CN105073577B - 用于飞行器机身的加强件、用于制造飞行器机身的加强件的方法以及装有这种加强件的飞行器机身 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机身的加强件，所述加强件包括可以是梯形的空心截面，所述加强件具有附接至机身或地板的基部(11)，较高的竖向侧部(13，14)以及有助于加强件(10)的刚度及其内聚性的顶侧部(12)。可以实现至机身(5，9)的直接的组装。所述基部包括布置成一个在另一个上方或一个在另一个前方的两个边缘(15，16)。所述刚性加强件尽管具有不连续的横截面，但是可以通过对最初为平面的金属板的简单的折叠操作而制造。

Description

用于飞行器机身的加强件、用于制造飞行器机身的加强件的 方法以及装有这种加强件的飞行器机身

技术领域

本发明的主题是一种用于飞行器机身的加强件、所述飞行器机身的加强件的制造方法以及装有这种加强件的飞行器机身。

背景技术

在此提到的加强件可以是飞行器机身的横向加强件，特别是环绕机身的(例如是整个的或被起落架中断的)圆形框架，或在地板处延伸的梁，或甚至是纵向加强件，例如纵梁或大梁，或甚至是其他肋部。

如图1中所示，常规的框架设计示出圆形框架1可以由S形型件构成，所述S形型件包括芯部2以及两个外部翼3和4。框架1通过稳定器6和夹板7被附接至机身5的蒙皮。稳定器6和夹板7由诸如铆钉之类的附接装置8通过纵梁9——该纵梁9是纵向加强件——而附接至机身5。框架1通过类似的附接装置8而附接至稳定器6和夹板7。稳定器6基本包括倾斜的肋部并且在飞行器的纵向平面中延伸，所述飞行器的纵向平面垂直于芯部2的平面。夹板7包括支靠于纵梁9的翼以及与芯部2平行地延伸的另外的翼，所述另外的翼附接于所述芯部2。

如图2——图2中示出整个机身部段——中清楚示出的，此常规的装置具有复杂的缺点。组件的复杂性还导致难以满足公差。但是，稳定器6和夹板7对于将框架1放置成距离机身5的蒙皮一段距离而言是有用的且因此增加机身5的蒙皮的刚度。

在文献EP-2 404 824-A中提供了另一技术方案，该技术方案包括具有易于结合至机身中的简单的结构的改进的横向加强件。此加强件包括四边形的空心的封闭的梯形截面，包括待被附接至机身的其他部分的基部、与基部相对的顶侧部以及将基部连接至顶侧部的两个提升侧部。所述加强件具有较大的强度以应对在其附近出现损坏时所经受的增加的应力。由于基部可以通过纵梁直接附接于机身，因此稳定器和夹板就不再是必需的。提升侧部和顶侧部确保加强件的足够多的部分远离机身蒙皮，这保持了加强件的结构的刚度。

发明内容

利用本发明，尝试通过一种简单的制造方法实现一种相似的加强件，所述加强件的截面经受轻微的改变。实际上，EP-2 404 824-A中设想的方法包括对金属材料进行模制，或对复合材料进行挤拉和覆盖成型(drape forming)，这意味着要制造模具或其他的成形工具，或非常长时间的操作。

加强件的制造通过如下步骤提供：在其不同的侧部之间的分界线处折叠金属板，这些线成为型件的脊部。随后，本发明的加强件包括待被放置在机身上的基部以及竖立在所述机身上方的对所述基部补充的部分，其中型件在对基部补充的部分上是连续的，其特征在于，所述基部由两个不同的部分形成，所述两个不同的部分是所述加强件的截面的相对的边缘，所述相对的边缘都被附接至机身且在所述加强件的长度的至少一部分上重叠。

