过由金属简单地机加工或锻造或者通过碳纤维增强的塑料注模来生产本发明的负荷配件。
根据本发明的较佳实施例，所述梁朝向外蒙皮倾斜和/或所述边框朝向外蒙皮和梁倾斜，而为了更多构造方面的可能性，弯曲梁相对于边框倾斜小于90°，较佳地为约45°。
根据本发明的另一较佳实施例，梁包括与至少一个梁腹凸缘、较佳是两个梁腹凸缘相互作用的两个梁腹传递部段，所述两个梁腹传递部段彼此平行。
根据本发明的另一较佳实施例，梁包括至少一个单个搭接剪切接头。
根据本发明的又一较佳实施例，边框设有至少一个通道，该通道用于所述负荷传递凸缘的朝向梁腹传递部段的至少一个梁腹凸缘。
根据本发明的另一较佳实施例，所述负荷传递凸缘的刚度可针对基础结构部件内期望的负荷分布来调节。
根据本发明的另一较佳实施例，用于从结构构件传递的集中负荷/将集中负荷传递到结构构件内的负荷接口应用于飞机机门和舱门、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、飞机机舱底板格栅、车体工件和其它加强的壳体状结构。
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，
图3示出根据本发明的负荷接口的另一多方位图，以及
图4示出根据本发明的负荷接口的又一多方位图。
具体实施方式
根据图1，负荷接口1包括机门侧负荷传递凸缘11，即，门止挡件，该负荷传递凸缘由飞行器结构（未示出）的机身侧负荷传递凸缘12、即机身止挡件上的接触位置16可拆卸地支承。负荷传递凸缘11借助螺栓/螺钉安装到具有圆柱形或球形外蒙皮15的插入式飞行器机门的基础结构10上。在飞行器机门关闭时和/或由于机身变形以及在飞行中当内部压力使飞行器机门偏置抵靠机身止挡件12上的任一对应接触位置16时，横向的集中负荷经由负荷传递凸缘11传递到飞行器机门。周向和/或纵向的集中负荷由于螺纹装置5与机身止挡件12之间的摩擦以及由于配件相对于外蒙皮倾斜而经由负荷传递凸缘11传递到飞行器机门内，因此，横向、周向和/或纵向集中负荷形成多轴负荷。由加压的机身上关闭的飞行器机门而造成的横向集中负荷产生弯曲力矩，而由于摩擦造成的周向和/或纵向集中负荷产生飞行器机门的基础结构10处的扭转力矩。
螺纹装置5设置在所述负荷传递凸缘11内，而负荷传递凸缘11相对于所述接触位置16的距离可通过螺纹装置5来调节。所述距离可通过使所述螺纹装置5相对于负荷传递凸缘11转动来调节成相对于外蒙皮15垂直。
边框13设有用于将所述负荷传递凸缘11的两个梁腹凸缘19引向梁14的两个梁腹传递部段3的两个通道7，所述梁腹传递部段3在梁14的相对两侧上基本上彼此平行。
负荷传递凸缘11包括彼此成约90°的三个连结的凸缘18、19、20。三个凸缘18、19、20都设有孔，以允许负荷传递凸缘11借助螺栓、铆钉或对应的紧固件（未示出）固定到边框13、梁14和外蒙皮15。负荷传递凸缘11由金属或复合材料制成。
边框13相对于外蒙皮15和梁14成约90°。边框13、外蒙皮15和梁14由纤维复合材料制成，其中纤维沿它们对应的传递部段2、3、4的方向。边框13附连于外蒙皮15和梁14，而外蒙皮15安装到梁14上。
通过从边框13、外蒙皮15和梁14简单地松开固定螺栓/螺钉来更换负荷传递凸缘11。
根据图2，对应的特征参照图1来标识。作用于负荷传递凸缘11的集中横向力将经由负荷传递凸缘11的边框凸缘18传递到边框13的边框传递部段2内。通过负荷传递凸缘11传递的任何弯曲力矩借助两个梁腹凸缘19引入梁14的梁腹传递部段3内，所述梁14与平面内的载荷相互作用。至所述横向力的相当大部分的负荷垂直地用作于外蒙皮15的外蒙皮传递部段4。来自横向力的载荷的仅一部分将作为剪切载荷引入边框13，这不会引起边框13的最危险的边框弯曲部分6内的分层/展开。至支承（基础）结构，即边框13、梁14和外蒙皮15的负荷分布可通过调节负荷传递凸缘11的三个凸缘18、19、20的任一个的相应刚度来调节。
根据图3，对应的特征参照图1和2来标识。作用于负荷传递凸缘11的周向力分别借助平面内的载荷而将经由负荷传递凸缘11的边框凸缘18传递到边框13的边框传递部段2内并传递到外蒙皮15的外蒙皮传递部段4内。至所述周向力的负荷的所得弯曲力矩起到相对于边框13、平面外的拉伸/挤压力偶的作用。至所述周向力的负荷的所得扭转力矩起到与外蒙皮15的外蒙皮传递部段4垂直的拉伸/挤压力偶的作用。
根据图4，对应的特征参照图1至3来标识。作用于负荷传递凸缘11的纵向力将通过在外蒙皮15内借助平面内的载荷的挤压或拉伸而传递到边框13内，并借助平面内的载荷经由两个梁腹凸缘19传递到梁14的梁腹传递部段3内。纵向力的任何所得力矩将通过挤压/拉伸传递到边框13并通过拉伸/挤压力传递到外蒙皮15内。
