CN103158854B - 飞机机头结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种飞机机头结构和具有该飞机机头结构的飞机。该飞机机头结构包括机身（1）和压力密封舱壁（7），该压力密封舱壁在其周边处固定至机身并且将机身横向地分隔成加压上区域（5）和用于容纳可收回的机头起落架的非加压下区域（6）。压力密封舱壁（7）包括加压上区域（5）的地板（9）和基本平的后面板（10），后面板在地板（9）的后边缘与机身（1）之间延伸。地板（9）和后面板（10）在侧面固定至机身。机身（1）包括外壁（2）和加强横向框架（3），外壁固定至该加强横向框架。横向加强框架（3）中的至少一些与压力密封舱壁（7）齐平，沿着加压上区域（5）的轮廓延伸，并且构成加强压力密封舱壁（7）的部件。

Description

飞机机头结构

技术领域

本发明涉及一种飞机机头结构和设有这种结构的飞机，所述飞机机头结构包括非加压区域，用于容纳可收回的机头起落架。

背景技术

在具有可收回的机头起落架的飞机中，该机头起落架通常容纳在绕一开口固定至飞机机身的箱子或起落架舱中，起落架可以通过该开口从起落架舱降下并且收回到起落架舱中。活动门在飞行构型中关闭该开口，并且当起落架降下时向下打开。

在这种传统构造中，机头起落架舱内部经受大气压力，并且因而形成飞机的加压区域内的被包围部分。机头起落架舱的壁通过框架被加强，首先是为了承受通过起落架传递的载荷，其次是为了形成压力屏障（pressure barrier）。

专利FR 2910875公开了一种飞机机头结构，其包括机身和压力密封舱壁，该压力密封舱壁在其周边处固定至所述机身并且将所述机身横向地分隔为加压区域和非加压区域，在所述非加压区域中容纳可收回的机头起落架。根据该专利FR 2910875，该舱壁是基本平面状的，并且在一侧从加压区域的地板的前边缘向上朝向机身的机头延伸，在另一侧在所述地板下方从该地板的所述前边缘向下朝向机身后方延伸。在这种布置中，容纳机头起落架的非加压区域界定在压力密封舱壁的部分、机身的侧壁和前面板之间，该前面板将该壳体从非加压的鼻部分开，所述鼻部容纳诸如雷达的电子设备。与传统构造相比，这种构造使得飞机机头结构的质量可以减小。

发明内容

本发明试图提供一种上述类型的飞机机头结构，该飞机机头结构尤其是设计简单、容易制造并且质量较小的。

为此，本发明的一个主题是飞机机头结构，其包括机身和压力密封舱壁，所述压力密封舱壁在其周边处固定至所述机身并且将所述机身横向地分隔成加压上区域和用于容纳可收回的机头起落架的非加压下区域，该结构的特征在于，所述压力密封舱壁包括所述加压上区域的地板，所述地板在侧面以压力密封方式固定至所述机身并且能形成压力屏障。因而，所述压力密封舱壁的所述地板形成压力密封舱壁的一部分，使得与其中这些部件分开的构造相比减轻了飞机机头段的结构重量。由此简化了飞机机头段结构，这在加工条件设计和组装方面是有利的，并且因此在成本方面是有利的。

根据本发明的一个可能的特征，所述压力密封舱壁包括至少一个基本平的后面板，所述后面板在所述地板的后边缘与所述机身之间延伸。这种布局使得飞机的加压区域与容纳机头起落架的非加压舱室基本通过两个平板分开，并且也有助于机头结构设计和组装的简化。

根据本发明另一个可能的特征，所述机身包括外壁和横向加强框架，所述外壁固定至所述横向加强框架。这些横向加强框架中的至少一些与所述压力密封舱壁齐平的横向加强框架的范围限制于所述加压上区域。因而减轻了飞机机头结构，这是因为位于这两个面板下方的机身的侧壁可以与地板和所述后面板齐平地装配有横向加强件，与诸如加压区域的横向框架的结构加强件相比，所述横向加强件具有较低的二次面积力矩。这之所以能够实现是因为机身的这些横向壁布用于抵抗由起落架传递的载荷，并且不经受加压的应力。

