CN103434636A - 连接飞机垂尾的机身对接结构及包括机身对接结构的飞机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种连接飞机垂尾的机身对接结构，所述机身对接结构包括：结构主体，其设有多个加强筋条；以及多个接头，所述接头成对背靠背地安装到所述结构主体的前侧和后侧，每个接头的两端分别设有加强筋条，所述接头的加强筋条通过紧固件连接到所述结构主体的加强筋条，所述飞机垂尾通过紧固件安装到所述接头。根据本发明的机身对接结构具有良好的疲劳性能、维修性、工艺性和经济性。

Description

连接飞机垂尾的机身对接结构及包括机身对接结构的飞机

技术领域

本发明涉及机身结构设计领域，特别是涉及一种连接飞机垂尾的机身对接结构及包括该机身对接结构的飞机。

背景技术

飞机结构设计中应该力求实现结构的整体完整性，但由于结构设计、工艺、使用维护等方面的需要和限制，机身和垂尾之间必须安排设计和工艺分离面，这些部位的连接设计就成为必不可少的关键环节。

飞机连接区是结构中容易发生破坏的部位，因此，设计良好的机身和垂尾对接结构会提高承载效率。结构设计还需要考虑维修性、工艺性和经济性。

传统的连接飞机垂尾的机身对接结构是整体式的。最直接传载的部位最容易出现损伤，一旦出现这种局部损伤，对接结构需要整体更换，维修难度较大。整体结构工艺制造难度较大，产品报废率高。整体结构需要的毛料尺寸较大，制造出的成品材料利用率低，报废率高和材料利用率低导致经济性差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种新型组合式的连接飞机垂尾的机身对接结构，其具有更好的疲劳性能、维修性、工艺性和经济性。

根据本发明的一个方面，提供一种连接飞机垂尾的机身对接结构，所述机身对接结构包括：

结构主体，其设有多个加强筋条；以及

多个接头，所述接头成对背靠背地安装到所述结构主体的前侧和后侧，每个接头的两端分别设有加强筋条，所述接头的加强筋条通过紧固件连接到所述结构主体的加强筋条，所述飞机垂尾通过紧固件安装到所述接头。

其中，所述机身对接结构包括4个接头。

其中，所述结构主体由铝合金材料制成。

其中，所述接头由钛合金材料制成。

其中，所述结构主体的前侧和/或后侧设有厚度加强区域，所述接头安装到所述厚度加强区域。

其中，所述结构主体的前侧的接头与所述结构主体的后侧的接头通过贯穿所述结构主体的紧固件相互连接。

根据本发明的另一个方面，提供一种飞机，所述飞机的机身包括根据前面描述的机身对接结构。

连接飞机垂尾的机身结构由于尺寸较大，需采购大尺寸的毛料材料，而机械加工后成品的材料利用率不足2％。组合式连接飞机垂尾的机身结构分成结构主体和接头，其中结构主体的材料利用率为3.4％左右，接头的材料利用率为5.8％。综合下来，采用组合式连接飞机垂尾的机身对接结构相比传统式对接垂尾的机身结构的材料利用率提升至少70％，有利于节约成本。

经有限元分析，在相同载荷作用下，新型组合式连接飞机垂尾的机身对接结构的应力与传统的连接垂尾的机身对接结构相当。但是，与传统连接垂尾的机身对接结构相比，直接承载部分结构改成钛合金接头，钛合金材料与铝合金材料相比，具有很好的承载能力和疲劳性能。故新型组合式连接垂尾的机身对接结构具有更好的承载能力和疲劳性能。

钛合金接头通过例如螺栓等紧固件与结构主体连接，便于更换拆卸和重新组装。与垂尾对接部分亦通过螺栓连接实现，螺栓孔可采用大间隙配合，利于装配。

本发明将整体结构分拆成5部分，降低了产品制造难度，降低了产品报废率，有利于工艺制造并节约成本。

附图说明

本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式更好地理解，附图中，相同的附图标记标识相同或相似的部件，其中：

图1是根据本发明的用于连接飞机垂尾的机身对接结构的一个实施例的示意图；

图2是图1的机身对接结构的结构主体的示意图；以及

图3是图1的机身对接结构的接头的示意图。

其中：

10 机身对接结构

20 结构主体

21 加强筋条

22 厚度加强区域

30 接头

31 加强筋条

具体实施方式

在下面优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。这些实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其它实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，下面的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

