CN106314755A - 具有可充气面板的飞行器外部部件 - Google Patents

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费尔南多·佩雷拉莫斯凯拉
朱安·乔斯·古铁雷斯桑蒂亚戈
安托尼·兰利
盖伊·托西尔
达伍德·萨尔沙米
米格尔·马林穆诺兹
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Abstract

本发明提供了一种飞行器的飞行器外部部件(10)(比如整流罩)，该飞行器外部部件包括由柔性材料制成的蒙皮，蒙皮附接至至少沿两个方向布置的刚性支承元件(15，17)(比如纵梁和框架)。蒙皮包括外部可充气面板(41，51)和/或位于由刚性支承元件(15，17)界定的所有舱中的内部可充气面板(23，33，43，53)。蒙皮接合至支承元件(15，17)，使得蒙皮的外表面符合空气动力学要求。

Description

具有可充气面板的飞行器外部部件
技术领域
本发明涉及主要承受压力负荷的飞行器外部部件的结构件，比如整流罩，并且具体地为腹部整流罩。
背景技术
飞行器腹部整流罩能够存放位于机翼与机身之间的设备和系统，比如，空调设备、燃料系统以及起落架。起落架舱的尺寸和位置是对机腹整流罩设计的主要限制。
机腹整流罩空气动力学设计的主要目的是使机翼、机身以及机腹整流罩之间的不利干扰减至最小，以实现可能最小的空气动力学阻力损失并且改善机翼表面周围的气流贴壁情况。
从结构的观点来看，已知的腹部整流罩由刚性蒙皮和内部加强结构形成，内部加强结构包括沿垂直方向布置的纵梁(longueron)和框架。蒙皮通常由螺栓连接或紧固至纵梁和框架的多个面板(特别地，复合蜂窝状面板)形成。
本发明旨在对飞行器的已知的腹部整流罩和类似的外部部件在重量和阻力减小方面以及在使用可充气结构件的组装和可维护性方面进行改进。
飞行器中的可充气结构件的使用并非新提出的，并且已知了对于可展开结构件和/或能够改变形状的结构件的一些提议，比如，US 5,681,010公开了一种用于宇航飞行器的具有期望的非圆形或非圆筒形截面的可展开的可充气式空气动力学控制结构件，US 7,185,851B2公开了一种机翼，该机翼包括具有大致圆形截面的可充气室的阵列，或者US2005/0151007A1公开了一种用于陆地交通工具或行星飞行器的可充气式的可钢化机翼，该可充气式的可钢化机翼能够凭借充气气体从初始封装状态展开以呈现其功能形状。
然而，在本发明中将以与这些提议非常不同的方式来使用可充气结构件。
发明内容
本发明提供了一种飞行器的飞行器外部部件(比如整流罩)，该飞行器外部部件包括由柔性材料制成的蒙皮，蒙皮附接至至少沿两个方向布置的刚性支承元件(比如纵梁和框架)。蒙皮包括连续的外部可充气面板和/或位于由刚性支承元件界定的所有舱中的内部可充气面板。蒙皮接合至支承元件，使得蒙皮的外表面符合空气动力学要求。
在一个实施方式中，蒙皮包括连续外部层和内部可充气面板，该内部可充气面板通过滴缝技术(drop stitching technique)制成以用于在内部可充气面板被充气时控制内部可充气面板的形状使其适合所述舱的空间并且提供所需的出平面惯性(out of planeinertia)，以支撑连续外部层。
在另一实施方式中，蒙皮包括作为整合解决方案的连续外部层和内部可充气面板。能够通过将内部可充气面板结合至外部连续层或者使用外部连续蒙皮作为外部面板层来执行整合。
在另一实施方式中，蒙皮包括外部可充气面板和由内部可充气面板形成的内部支撑件。
在另一实施方式中，蒙皮包括外部可充气面板和由格栅结构件形成的内部支撑件。
在另一实施方式中，蒙皮包括作为整合解决方案的外部可充气面板和内部可充气面板。能够通过将内部可充气面板的外部层结合至外部可充气面板的内部层或者使用外部可充气面板的内部层作为内部可充气面板的外部层来执行整合。