根据本发明的一个可能的特征，包括所述地板和所述后面板的部件中的至少一个具有夹层结构。这种夹层结构具有用于承受加压载荷（在地板的情况下是压缩载荷）所需的机械性能。其重量轻并且不需要结构加强件。

根据本发明另一个可能的特征，所述定位成与具有所述夹层结构部件齐平的所述横向加强框架每个都包括至少一个拱形部，所述拱形部沿着所述机身延伸并且在其端部处固定至所述部件。将拱形部的端部固定至夹层结构使得可以分散施加至该结构的载荷。

根据本发明另一个可能的特征，所述夹层结构面板包括由位于两个壁之间的蜂窝状材料构成的部件。这种夹层结构尤其是重量较轻的，对压力载荷具有良好的抵抗性，并且在地板的情况下，作为供人行走的区域具有良好的抗压强度。

根据本发明另一个可能的特征，所述侧面板包括侧凸缘，并且所述夹层结构部件的所述壁具有用于抵靠所述侧凸缘中的一个附装的边缘。

根据本发明另一个可能的特征，所述侧面板包括侧凸缘，并且所述夹层结构面板包括插入部，该插入部能接收附装至所述侧凸缘的装置。

将夹层结构部件固定至用于安装起落架的侧面板的这两种方法在设计上尤其简单，在组装时容易实施，并且使得结构具有良好的刚性。

根据本发明另一个可能的特征，包括所述地板和所述后面板的部件中的至少一个具有单层结构。这种单层结构较薄，并且因此占用较少空间，而且重量轻。

根据本发明另一个可能的特征，定位成与具有所述单层结构部件齐平的所述横向加强框架每个都包括沿着所述机身延伸的至少一个拱形部和在所述拱形部的端部之间延伸的横杆，所述单层结构部件固定至所述横杆。这种布局使得可以加强单层结构部件，从而使其具有期望的机械性能。

根据本发明另一个可能的特征，所述非加压下区域包括在所述地板下方的两个侧面板，所述侧面板用于安装所述机头起落架并且固定至所述地板。虽然经受来自起落架的载荷，但这些侧面板可以固定至地板，这是因为这些载荷至少部分地被横向加强框架抵抗，并且因此被机身抵抗。

根据本发明另一个可能的特征，所述飞机机头结构包括用于加强所述侧面板的横梁，所述横梁位于所述地板下方并且固定至所述机身。起落架支柱绕轴铰接至侧面板，所述横梁抵抗施加至所述轴的载荷的大部分并将其传递至机身，因而使得经由地板传递的载荷最小。

根据本发明又一个可能的特征，所述飞机机头结构包括定位成在所述非加压下区域中所述侧面板之间至少抵靠所述地板的保护面板。这种较薄且重量轻的单层面板有效地保护了地板和后面板的下侧免于可能分别由轮胎爆裂和飞行物撞击引起的冲击。

本发明的另一主题是一种飞机，其设有飞机机头结构，该飞机机头结构包括单独或组合考虑的一个或多个上述特征。根据本发明的结构尤其适合于单通道式飞机。

附图说明

本发明的其他特征和优点从以下参照附图仅以示例方式给出的一个实施例的说明而变得明显，其中：

图1是具有根据本发明的结构的飞机机头段的部分切除了的部分侧视图；

图2是图1中的飞机机头段结构的部分切除了的部分剖视图；

图3是根据本发明的飞机机头段结构在图1的3-3处得到的部分剖视图；和

图4和5是部分剖面中的详细视图，示出如何将起落架舱侧面板固定至图1至3中的结构的地板的两个实施例。

具体实施方式

参照图1至3，在X、Y、Z轴正交参照系中描述包括机头段1的飞机机头结构，其中轴线XX’是飞机机身的纵向中央轴线，轴线YY’是垂直于轴线XX’且穿过飞机的翼尖（未示出）的轴线，并且轴线ZZ’垂直于轴线XX’和YY’。在下文中，前、后、上、下等概念是参照所述正交参照系给出的，假定XY平面是水平的。