如图1所示，示出了用于连接飞机垂尾的机身对接结构10，图2示出了图1的机身对接结构10的结构主体20，图3示出了图1的机身对接结构10的接头30。

具体地，机身对接结构10包括结构主体20和多个接头30。结构主体20设有多个加强筋条21。多个接头30成对背靠背地安装到结构主体20的前侧和后侧，每个接头30的两端分别设有加强筋条31，接头30的加强筋条31通过例如螺栓等紧固件连接到结构主体20的加强筋条21，由此将接头30安装到结构主体20，飞机垂尾通过例如螺栓等紧固件安装到接头30。在图1所示的实施例中，机身对接结构10包括4个接头30。

其中，机身对接结构10的前侧和/或后侧设有厚度加强区域22，接头30安装到厚度加强区域22。结构主体20的前侧的接头与结构主体20的后侧的接头通过贯穿结构主体20的例如螺栓等其它机械紧固件相互连接。

该机身对接结构10垂直定向，垂尾通过例如螺栓等紧固件连接到机身对接结构10的4个接头，从而将垂尾安装到飞机的机身结构。

本发明将传统的连接垂尾的机身对接结构分成5个部分，包括结构主体与4个接头。结构主体依旧采用铝合金材料，而4个接头采用钛合金材料。钛合金接头通过例如螺栓等紧固件与结构主体连接，机身与垂尾对接部分亦可通过螺栓连接实现。

连接飞机垂尾的机身结构由于尺寸较大，需采购大尺寸的毛料材料，而机械加工后成品的材料利用率不足2％。组合式连接飞机垂尾的机身结构分成结构主体(或框架)和接头，其中结构主体的材料利用率为3.4％左右，接头的材料利用率为5.8％。综合下来，采用组合式对接垂尾的机身结构相比传统式对接垂尾的机身结构的材料利用率提升至少70％，有利于节约成本。

另外，组合式连接飞机垂尾的机身对接结构的结构主体在与接头连接处有厚度加强区域，以提高连接强度，将接头分别放置在结构的厚度加强区域，两个背靠背的接头用紧固件连接。接头两端有加强筋条，将这两端的加强筋条与结构主体的加强筋条用紧固件连接。这样，结构主体的部分区域起角片作用，主体的加强筋条和接头的加强筋条起结构主体的外缘作用，新的外缘是连续结构，有利于传递载荷。

经有限元分析，在相同载荷作用下，新型组合式连接飞机垂尾的机身的对接结构的应力，与传统的连接垂尾的机身对接结构相当。但是，与传统连接飞机垂尾的机身对接结构相比，直接承载部分结构改成钛合金接头，与铝合金材料相比具有很好的承载能力和疲劳性能。故新型组合式连接飞机垂尾的机身对接结构有更好的承载能力和疲劳性能。

本发明将整体结构分拆成5部分，降低了产品制造难度，降低了产品报废率，有利于工艺制造并节约成本。

以上已揭示本发明的具体实施例的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的各种特征和未在此明确示出的特征的组合作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施例的描述是示例性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。

Claims (7)

1.一种用于连接飞机垂尾的机身对接结构(10)，其特征在于，所述机身对接结构包括：

结构主体(20)，其设有多个加强筋条(21)；以及

多个接头(30)，所述接头(30)成对背靠背地安装到所述结构主体(20)的前侧和后侧，每个接头(30)的两端分别设有加强筋条(31)，所述接头(30)的加强筋条(31)通过紧固件连接到所述结构主体(20)的加强筋条(21)，所述飞机垂尾通过紧固件安装到所述接头(30)。

2.根据权利要求1所述的机身对接结构(10)，其特征在于，所述机身对接结构(10)包括4个接头(30)。

3.根据权利要求2所述的机身对接结构(10)，其特征在于，所述结构主体(20)由铝合金材料制成。

4.根据权利要求3所述的机身对接结构(10)，其特征在于，所述接头(30)由钛合金材料制成。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的机身对接结构(10)，其特征在于，所述结构主体(20)的前侧和/或后侧设有厚度加强区域(22)，所述接头(30)安装到所述厚度加强区域(22)。

6.根据权利要求1到4中任一项所述的机身对接结构(10)，其特征在于，所述结构主体(20)的前侧的接头与所述结构主体(20)的后侧的接头通过贯穿所述结构主体(20)的紧固件相互连接。

7.一种飞机，其特征在于，所述飞机的机身包括根据权利要求1到6中任一项所述的用于连接飞机垂尾的机身对接结构(10)。

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