CN106335629B - 带有连续整体式一体紧固的上下翼弦区段的机身翼梁结构 - Google Patents

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Abstract

带有连续整体式一体紧固的上下翼弦区段的机身翼梁结构。提供了一种具有沿翼展方向的翼梁的飞行器机翼，该翼梁包括：在翼梁的内侧端和外侧端之间沿着翼展方向延伸的一体式竖立中央腹板，和多个连续地相邻的翼梁区段。至少第一翼梁区段包括分别与竖立中央腹板的上端和下端整体地形成为一体式结构的至少一个上翼梁翼弦和下翼梁翼弦，同时至少第二翼梁区段包括是分别与竖立中央腹板的上端和下端一体地固定的独立结构元件的至少一个上翼梁翼弦和下翼梁翼弦。

Description

带有连续整体式一体紧固的上下翼弦区段的机身翼梁结构
技术领域
本发明一般地涉及飞行器机身，特别地涉及机身的翼梁结构。在优选的形式中，本发明体现为具有连续的整体式且一体紧固的上下翼弦区段的机身翼梁结构。
背景技术
商业飞行器的机翼的常用支承结构包括上蒙板、下蒙板和连接这两个蒙板的两个翼梁。通常通过从金属坯加工出翼梁结构(形式)或者通过将上和下翼弦紧固到两者间的腹板而制成这些翼梁。
在翼梁结构的设计和定尺寸期间，必需考虑许多细节和分析，诸如与其它结构构件和系统构件的接口、静强度、稳定性、疲劳、损伤容限性质、制造等。
飞行器机翼通常具有用紧固件连接到上蒙板和下蒙板的翼梁，并且这四个构件(前和后翼梁)连同翼型元件(肋)一起形成飞行器机翼的支承结构。这样的多个结构元件的设计标准相冲突是常见的。例如，上蒙板和上翼梁翼弦应该在静强度和稳定性方面胜出，因为它们主要地经受压缩载荷。相反，下蒙板和下翼梁翼弦经受拉伸负荷，因此应该在疲劳和损伤容限方面胜出。
商业喷气运输机的翼梁通常用铝坯机加工，因此应满足压缩和拉伸负荷标准。这些标准影响到翼梁材料的选择，并且影响总体结构性能，主要是增大了重量。
发明内容
根据一些实施例，提供了一种具有沿翼展方向的翼梁的飞行器机翼，该翼梁包括：在翼梁的内侧端和外侧端之间沿着翼展方向延伸的一体式竖立中央腹板，和多个连续地相邻的翼梁区段。至少第一翼梁区段包括分别与竖立中央腹板的上端和下端整体地形成为一体式结构的至少一个上翼梁翼弦和下翼梁翼弦，同时至少第二翼梁区段包括是分别与竖立中央腹板的上端和下端一体地固定的独立结构元件的至少一个上翼梁翼弦和下翼梁翼弦。
一些实施例将包括：第一翼梁区段的各上翼梁翼弦和下翼梁翼弦分别与竖立中央腹板的上端和下端整体地形成为一体式结构。
竖立中央腹板可以包括翼梁加强件。如果设有翼梁加强件，则翼梁加强件可以与竖立中央腹板形成为一体式结构，或者形成为可以(例如，经由(摩擦搅拌)焊接、铆接等)固定到竖立中央腹板的独立结构元件。
第二翼梁区段可以包括：与竖立中央腹板的上端或下端整体地形成为一体式结构的上翼梁翼弦或下翼梁翼弦；和形成为与竖立中央腹板的下端一体地附接的独立结构元件的其余翼弦。
根据一些实施例，将提供一种飞行器机翼，其中第一翼梁区段的各上翼梁翼弦和下翼梁翼弦分别与竖立中央腹板的上端和下端整体地形成为一体式结构，并且第二翼梁区段的各上翼梁翼弦和下翼梁翼弦是分别与竖立中央腹板的上端和下端一体地固定的独立结构元件。
飞行器机翼的一些实施例将设有具有与第二翼梁区段连续的至少第三翼梁区段的翼梁。如果存在第三翼梁区段，则第三翼梁区段可以包括：与竖立中央腹板的上端或者下端整体地形成为一体式结构的上翼梁翼弦或者下翼梁翼弦；和形成为与竖立中央腹板的下端一体地附接的独立结构元件的其余翼梁翼弦。
第一翼梁区段可以是翼梁的外侧区段，第二翼梁区段可以是翼梁的翼梁中间区段，并且第三翼梁区段可以是内侧翼梁区段。还构思了包括这种翼梁的飞行器。
在仔细考虑了本发明的优选示例性实施例的以下详细说明后，本发明的这些和其它方面和优点将变得更加清楚。
附图简要说明
通过与绘图相结合参考以下关于示例性的非限制性例示实施例的详细说明，将更好地并且更加完整地理解本发明的公开实施例，其中：
图1是包括根据本发明的一个实施例的翼梁结构的飞行器机翼的示意性后方透视图；并且
图2-4分别是沿着图1中的线2-2、线3-3和线4-4截取的翼梁结构的放大截面立视图。
具体实施方式
如在附图1中所示，飞行器机翼(以链线标注，并且以附图标记AW标示)设有根据本发明实施例的翼梁结构10。如传统情况那样，翼梁结构10设计成承载飞行器机翼AW的飞行载荷及地面载荷。还如传统情况那样，飞行器机翼AW可以设有沿着翼弦方向延伸的机翼架WR，这些机翼架限定机翼AW的翼型截面。将会理解，虽然在图1中示出了单个翼梁结构10，但是如可能适合于特定飞行器的机翼设计的那样，飞行器机翼AW可以设有多个翼梁结构。
对于本发明的实施例而言重要的是，翼梁10由多个连续翼梁区段构成，这些连续翼梁区段在图1中以外侧翼梁区段10A、翼梁中间区段10B和内侧翼梁区段10C例示。具体地，翼梁区段10A、10B和10C在翼梁结构10中设置为连续地相邻，以满足如前所述的机翼的抵触性(competing)设计标准。翼梁区段10A、10B和10C共用整体式(一体式)竖立腹板凸缘12，竖立腹板凸缘12延伸过翼梁10的整个翼展方向尺寸。在优选的实施例中，腹板凸缘12用铝坯加工成一体式结构。
如可能更好地在图2-4中示出的，翼梁区段10A、10B和10C均可以设有整体式和/或一体地连接的上翼弦凸缘和/或下翼弦凸缘。例如，如在图3中所示，外侧翼梁区段10A可以是大体C形的翼梁区段，其分别具有整体式的上翼梁翼弦14和下翼梁翼弦16。因此，除中央竖立翼梁腹板12外，还可以从同一铝合金坯机加工出上翼梁翼弦14和下翼梁翼弦16，从而腹板12和翼弦14、15彼此形成一体式结构。上翼梁翼弦14和下翼梁翼弦16利用传统手段(例如，摩擦搅拌焊接(FSW)、铆接等)附接到上机翼蒙板UWS和下机翼蒙板LWS。虽然在图3中描绘了C形的翼梁区段，但是根据机翼AW的设计需要和标准，同样可以提供其它的翼梁形式。
翼梁中间区段10B以连续方式设置在外侧翼梁区段10A和内侧翼梁区段10C之间。如所示的，翼梁中间区段10B的中央竖立翼梁腹板12可以设有竖立翼梁加强件20，竖立翼梁加强件20可以与腹板12形成为一体式构件(即，以便从同一坯体机加工出加强件20和腹板12)，或者竖立翼梁加强件20可以提供为独立结构但通过例如焊接、铆接等与腹板12整合。翼梁中间区段10B同样设有上翼梁翼弦20和下翼梁翼弦22。如所示的，该翼梁中间区段的这些翼梁翼弦被提供为分别与腹板12的上端和下端一体地固定的独立结构。
类似于翼梁区段10A和10B，内侧翼梁区段10C包括整体式竖立翼梁腹板12，翼梁加强件24可以附接(或者整体地形成)到竖立翼梁腹板12(即，以与关联于翼梁区段10B的加强件20类似的方式)。如所描绘的，上翼梁翼弦26被整体地形成在翼梁腹板12的上端处，而下翼梁翼弦28被提供为可与翼梁腹板12的下端一体地固定的独立结构。
关于在附图中描绘并且在以上描述的实施例，可以设想各种修改。例如，根据要求，整体式或者一体式的翼梁翼弦可以在翼梁区段10A-10C中的任何一个上形成。此外，翼梁区段10A-10C的翼梁翼弦根据机翼设计的要求可以是C形、Z形或者S形，并且可以包括或者可以不包括翼梁加强件(该加强件可以与或者可以不与竖立腹板整体地形成)。
因此，本发明在此不局限于所公开的实施例，而是相反地，本发明旨在涵盖被包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等价布置。

