CN104340356A - 飞机主体接头侧 - Google Patents

Abstract

一种飞机包括机翼和翼盒。机翼在主体接头侧处被连结到翼盒。机翼和翼盒均包括下蒙皮和在蒙皮上的多个纵桁。在主体接头侧处的至少一些所述纵桁的末端具有腹板切口和沿翼展方向逐渐缩减至在蒙皮处的锋利边缘的基座。

Description

飞机主体接头侧

背景技术

飞机的机翼组件可以包括中心翼盒和从中心翼盒的各侧悬垂出的机翼。中心翼盒在飞行期间承载由每个机翼施加的弯曲载荷。

“主体接头侧”指这样的部分，即机翼在这个部分处连结到中心翼盒。通常主体接头侧提供机翼至中心翼盒的弦向拼接，并且其提供机翼与飞机机身的主要附接。

由于这个接头的重要性，并由于飞行期间作用于其上的复杂载荷，稳固设计是被高度期望的。

发明内容

根据本文的一个实施例，飞机包括机翼和翼盒。机翼在主体接头侧处被连结到翼盒。机翼和翼盒均包括下蒙皮和位于蒙皮上的多个纵桁。在主体接头侧的至少一些纵桁的末端具有腹板切口和沿翼展方向逐渐缩减为在蒙皮处的锋利边缘的基座。

根据本文的另一个实施例，飞机机翼组件包括中心翼盒、第一和第二机翼以及用于将机翼连结到翼盒的相反侧的拼接弦。中心翼盒包括下蒙皮和在蒙皮上的纵桁。每个机翼包括下蒙皮和在蒙皮上的纵桁。至少一些纵桁终端具有腹板切口和沿翼展方向逐渐缩减为在蒙皮处的锋利边缘的基座。

根据本文的另一个实施例，飞机的梁包括基座和腹板。腹板具有切口并且基座逐渐缩减至在纵桁的末端处的锋利边缘。逐渐缩减的基座从切口以10度和15度之间的角度向下纵向延伸。

根据本文的另一个实施例，一种方法包括机加工具有腹板和基座的飞机纵桁。所述机加工包括在纵桁末端处在腹板中形成负载再分配切口，并且在纵桁末端处在基座中形成纵向锥形。该锥形从基座的整个高度以10度和15度之间的角度到锋利边缘。

这些特征和功能可以在各种实施例中独立实现或者可以在其他实施例中结合。实施例的更多细节可以参照下面的说明和附图看到。

附图说明

图1为飞机示意图。

图2A为飞机的主体接头上侧的示意图。

图2B为飞机的主体接头下侧的示意图。

图3为主体接头的下侧内的蒙皮和纵桁的待解决的负载示意图。

图4为具有腹板切口和渐缩基座的纵桁的第一示例的示意图。

图5为具有腹板切口和渐缩基座的纵桁的第二示例的示意图。

图6为具有腹板切口和渐缩基座上带有包层的纵桁的第三示例的示意图。

图7为包括具有渐缩基座的填条(noodle)的纵桁的示意图。

图8为图7的纵桁的渐缩基座的示意图。

图9为制造图7的纵桁的方法的示意图。

图10为机身的舱壁框架和横向梁的示意图。

具体实施方式

参考图1，图1示出了包括机身120、机翼组件130和尾翼140的飞机110。在一些实施例中，如图1所示意的实施例，机翼组件130包括中心翼盒132和从中心翼盒132的相反侧悬垂出的机翼134。中心翼盒132在飞行期间承载由每个机翼134施加的载荷。中心翼盒132也可以提供其他功能，如储存中心燃料箱以及提供起落架的井。

中心翼盒132和机翼134均包括沿翼展方向延伸的前翼梁和后翼梁、沿弦向方向在翼梁之间延伸的翼肋、覆盖翼梁和翼肋的上蒙皮和下蒙皮以及用于加固上蒙皮和下蒙皮的上纵桁和下纵桁。所述纵桁也沿翼展方向延伸。