在已知的机械上实现此折叠是非常容易的，这例如通过使得金属板在旋转的辊子之间前进而实现，所述旋转的辊子使得金属板变形。所述变形不伴随有高的内部应力，不超出型件的如下曲率，该曲率通常需要使得型件适应于机身的应当安装所述型件的部分处的曲率。实际上，型件包括由两个不同的部分形成的基部，所述两个不同的部分是最初的金属板的相对的边缘：型件的截面因此是不连续的，相对的边缘是端部。因此加强件更加容易变形，这允许加强件在制造时吸收较少的内部应力，而且例如在加强件必须轻微变形的情况下，加强件可以在组装时被修正而没有太多的困难。应当附加的是：此变形能力不伴随有高的刚度损失，这是因为型件能够承受的最高的应力将是在加强件的对基部补充的且竖立在机身上方的部分处，即在截面的连续的部分处，且两个基部部分都将被其他装置铆接或保持至机身，这将在型件的使用寿命期间保持型件截面，且将恢复与具有封闭的截面的现有技术的型件相当的刚度，即使所述边缘没有被直接附接至彼此也是这样。形成基部的金属板边缘彼此重叠且然后可由相同的附接装置附接至机身。此外，可以设想：在例如型件以非平行的折叠线制造的情况下，型件具有可改变的截面，从而所述相对的边缘可仅在型件长度的一部分上重叠。

提升侧部中的至少一个提升侧部被有利地开槽口以获得进入加强件内的入口，且使得所述提升侧部特别方便地被附接，同时使得加强件减轻重量而没有大的刚度损失。

根据本发明的加强件特别地可以是圆形框架，但不排除其他类型的加强件或肋部。加强件可以是地板直线型横向加强件或纵向加强件。

可以很容易地给加强件截面赋予从基部至顶侧部的可变的高度，以便考虑不同的布置要求，或者在更加需要的位置处增加刚度。

本发明的另一方面是一种装有这种加强件的飞行器机身。

本发明的另一有趣的方面是加强件的腔体可被特别地开发为容纳线缆、管道或通风管。

本发明还涉及一种用于通过在形成侧部的分界线处折叠金属板而制造这种加强件的方法。

附图说明

现在将结合出于说明性目的而提供的下列附图来更详细地描述本发明：

-图1示出公知的加强件，图1已经被描述；

-图2示出这种加强件在机身中的布置；

-图3示出根据本发明的加强件；

-图4示出替代实施方式；

-图5a和5b；6a和6b；以及7a和7b，示出将加强件组装至机身的三个步骤；

-图8示出根据本发明的加强件在机身中的布置；

-图9示出加强件的替代实施方式；

-图10示出折叠方法的时间进程；

-图11示出加强件的初始的金属板；

-以及图12示出另一金属板。

具体实施方式

现在描述图3。根据本发明的加强件10具有空心的截面，具有大的刚度，且包括待被放置于机身5上并附接至机身5的基部11，以及竖立在机身5上方的对基部11补充的部分。在示出的实施方式中，加强件10的截面是四边形和梯形(也可以是其他形状)，且对基部11补充的部分包括可以平行于基部11的顶侧部12——这并不是必须的——以及分别将基部11的边缘联结至顶侧部12的边缘的两个提升侧部13和14。基部11包括形成加强件10的型件的两个相对的边缘15和16。即使加强件10的截面是空心的，加强件也可以由单一的金属板制成，金属板被折叠以便形成梯形截面的不同侧部。边缘15和16并不直接附接于彼此，而是由附接装置8将边缘15和16二者组装至机身5且可能组装至纵梁9。边缘15和16被重叠且相同的附接装置8将边缘15和16同时附接。提升侧部13和14的高度以及截面在整个对基部11补充的部分中的连续性提供了组装的结构所需的刚度且能够省去中间附接零件——所述中间附接零件是在图1中可见的稳定器6和夹板7——且将加强件10直接组装至机身3。称为孔口的端口17可以穿过提升侧部中的一个提升侧部14且允许进入加强件10的内部腔体，尤其便利于附接装置8的组装和夹持，或在加强件10中容纳线缆。