机头段1包括固定至机身的横向加强框架3的外壁或外皮2，所述横向加强框架彼此基本平行并且垂直于XZ平面。

机头段1在其前端包括鼻部4，该鼻部容纳例如雷达的电子设备（未示出）。

机头段1横向地分成两个区域，加压上区域5和非加压下区域6。加压上区域5和非加压下区域6通过形成压力密封屏障的横向舱壁7彼此分开。

压力密封横向舱壁7沿着轴线XX’从飞机前部向后包括前面板8、夹层结构地板9和单层结构后面板10。两块面板8和10以及地板9沿着轴线YY’横跨机头段1的整个宽度延伸，并且在侧面以压力密封方式固定至机头段。这三个部件是毗邻的，并且共同形成横跨机身整个宽度的压力屏障。

地板9平行于XY平面，这意味着当飞机在地面上时，该地板是水平的。前面板8优选地是平面状的，但作为替代方案，也可以是具有非常大的曲率半径的球面状的，并且从地板9的前边缘向上朝向机身前方延伸。后面板10优选地是平面状的，但作为替代方案，也可以是具有非常大的曲率半径的球面状的，并且平行于轴线YY’从地板9的后边缘向下朝向机身后部延伸至框架3a。框架3a是附图所示的框架3中沿着轴线XX’最靠后的一个。

后机身框架3a包括朝向底部的实心腹板11，该实心腹板在后面板10的后边缘与机身之间完成压力密封舱壁7。该机身框架3a沿着机头段1的横向轮廓延伸。

位于后框架3a前方并且与压力密封舱壁7齐平的其他横向框架3至少部分地沿着加压上区域5的横截面轮廓延伸。这些横向框架3每个都包括至少一个拱形部12，所述拱形部沿着机身1的构成加压上区域5的壁的部分延伸。

定位成与夹层结构地板9齐平的框架3的拱形部12在其两端中的每个处都具有框架脚12a，所述框架脚在地板9的与机身1相邻的边缘中的一个附近在地板9的顶部上突出。框架脚12a通过已知方式允许地板9固定至框架3，并且增大框架3与地板9之间的接触面积，以分散载荷。

定位成与单片结构后面板10齐平的框架3每个都还包括横杆13，所述横杆平行于轴线YY’并且在拱形部12的两端之间延伸。横杆13具有T形或C形横截面，以便使其可以通过传统装置固定至后面板10。横杆13形成用于单层结构后面板10的加强部件。

作为替代方案，地板9和后面板10可以都具有夹层结构或都具有单层结构，或者作为另一个替代方案，地板9可以具有单层结构并且后面板具有夹层结构。

无论如何：

在夹层结构不需要被加强的情况下，定位成与夹持结构部件齐平的框架3具有框架脚12a或固定至该部件的类似装置，并且优选地不具有横杆13；

定位成与单片结构部件齐平的框架3具有加强杆13，所述单片结构部件固定至该加强杆13。

在机头段1中拱形部12为了窗户14（例如驾驶舱玻璃）而中断并且被分成若干段的位置处，这些拱形段固定至窗框15（图1和2）。

非加压下区域6被框架16分成第一前舱室17和第二后舱室18，所述第一前舱室用于容纳诸如雷达等的电子设备，所述第二后舱室用于容纳飞机的机头起落架（未示出）。

非加压的前舱室17由鼻部4的壁、压力密封前面板8和框架16界定。框架16支承用于将后舱室18与前舱室17分开的空面板（图中未示出）。该空面板优选地具有舱口（未示出），当飞机在地面上并且起落架放下时，该舱口允许进出前舱室17。该空面板还保护前舱室17的电子设备免于被起落架抛起的任何物体损坏。

容纳机头起落架的后舱室18在前部由框架16和上述空面板界定，在顶部由地板9界定，在后部由后面板10和腹板11界定，并且在侧面由机身面板2d和2g界定（图2和3）。

容纳机头起落架的后舱室18在内部在地板9和后面板10下方设有两个侧板19，所述侧板基本平行于机身的中间平面XZ并且定位在该中间平面XZ的两侧。侧板19适于承载两对对准的轴承20和21。

后舱室18的机身侧面板2d和2g在其下部固定至框架26，该框架26界定一开口27，该开口的宽度与侧板19之间的距离基本相同。该开口27允许机头起落架进出后舱室18。