本发明的其他特征和优点将通过下面结合附图阐明本发明的目的的实施方式的详细描述而变得清楚。
附图说明
图1a为根据本发明的飞行器外部部件的实施方式的示意性平面图，并且图1b为通过图1a的平面A-A截取的截面图。
图2a和图2b为图1a至图1b的飞行器外部部件的接合区域的示意图。
图3为在本发明的实施方式中使用的可充气面板的示意性截面图。
图4至图8为根据本发明的飞行器外部部件的五个实施方式的示意性截面图。
具体实施方式
在第一实施方式中(参见图1a至图1b，图2a至图2b)，飞行器外部部件10——比如腹部整流罩——包括纵梁15和框架17(作为刚性支承元件)以及蒙皮，其中，纵梁15和框架17以与已知的腹部整流罩相似的方式由金属或复合材料制成，蒙皮由柔性的连续外部层21和内部可充气面板23制成，该内部可充气面板23位于由纵梁15和框架17界定的舱中。
当飞行器外部部件10安装在飞行器中时，内部可充气面板23总是充气的。当出于维护的目的而将飞行器外部部件10从飞行器中移除时，内部可充气面板23可以是未充气的。
连续外部层21例如可以由芳族聚酰胺的基础织物以及CSM(氯磺化聚乙烯)或TPU(热塑性聚氨酯)的涂层制成。
内部可充气面板23使用滴缝技术制成，即，内部可充气面板23用与连续外部层21相似的材料的两个层片11、13制成(参见图3)，这两个层片11、13通过多个基本不能伸展的元件12接合在一起以限制层片11、13的可分离程度。可以在US 2,743,510中找到所述技术的一般描述。
滴缝技术允许在内部可充气面板23被充气时控制内部可充气面板23的构型，以满足两个主要要求：
-呈受控的弯曲形状，使得内部可充气面板23能够与飞行器外部部件10的形状相适应。
-提供用于支撑连续外部层21的出平面惯性。
内部可充气面板23通过适当的接合器件27(参见图2a)接合至纵梁15和框架17，所述接合器件27包括对紧固器件19提供刚性-刚性连接的刚性板28。
连续外部层21通过接合装置25接合至两个外部纵梁15，该接合装置25包括用于对连续外部层21施加预张力T以便与由内部可充气面板23提供的支撑(backing)一起保持所需形状的器件。连续外部层21的端部22构造有刚性板29，该刚性板29布置在对紧固器件24提供刚性-刚性连接的折叠部内。
在飞行器外部部件10具有凸起区域和凹入区域(参见图4)的情况下，连续外部层21也应该通过适当的接合器件26接合至位于凸起区域与凹入区域之间的中间纵梁15，所述接合器件26包括用于施加预张力T的器件。在非凸起区域16(从飞行器外部部件10的外侧观察到)中，连续外部层21将结合至相邻的可充气面板23，以通过相邻的可充气面板23而预加张力。
在第二实施方式中(参见图5)，蒙皮是包括外部连续层31和整合到外部连续层31中的内部可充气面板33的单件，该外部连续层31通过接合装置35接合至两个外部纵梁15。
在第三实施方式中(参见图6至图7)，蒙皮包括外部可充气面板41和内部支撑件，该外部可充气面板41通过接合装置45接合至两个外部纵梁15，该内部支撑件通过位于由纵梁15和框架17(参见图6)界定的舱中的内部可充气面板43形成，内部可充气面板43通过适当的接合器件(与图2a中示出的用于将内部可充气面板23接合至纵梁15的接合器件相似)或格栅结构件44(参见图7)接合至纵梁15和框架17，格栅结构件44能够通过例如与飞行器外部部件10的弯曲形状相适应的三角形网格而形成。外部可充气面板41在被充气时被预加了张力。外部可充气面板41和内部可充气面板43优选地使用滴缝技术制成。
在第四实施方式(参见图8)中，蒙皮是包括外部可充气面板51和整合到外部可充气面板51中的内部可充气面板53的单件，该外部可充气面板51通过接合装置55接合至两个外部纵梁15。
与已知的整流罩相比，本发明的整流罩的主要优点在于：
-重量轻并且节省成本。
-由于本发明的整流罩能够在非充气状态下容易地操控，因此具有更好的组装性和可维护性。