空心截面确保加强件10的特别是与屈曲有关的刚度，及确保其稳定性。基部11通常比顶侧部12更宽，则提升侧部13和14将处于非零的角度；提升侧部中的一个提升侧部13将能够垂直于基部11和顶侧部12，且另一个提升侧部(14)是倾斜的。端口17也可以使得加强件10的重量减轻而不会较大地减小加强件的刚度。这里，端口17被设置成穿过倾斜的提升侧部14。端口17的边缘可以通过有凸缘的边缘而被加强，所述有凸缘的边缘在最终冲压后由与型件相同的材料形成，或由插入件形成。图9示出围绕端口中的一个端口17的这种有凸缘的边缘40，有凸缘的边缘例如可以通过对提升侧部14进行冲压而制成。此外，图9的这种加强件10’与前述的加强件相似且具有与前述的加强件的属性相似的属性。也可以设想包括其他比例或其他数量或其他类型的侧部的其他形状的截面，只要加强件10或10’的截面保持为空心和——除了相对的边缘15和16之间——连续即可，所述边缘15和16都属于基部11和11’且必须被附接至机身5。

制造方法可包括在开始时折叠一条平面的金属板。如已经被提到的，在金属材料的情况下也可以使用扁平的挤出形状，端口17随后被机械加工或冲压而成。

在制造时由于例如烧制或机械加工而引起的意外变形以及内部应力的减小将不会太明显，这将提高被组装的结构的内聚性，将便利于组装和减少浪费。此外，可以通过将加强件10直接结合至机身5而便利于组装，这将允许更加容易地满足公差。

图4示出加强件10可具有可变的截面，且特别是加强件的基部11和顶侧部12之间的高度可以增加，这可以通过倾斜的折叠线而容易地实现。可以寻求这种布置以便在一些位置处赋予加强件10更大的强度，或者相反地，在其他位置处赋予加强件10减小的整体空间。通过选择将最初金属板关于不相互平行的折叠线进行折叠或者由具有可变宽度的金属板开始制造，也可以实现使得加强件10的其他尺寸可变。因此可以形成顶侧部12的宽度或基部11的宽度。然后，边缘15和16可以仅在加强件10的长度的一部分上重叠。

在加强件10形成加强圆形框架或这些框架的部段的情况下，加强件10组装至其环境可以通过如下方式实现。

图5a和图5b示出加强件10可以被放置在梳子形的工具20上，工具20包括具有立柱21的支承结构，立柱21针对每一个加强件10设有中央销22，加强件10设有用于此目的的中央孔。

图6a和图6b中示出的且承载机身部段24——该机身部段24包括蒙皮部段和相应的纵梁——的另一工具23被移动以更加靠近所述工具20。此工具23包括上分支25和下分支26，所述上分支25和下分支26为倾斜的，从而形成机身部段24在其中延伸的凹部，所述机身部段24被其他的销27保持在分支25和26的端部处，而没有被张拉。机身部段24然后可以被压靠于加强件10的周边，通过铆接、粘合等而附接于加强件10的周边，然后工具23被去除(图7a和图7b)。承载加强件10的机身部段24然后被彼此联结和组装，加强件10然后形成加强圆形框架。

图8中示出机身的一种可能的布置。因此，加强件10形成圆形框架，所述圆形框架主要铆接至纵梁9且在加强件与其肋部28相交的位置处设有槽口。纵梁9的靴部29——所述靴部29与蒙皮5接触且框架被铆接至所述靴部29——可以在加强件10的位置处包括加宽的部分30，所述加宽的部分30延伸至相邻的纵梁9的加宽的部分30，以便使得加强件10在其全部周边上都压靠靴部29。

加强件10的部段通过中间压条而被彼此组装，所述中间压条是通过铆接而联结在一起的联结杆且在本领域中是公知的。加强件10的尺寸例如根据强度的需要或布置需求而可在每个部段之间改变。