| 标记列表 | 备注 | ||
| 1 | 负荷接口 | 包括图1中的部件2-20 | |
| 2 | 边框传递部段 | 13的一部分 | |
| 3 | 梁腹传递部段 | 14的一部分 | |
| 4 | 外蒙皮传递部段 | 15的一部分 | |
| 5 | 螺纹装置 | ||
| 6 | 边框弯曲部分 | 13的一部分 | |
| 7 | 通道 | 13的一部分 | |
| 10 | 基础结构 | 包括部件13、14、15 | |
| 11 | 门侧负荷传递凸缘 | ||
| 12 | 机舱侧负荷传递凸缘 | 未示出 | |
| 13 | 边框 | 10的一部分 | |
| 14 | 梁 | 10的一部分 | |
| 15 | 外蒙皮 | 10的一部分 | |
| 16 | 接触位点 | 11的一部分 | |
| 18 | 边框凸缘 | 负荷传递凸缘的一部分 | |
| 19 | 梁腹凸缘 | 负荷传递凸缘的一部分 | |
| 20 | 外蒙皮凸缘 | 负荷传递凸缘的一部分 |
Claims (9)
1.一种负荷接口（1）、特别是飞行器结构的负荷接口（1），所述负荷接口包括
-基础结构、特别是加强的壳体状基础结构，所述基础结构包括梁（14）、边框部件（13）和壳体状外蒙皮（15），所述梁（14）、边框部件（13）和壳体状外蒙皮（15）较佳地由纤维增强塑料制成，所述边框（13）适应于并连接于所述梁（14）和所述外蒙皮（15），以及
-负荷传递凸缘（11），所述负荷传递凸缘适应于并安装于所述梁腹（14），
其特征在于：
-所述负荷传递凸缘（11）设计成传递所述负荷传递凸缘（11）内的横向力以及由于传递所述横向力而产生的弯曲力矩和/或设计成传递所述负荷传递凸缘（11）内的周向力和/或纵向力以及由于传递所述周向力和/或纵向力而产生的扭转/弯曲力矩，
-所述负荷传递凸缘（11）设有至少三个成角度的凸缘（18,19,20），
-所述边框（13）设有与所述负荷传递凸缘（11）的所述三个凸缘（18,19,20）的边框凸缘（18）相互作用的边框传递部段（2），
-所述梁（14）设有与所述负荷传递凸缘（11）的所述三个凸缘（18,19,20）的至少一个梁腹凸缘（19）相互作用的至少一个梁腹传递部段（3），以及
-所述边框（15）设有与所述负荷传递凸缘（11）的所述三个凸缘（18,19,20）的外蒙片凸缘（20）相互作用的外蒙皮传递部段（4）。
2.如权利要求1所述的负荷接口（1），
其特征在于，所述梁（14）相对于所述外蒙皮（15）和所述边框（13）垂直，且所述负荷传递凸缘（11）的所述三个凸缘（18,19,20）基本上彼此垂直并且所述传递部段（2,3,4）中的每个传递部段彼此垂直。
3.如权利要求1所述的负荷接口（1），
其特征在于，所述梁（14）朝向所述外蒙皮（15）倾斜和/或所述边框（13）朝向所述外蒙皮（15）和所述梁（14）倾斜，而所述梁（14）相对于所述边框（13）倾斜小于90°，较佳是约45°。
4.如权利要求1所述的负荷接口（1），
其特征在于，所述梁（14）包括与所述负荷传递凸缘（11）的至少一个成角度的梁腹凸缘（19）、较佳是两个梁腹凸缘（19）相互作用的两个梁腹传递部段（3），所述两个梁腹传递部段（3）基本上彼此平行。
5.如权利要求1所述的负荷接口（1），
其特征在于，所述边框（13）设有用于所述负荷传递凸缘（11）的所述至少一个第二凸缘（19）的至少一个通道（7）。
6.如权利要求1所述的负荷接口（1），
其特征在于，所述梁（14）包括所述负荷传递凸缘（11）的所述梁腹凸缘（19）内的至少一个单个搭接剪切接头。
7.如权利要求1所述的负荷接口（1），
其特征在于，能通过调节所述凸缘（18,19,20）中的任一个凸缘的对应刚度来调节所述负荷传递凸缘（11）的刚度。
8.如权利要求1所述的负荷接口（1），
其特征在于，所述负荷接口的几何形状在组装时是自调节的。
9.一种根据前述权利要求的任一项的负荷接口（1）的应用，用于将显著的负荷引入纤维复合结构构件/从纤维复合结构构件引出显著的负荷，所述纤维复合结构构件诸如是飞机机门和舱门、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、飞机机舱底板格栅、车体工件和其它加强的壳体状结构。
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