Claims (5)

1.一种飞行器机翼，所述飞行器机翼包括沿翼展方向的翼梁，其中，所述翼梁包括：
一体式的竖立中央腹板，所述竖立中央腹板在所述翼梁的内侧端和外侧端之间沿着翼展方向延伸，以及
多个连续地相邻的翼梁区段，其中
至少第一翼梁区段包括至少一个上翼梁翼弦和下翼梁翼弦，该至少一个上翼梁翼弦和下翼梁翼弦分别与所述竖立中央腹板的上端和下端整体地形成为一体式结构，并且其中
至少第二翼梁区段包括至少一个上翼梁翼弦和下翼梁翼弦，所述第二翼梁区段的该至少一个上翼梁翼弦和下翼梁翼弦是分别与所述竖立中央腹板的上端和下端一体地固定的独立结构元件，并且
至少第三翼梁区段与所述第二翼梁区段连续，其中，所述第三翼梁区段包括：与所述竖立中央腹板的上端整体地形成为一体式结构的上翼梁翼弦；以及形成为与所述竖立中央腹板的下端一体地附接的独立结构元件的下翼梁翼弦。
2.根据权利要求1所述的飞行器机翼，其中，所述竖立中央腹板包括翼梁加强件。
3.根据权利要求2所述的飞行器机翼，其中，所述翼梁加强件与所述竖立中央腹板整体地形成为一体式结构。
4.根据权利要求1所述的飞行器机翼，其中，所述第一翼梁区段是所述翼梁的外侧区段，所述第二翼梁区段是所述翼梁的翼梁中间区段，并且所述第三翼梁区段是内侧翼梁区段。
5.一种包括根据权利要求1到4中的任一项所述的飞行器机翼的飞行器。
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