位于后框架3a附近的后轴承20用于承载铰接起落架（未示出）支撑腿（未示出）的轴。

定位成与地板9对准的轴承21用于承载铰接支柱（未示出）的轴，所述支柱控制起落架从舱室18落下和收回到舱室18中。

在后舱室18中，容纳收回的机头起落架并且适当地代表机头起落架舱28的容积或多或少界定在设有空面板的框架16、形成起落架舱顶部的后面板10和地板9、腹板11和基本与开口27的侧边缘对准的侧板19的内表面的平面（平行于XZ平面）之间。

当在侧视图中观察时，侧板19总体上具有C形，并且在上述平行于XZ平面的平面中，仅部分地占据舱室18的纵向横截面，即其顶部和后部。换言之，后舱室18的在起落架舱28的侧面与侧壁2d和2g之间的容积的其余部分中，起落架舱28是无阻碍的。这些侧板19与在传统机头起落架舱中使用的实心侧面板相比大大减轻了重量。

在非加压下区域6中，抵靠地板9的下侧容纳在侧板19之间的中间部分上装配有保护面板29，以保护地板9免于例如由轮胎爆裂导致的冲击。优选地，保护面板29由单片材料制成，其具有较薄且重量轻的优点。

保护面板29有利地通过保护面板30朝向后方延伸，该保护面板30同样在后面板10的容纳在侧板19之间的中间部分上抵靠后面板10的下侧装配。保护面板30同样有利地由单层材料制成，并且保护后面板10免于例如由飞行物体和/或轮胎爆裂引起的冲击。

侧板19在轴承21前方固定至加强横梁22，所述加强横梁在地板9下方横跨机身整个宽度平行于轴线YY’延伸，当考虑轴线XX’时，大约在沿地板9长度的中间位置处。在其端部以传统方式固定至机身1的加强横梁22能抵抗从起落架施加至侧板19的载荷并将其传递至机身。由于横梁22定位成抵靠地板9并且在地板9下方，因此横梁22起到加强该地板的作用。

侧板19在顶部处优选地使用图4和5中所示的两种方式之一或之外的方式固定至地板9。

在图4所示的方式中，夹层结构地板9由位于侧板19之间并且在侧板19两侧上的若干纵向部件9a构成。每个夹持结构纵向部件9a都包括腹板9b，该腹板9b由保持在上壁9c与下壁9d之间的细胞状蜂窝式材料构成。壁9c和9d沿着部件9a的侧边缘连接到一起，形成侧面凸缘9e。

侧板19每个都具有在顶部处的T形横截面，并且两个相邻部件9a的相对边缘9e抵靠在凸缘19a上，所述凸缘19a共同形成侧板19的T形的基部。边缘9e使用铆钉（未示出）固定至凸缘19a。

在地板9的下侧上，地板部件9a使用多个撑架23类似地固定至相邻侧板19，所述撑架23沿着该侧板19各处使用铆钉（未示出）分别固定至地板9下侧并且固定至侧板19。

在图5所示的方式中，地板9由单个夹层结构部件构成。侧板19由空心面板构成，由金属从实心加工而成，或由复合材料制成。侧板19的凸缘19a抵靠在地板9的下侧9d上。地板9在与侧板19对准的各处包括插入部24，所述插入部24具有容纳部25，该容纳部25用于容纳将侧板19固定至地板9的铆钉（未示出）的头部。作为替代方案，可以与各侧板19对准地设置单个连续的插入部24。

在如图4所示的方式中，恰如图5所示的方式，夹层结构地板9沿着其每个侧边9f固定至撑架31，该撑架31本身固定至机身1，如图5所示。单层结构后面板10使用未示出的撑架类似地固定至机身。

从后面板10与夹层结构地板9之间的交汇处，夹层结构地板9通过传统结构的地板32在加压上区域5中向后（沿着轴线XX’）延伸，所述地板32可以说是由横梁、加强杆、抗剪腹板等构成的非压力密封地板。夹层结构地板9和延续的传统结构地板32在其上表面上支撑覆盖物（未示出），所述覆盖物使得行走变得容易。它们共同形成用于容纳机头起落架的舱室18上方的飞机驾驶舱地板。