每个机翼134在主体接头侧处被连结到中心翼盒132。图2A和图2B示出了主体接头侧的例子。图2A示出了主体接头侧的上部(“主体接头上侧”)，而图2B示出了主体接头侧的下部(“主体接头下侧”)。主体接头上侧是压力临界的(compression-critical)，而主体接头下侧是拉伸临界的(tension-critical)。当机翼134向上弯曲时，主体接头上侧210的元件被驱使在一起，而下接头250的元件被拉开。上接头和下接头可由主体肋的侧连接。

参考图2A，主体接头上侧210包括拼接翼弦220。机翼134的上机翼蒙皮232和上纵桁234被紧固于拼接翼弦220的外侧。中心翼盒132的上机翼蒙皮236和上纵桁238被紧固于拼接翼弦220的内侧。拼接翼弦220也被紧固于机身120的蒙皮222并且也被紧固到主体肋侧245。

参考图2B，主体接头下侧250包括拼接翼弦220。机翼134的下机翼蒙皮242和下纵桁244被紧固于拼接弦220的外侧。中心翼盒132的下机翼蒙皮246和下纵桁248被紧固于拼接弦220的内侧。在图2B示出的例子中，下纵桁244和248的盖凸缘(后文称为“盖”)244a和248a被紧固于拼接翼弦220，而下蒙皮242、246被紧固于拼接翼弦220。外部拼接板260也可用于将下蒙皮242、246紧固到拼接翼弦220。

下纵桁244、248的基座凸缘(后文称为“基座”)244b和248b被连结(如，紧固、粘接)到下蒙皮242、246。在每个基座244b的末端和拼接翼弦220之间存在间隙，且在每个基座248b的末端和拼接翼弦220之间存在间隙。

机翼134中的下纵桁244包括在其盖244a和基座244b之间的腹板244c。腹板244c的末端具有腹板切口244d，且基座244b的末端沿翼展方向逐渐缩减为在下机翼蒙皮242处的锋利边缘。

中心翼盒132中的下纵桁248包括在其盖248a和基座248b之间的腹板248c。腹板248c的末端具有切口248d，且基座248b的末端沿翼展方向逐渐缩减为在下蒙皮246处的锋利边缘。

渐缩基座244b和248b更加渐进地从下纵桁244和248向下蒙皮242和246传递负载，以减少贯穿纵桁末端的突然的几何不连续性。渐缩基座244b和248b防止下纵桁244、248剥离于下蒙皮242，246。

与中心翼盒132的下纵桁248中的腹板切口248d相比，在机翼134的下纵桁244中的腹板切口244d起到不同的作用。由于在机翼侧和翼盒侧二者之间的质心对齐的差异，所以负载试图被不同地再分配，从而在纵桁终端和纵桁盖处产生副力矩。机翼134的下纵桁244中的腹板切口244d再分配竖直拉拽(pulloff)负载。中心翼盒132的下纵桁248中的腹板切口248d使纵桁基座末端处于压缩，这防止下纵桁248从下蒙皮246剥落。由于这些腹板切口244d和248d执行不同的功能，所以机翼134的下纵桁244中的腹板切口244d可以具有不同于中心翼盒132的下纵桁248中的切口248d的形状。

图2A和图2B仅示出了机翼134的单个上纵桁234和单个下纵桁244，并且仅示出中心翼盒132的单个上纵桁238和单个下纵桁248。但是，机翼134包括附加的沿翼弦方向间隔开的上纵桁234和下纵桁244，并且中心翼盒132包括附加的沿翼弦方向间隔开的上纵桁238和下纵桁248。机翼134中的一些或所有的下纵桁244和中心翼盒132中的一些或所有的下纵桁248可以具有腹板切口和渐缩基座。适当的话，这些特征之一或两者可以从纵桁244或248排除。