本发明的原理可以用于不仅仅是构建圆形框架31，而且构建门框架或甚至梁32(图8)，所述梁32在驾驶员座舱地板(未示出)下方、在包括座椅轨道的轨道33上方延伸。梁32被组装至轨道33且特别是被铆接至轨道33。梁32也由所描述的加强件10形成。梁32的四边形截面且更一般的空心截面使得梁32足以抵抗转矩。梁32可以有利地通过其端部而联结至框架31的提升侧部13。这些端部34可以被修轮廓或切割以便清理出抵靠框架31且将被铆接至框架31的表面。如果需要的话，框架31可以在此连接的位置处具有更大的宽度以便促进连接。

框架31和梁32可以在其空心截面中容纳线缆或管道或通风管35，所述线缆或管道或通风管35通过端口17被引入。

通过折叠而制成且抵抗大的损坏的封闭的型件的原理也可以被用于机翼、翼盒、水平的或竖直的尾翼、纵梁、机身加强件等。

图10(10a、b、c、d、e、f)示出用于制造加强件10的连续的步骤，这通过开始时连续地折叠平坦的金属板45的四条线41、42、43和44以便依次形成侧部12、13、14和边缘15和16而实现。在此，端口17在最后的步骤通过机械加工而形成。图11中示出带有折叠线41至44的痕迹的金属板45。如果折叠线是平行的，则加强件10的截面将是相同的，但是这并不是必须的，且图12中示出适于图4的实施方式的另外的金属板45’，其中侧部折叠线41’和44’以及金属板45’的侧部边缘是辐散的，这将实际上产生具有逐渐增加的高度的提升侧部13和14。

Claims (14)

1.一种用于飞行器机身的加强件(10)，所述加强件(10)由空心型件形成且包括待被放置于所述机身(5)上的基部(11)以及竖立在所述机身上方的对所述基部(11)补充的部分(12，13，14)，所述型件在对所述基部补充的所述部分上连续，其特征在于，所述基部由两个不同的部分形成，所述两个不同的部分是所述加强件的截面的相对边缘，所述型件由在所述型件的侧部之间、包括在所述基部的所述相对边缘与对所述基部补充的所述部分之间的分界线处折叠的板构成，所述相对边缘都被附接至所述机身且在所述加强件的长度的至少一部分上重叠。

2.根据权利要求1所述的加强件，其特征在于，对所述基部补充的所述部分包括与所述基部相对的顶侧部、以及将所述基部(11)连接至所述顶侧部的两个提升侧部，空心的所述截面是四边形。

3.根据权利要求2所述的加强件，其特征在于，所述顶侧部的宽度比所述基部(11)的宽度更小。

4.根据权利要求2所述的加强件，其特征在于，所述提升侧部中的一个提升侧部设有孔口(17)。

5.根据权利要求4所述的加强件，其特征在于，所述孔口(17)设置有被加强的边缘。

6.根据权利要求1或2所述的加强件，其特征在于，所述加强件是圆形框架(31，32)。

7.根据权利要求1或2所述的加强件，其特征在于，所述加强件是纵向加强件或地板梁。

8.根据权利要求2所述的加强件，其特征在于，所述加强件包括在所述基部(11)和所述顶侧部之间的能够改变的高度。

9.一种用于制造根据权利要求2、3、4、5或8所述的飞行器机身的加强件的方法，其特征在于，所述方法包括在所述基部、所述提升侧部和所述顶侧部之间的分界线(41，42，43，44)处折叠金属板(45)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述分界线彼此平行。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述分界线中的一部分分界线彼此不平行。

12.一种飞行器机身，其特征在于，所述飞行器机身包括根据权利要求1-8中任一项所述的加强件(10)。

13.根据权利要求12所述的飞行器机身，其特征在于，线缆或管道(35)在所述加强件中的一部分加强件中延伸。

14.根据权利要求12所述的飞行器机身，其特征在于，所述加强件通过使得所述加强件与其他加强件(9)相交叉而安装至所述其他加强件(9)，且所述其他加强件被加宽(30)直到在所述加强件的下方彼此接触。