上述飞机机头段结构使得地板和压力屏障功能可以进行组合，并且尤其适于头锥容积较小的“单过道”飞机。

这种功能的组合受到头锥中机身框架结构特定设计的青睐，使得可以减小头锥质量，并且因此提高飞机性能，同时使得平坦面板可以承受加压载荷。

由于所包括的构件容易制造、尺寸大、必须使用的构件总数减少，因此该结构可以节省组装头锥的时间和成本。

Claims (16)

1.一种飞机机头结构，其包括机身(1)和压力密封舱壁(7)，所述压力密封舱壁在其周边处固定至所述机身并且将所述机身横向地分隔成加压上区域(5)和用于容纳可收回的机头起落架的非加压下区域(6)，其特征在于，所述压力密封舱壁(7)包括所述加压上区域(5)的地板(9)，所述地板(9)在侧面以压力密封方式固定至所述机身(1)并且能形成压力屏障以及形成飞机驾驶舱的地板。

2.根据权利要求1所述的飞机机头结构，其特征在于，所述压力密封舱壁(7)包括至少一个基本平的后面板(10)，所述后面板在所述地板(9)的后边缘与所述机身(1)之间延伸。

3.根据权利要求1所述的飞机机头结构，其特征在于，所述机身(1)包括外壁(2)和横向加强框架(3)，所述外壁固定至所述横向加强框架，与所述压力密封舱壁(7)齐平的多个所述横向加强框架(3)限制于所述加压上区域(5)。

4.根据权利要求2所述的飞机机头结构，其特征在于，所述地板(9)和所述后面板(10)中的至少一个具有夹层结构。

5.根据权利要求4所述的飞机机头结构，其特征在于，定位成与具有所述夹层结构的所述地板(9)齐平的所述横向加强框架(3)每个都包括至少一个拱形部(12)，所述拱形部沿着所述机身(1)延伸并且在其端部处固定至所述地板(9)。

6.根据权利要求4或5所述的飞机机头结构，其特征在于，具有所述夹层结构的所述地板(9)包括由位于两个壁(9c，9d)之间的蜂窝状材料构成的部件(9b)。

7.根据权利要求6所述的飞机机头结构，其特征在于，所述非加压下区域(6)包括在所述地板(9)下方的两个侧面板(19)，所述侧面板用于安装所述机头起落架并且固定至所述地板(9)。

8.根据权利要求7所述的飞机机头结构，其特征在于，所述侧面板(19)包括侧凸缘(19a)，并且所述夹层结构的所述壁(9c，9d)具有用于抵靠所述侧凸缘(19a)中的一个附装的边缘(9e)。

9.根据权利要求7所述的飞机机头结构，其特征在于，所述侧面板(19)包括侧凸缘(19a)，并且所述地板(9)包括插入部(24)，该插入部能接收附装至所述侧凸缘的装置。

10.根据权利要求2所述的飞机机头结构，其特征在于，所述地板(9)与所述后面板(10)中的至少一个具有单层结构。

11.根据权利要求10所述的飞机机头结构，其特征在于，定位成与具有所述单层结构的后面板(10)齐平的所述横向加强框架(3)每个都包括沿着所述机身(1)延伸的至少一个拱形部(12)和在所述拱形部(12)的端部之间延伸的横杆(13)，所述后面板(10)固定至所述横杆。

12.根据权利要求10所述的飞机机头结构，其特征在于，所述非加压下区域(6)包括在所述地板(9)下方的两个侧面板(19)，所述侧面板用于安装所述机头起落架并且固定至所述地板(9)。

13.根据权利要求12所述的飞机机头结构，其特征在于，所述飞机机头结构包括用于加强所述侧面板的横梁(22)，所述横梁位于所述地板(9)下方并且固定至所述机身。

14.根据权利要求12或13所述的飞机机头结构，其特征在于，所述飞机机头结构包括定位成在所述非加压下区域中且在所述侧面板之间至少抵靠所述地板的保护面板。

15.根据权利要求14所述的飞机机头结构，其特征在于，所述保护面板由单层材料制成。

16.一种飞机，其特征在于，所述飞机包括根据权利要求1至15中任意一项所述的飞机机头结构。