主体接头下侧250内的拼接翼弦220不限于双+翼弦类型(doubleplus chord type)。例如，拼接翼弦220可以为单件的+翼弦或T翼弦。

图3示出了在机翼134的主体接头下侧250处的下蒙皮242和纵桁244的待解决的负载。总纵桁轴向负载被分开在拼接翼弦的凸片223(负载Ru_a)和蒙皮242(负载Rl_a)之间。在蒙皮242和纵桁244之间的胶层脱胶的主要机理是纵桁终端中形成的局部偏心。渐缩基座244b有助于处理在胶层处的局部偏心。由凸片223附件的单剪偏心形成的力矩(Mss)是腹板244c中的竖直拉拽负载的主要来源。腹板切口244d通过再分配纵桁腹板244c中的负载而减少竖直拉拽负载峰值。

腹板切口不限于任何具体的几何形状，只要腹板切口延伸超过基座末端即可。切口的曲率可以是单曲率或复合曲率。图4和图5示出了具有单曲率的不同切口。

现在参考图4，图4示出了具有渐缩基座420和带有切口440的腹板430的纵桁410的第一示例。切口440的这个类型可被称为“鱼嘴”切口。基座420的锥形起始于切口440并且终止于锋利边缘450。这个纵桁410既可用于机翼也可用于翼盒。

现在参考图5，图5示出了包括渐缩基座520和带有腹板切口540的腹板530的纵桁510的第二示例。腹板切口540大致为半圆形。在这个示例中，基座520的锥形不起始于腹板切口540。而是，腹板530从腹板切口540下降到完整高度的基座。基座520的锥形起始于完整高度并终止于锋利边缘550。这个纵桁510既可用于机翼也可用于翼盒。

曲率不限于图4和图5中示例的单曲率。单曲率的其他例子包括但不限于凹形曲率和抛物线曲率。

在一些实施例中，曲率可以是复合曲率。受让人的美国公开20110284693中提供了具有复合曲率的腹板切口的示例。

再次参考图4，其中以由渐缩基座420的锥形表面420a和下表面420b形成的角度(α)限定了锥形/渐缩的角度。锥形的角度(α)不限于任何具体的角度。但是，申请人已经发现在10度和15度之间的角度(α)对于减小纵桁终端上的偏心是最有效的。

锥形不限于直锥形。在一些实施例中，锥形可以是弧形的或复合的。

在一些实施例中，机翼中的纵桁的渐缩基座可以具有不同于中心翼盒中的纵桁的渐缩基座的角度。在另一些实施例中，这两个角度可以是相同的。

现在参考图6，图6示出了具有渐缩基座620和带有腹板切口640的腹板630的纵桁610的另一示例。不过，在这个示例中，包层650被粘接于渐缩基座620的锥形表面。包层650可以由片材金属或以树脂预浸过的增强纤维板层制成。包层650可以覆盖整个锥形表面的大部分。包层650的作用是限制渐缩基座620的末端防止其从蒙皮剥落。

纵桁不限于任何具体的横截面。例如，纵桁具有“I”形或“T”形横截面。

现在参考图7，图7示出了具有盖715、渐缩基座720(锥形未示出)和带有切口(切口未示出)的腹板730的纵桁710的示例的横截面。图7的纵桁710具有“I”形横截面，其由背靠背设置的C通道梁740形成。梁740的腹板可通过粘合剂粘接在一起。梁740的盖凸缘可以粘接于盖板750以形成盖715，而梁740的基座凸缘可以粘接于基座板760以形成基座720。纵桁710还包括称为“填条”的结构。盖填条770是在盖凸缘的圆角部分之间的填充材料，而基座填条780是在基座凸缘的圆角部分之间的填充材料。基座填条780的末端符合基座720的锥形(基座填条780的锥形在图7中未示出)。

现在附加参考图8，图8示出了纵桁710的渐缩基座720(向下看到渐缩基座720的锥形表面720a上)。渐缩基座720的角隅末端725为圆角或倒圆的。圆角或倒圆角末端725防止裂缝产生和引起纵桁710从蒙皮脱粘。