-由于用一个连续蒙皮替代了若干个蜂窝状面板，因此使阻力减小。
尽管已结合各种实施方式描述了本发明，但从说明书中应当理解的是，可以在本文中做出元件、变型或改进的各种组合，并且所述各种组合包含在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种飞行器外部部件(10)，包括蒙皮和内部支承元件(15，17)，所述内部支承元件(15，17)由刚性材料制成并且至少沿两个方向布置，其中，
-所述蒙皮由柔性材料制成并且包括外部可充气面板(41，51)和/或位于由所述内部支承元件(15，17)界定的所有舱中的内部可充气面板(23，33，43，53)；
-所述蒙皮接合至所述内部支承元件(15，17)，使得所述蒙皮的外表面符合空气动力学要求。
2.根据权利要求1所述的飞行器外部部件(10)，其中，
-所述蒙皮包括连续外部层(21)和内部可充气面板(23)，所述内部可充气面板(23)通过滴缝技术制成用于当所述内部可充气面板(23)被充气时控制所述内部可充气面板(23)的形状以适合所述舱的空间并且提供所需的出平面惯性，以便支撑所述连续外部层(21)；
-所述连续外部层(21)的端部(22)通过适当的接合装置(25)接合至两个内部支承元件(15，17)，所述接合装置(25)允许对所述连续外部层(21)施加预张力T，以符合空气动力学要求；
-所述内部可充气面板(23)通过适当的接合器件(27)接合至所述内部支承元件(15，17)。
3.根据权利要求2所述的飞行器外部部件(10)，其中，所述连续外部层(21)的所述端部(22)构造有刚性板(29)，所述刚性板(29)布置在所述连续外部层(21)的折叠部内，用于与所述接合装置(25)的紧固器件(24)相配合。
4.根据权利要求2至3中的任一项所述的飞行器外部部件(10)，其中，在所述飞行器外部部件(10)包括凹入区域和凸起区域的情况下，所述连续外部层(21)还通过适当的接合器件(26)接合至位于凸起区域与凹入区域之间的过渡区域中的中间内部支承元件(15，17)。
5.根据权利要求1所述的飞行器外部部件(10)，其中，所述蒙皮是包括外部连续层(31)和整合到所述外部连续层(31)中的内部可充气面板(33)的单件，所述外部连续层(31)通过适当的接合装置(35)接合至两个支承元件(15，17)。
6.根据权利要求1所述的飞行器外部部件(10)，其中，所述蒙皮包括外部可充气面板(41)和内部支撑件，所述外部可充气面板(41)通过适当的接合装置(45)接合至两个内部支承元件(15，17)。
7.根据权利要求6所述的飞行器外部部件(10)，其中，所述内部支撑件通过位于由所述内部支承元件(15，17)界定的所有舱中并且接合至所述内部支承元件(15，17)的内部可充气面板(43)形成。
8.根据权利要求6所述的飞行器外部部件(10)，其中，所述内部支撑件是接合至所述内部支承元件(15，17)的格栅结构件(44)。
9.根据权利要求1所述的飞行器外部部件(10)，其中，所述蒙皮通过包括外部可充气面板(51)和内部可充气面板(53)的可充气结构件形成，所述外部可充气面板(51)接合至两个内部支承元件(15，17)，所述内部可充气面板(53)位于由所述内部支承元件(15，17)界定的所有舱中并且结合至所述外部可充气面板(51)。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的飞行器外部部件(10)，所述飞行器外部部件(10)是飞行器整流罩。
11.根据权利要求10所述的飞行器外部部件(10)，所述飞行器外部部件(10)是飞行器腹部整流罩。
12.根据权利要求11所述的飞行器外部部件(10)，其中，所述内部支承元件(15，17)分别是纵梁和框架。
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