现在参考图9，图9示出了制造图7的纵桁710的方法。在方框910处，C通道梁740、盖板750和基座板760以及盖填条770和基座填条780被粘接在一起形成“I”形梁。这些元件740-780可以由金属、纤维增强复合材料或二者的组合制成。

在方框920处，形成腹板切口，并且基座720的末端例如通过机加工而形成锥形。在基座720形成锥形期间，基座填条780也被形成锥形。另外，渐缩基座720的末端角隅725可以被机加工以成为圆角或倒圆。

在方框930处，包层被粘接于锥形表面。例如，切割包层层片织物，在基座凸缘的锥形表面和未固化包层的接合面之间放置粘合剂。在压力下加热包括包层的纵桁710。

本文的机翼组件不限于中心翼盒。腹板切口和渐缩基座的使用可对承受高拉拽力负载的纵桁有益。

机翼组件的机翼可以具有上反角和后掠角。然而，本文的机翼组件不限于此。

本文的纵桁不限于机翼组件。具有渐缩基座和腹板切口的纵桁也可用于飞机的尾翼和机身。

再次参考图1，尾翼140包括水平稳定翼142和竖直稳定翼144。稳定翼142和144均包括抗扭盒和至少一个连结到抗扭盒的机翼。机翼和抗扭盒均包括蒙皮和在蒙皮上的多个纵桁。在机翼-抗扭盒接头处的至少一些纵桁的末端具有腹板切口和渐缩基座。

现在参考图10，图10示出了包括舱壁框架1010和横向梁1020的机身120。机身120的附加舱壁框架1010和横向梁1020没有被示出。压力板1030被紧固于横向梁1020。

每个横向梁1020通过盖配件1050被连结到舱壁框架1010。舱壁框架1010和横向梁1020的盖被紧固于盖配件1050。横向梁1020的基座被紧固于基座配件1060。横向梁1020被示出为具有切口1022和渐缩基座1024。

本公开还包括根据下面条款的实施例：

1.包括机翼和翼盒的飞机，所述机翼在主体接头侧处连结到所述翼盒，所述机翼和翼盒均包括下蒙皮和在蒙皮上的多个纵桁，在主体接头侧处的所述纵桁中的至少一些的末端具有腹板切口和沿翼展方向逐渐缩减至蒙皮处的锋利边缘的基座。

2.根据条款1所述的飞机，其中渐缩基座从切口延伸。

3.根据条款1所述的飞机，还包括拼接翼弦，其中所述纵桁基座被连结到下蒙皮；且其中纵桁还包括被连结到所述拼接翼弦的盖。

4.根据条款1所述的飞机，其中所述基座相对于下蒙皮以10度和15度之间的角度逐渐缩减。

5.根据条款1所述的飞机，其中所述切口具有单曲率。

6.根据条款1所述的飞机，其中所述切口为鱼嘴形切口。

7.根据条款1所述的飞机，其中所述纵桁和蒙皮由纤维增强复合材料制成。

8.根据条款1所述的飞机，还包括在至少一个渐缩基座上的包层。

9.根据条款8所述的飞机，其中所述包层包括纤维增强复合材料。

10.根据条款1所述的飞机，其中至少一些所述渐缩基座的角隅是圆角的。

11.根据条款1所述的飞机，其中所述纵桁中的至少一些包括背靠背的梁和在背靠背的梁的基座之间的填条，其中所述填条被形成锥形以配合渐缩基座的锥形。

12.根据条款1所述的飞机，其中所述翼盒为稳定翼的抗扭盒。

13.根据条款1所述的飞机，其中所述翼盒为机翼组件的中心翼盒。

14.根据条款13所述的飞机，其中在所述机翼和所述中心翼盒二者中的所述纵桁具有腹板切口和渐缩基座。

15.一种飞机机翼组件，包括：

包括下蒙皮和在蒙皮上的纵桁的中心翼盒；

第一和第二机翼，每个翼包括下蒙皮和在蒙皮上的纵桁；和

用于将所述机翼连结到所述翼盒的相反侧的拼接翼弦；

其中至少一些纵桁末端具有腹板切口和沿翼展方向逐渐缩减为所述蒙皮处的锋利边缘的基座。

16.根据条款15所述的飞机机翼组件，其中所述基座相对于下蒙皮以10度和15度之间的角度逐渐缩减。

17.根据条款15所述的飞机机翼组件，其中所述纵桁还包括被连结到拼接翼弦的盖。

18.一种用于飞机的梁，所述梁包括基座和腹板；所述腹板具有切口并且所述基座逐渐缩减至所述纵桁的末端处的锋利边缘，所述渐缩基座从所述切口以10度和15度之间的角度纵向延伸。

19.一种机身，其包括多个舱壁框架、根据条款18的多个横向梁以及多个用于将所述横向梁的末端连结到所述舱壁框架的配件。

20.包括机加工具有腹板和基座的飞机纵桁的方法，所述机加工包括：

在所述纵桁末端处在腹板中形成负载再分配切口；和

在所述纵桁末端处在基座中形成纵向锥形，该锥形从所述基座的完整高度以10度和15度之间的角度变化到锋利边缘。

21.根据条款20所述的方法，其中所述机加工还包括在所述纵桁末端处在基座中形成圆角或倒圆的角隅末端。

22.根据条款20所述的方法，还包括将复合材料包层粘接到所述锥形的表面。

Claims (15)

1.一种飞机，其包括机翼和翼盒，所述机翼在主体接头侧处被连结到所述翼盒，所述机翼和所述翼盒均包括下蒙皮和在所述蒙皮上的多个纵桁，在所述主体接头侧处的所述纵桁中的至少一些的末端具有腹板切口和沿翼展方向逐渐缩减为在所述蒙皮处的锋利边缘的基座。

2.根据权利要求1所述的飞机，其中所述渐缩基座从所述切口延伸。

3.根据上述任一权利要求所述的飞机，还包括拼接翼弦，其中所述纵桁基座被连结到所述下蒙皮；并且其中所述纵桁还包括被连结到所述拼接翼弦的盖。

4.根据权利要求1所述的飞机，其中所述基座相对于所述下蒙皮以10度和15度之间的角度逐渐缩减。

5.根据权利要求1所述的飞机，其中所述切口具有单曲率。

6.根据权利要求1所述的飞机，其中所述切口为鱼嘴形切口。

7.根据权利要求1所述的飞机，其中所述纵桁和蒙皮由纤维增强复合材料制成。

8.根据权利要求1所述的飞机，还包括在至少一个渐缩基座上的包层，并且，其中所述包层包含纤维增强复合材料。

9.根据权利要求8所述的飞机，其中所述渐缩基座中的至少一些的角隅为圆角。

10.根据权利要求1所述的飞机，其中所述纵桁中的至少一些包括背靠背的梁和在所述背靠背的梁的基座之间的填条，其中所述填条被形成为锥形以配合所述渐缩基座的锥形。

11.根据权利要求1所述的飞机，其中所述翼盒为稳定翼的抗扭盒。

12.根据权利要求1所述的飞机，其中所述翼盒为机翼组件的中心翼盒，并且，其中在所述机翼和所述中心翼盒二者中的所述纵桁具有所述腹板切口和所述渐缩基座。

13.一种包括机加工具有腹板和基座的飞机纵桁的方法，所述机加工包括：

在所述纵桁的末端处在所述腹板中形成负载再分配切口；和

在所述纵桁的所述末端处在所述基座中形成纵向锥形，该锥形从所述基座的完整高度以10度和15度之间的角度变化到锋利边缘。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述机加工还包括在所述纵桁的所述末端处在所述基座中形成圆角或倒圆的角隅末端。

15.根据权利要求13或14中任一权利要求所述的方法，还包括将复合材料包层粘接到所述锥形的表面。