CN106938694B - 一种机翼壁板对接结构 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种机翼壁板1对接结构，属于飞行器结构技术领域。该结构包括：待对接的两块机翼壁板1、分别与所述两块机翼壁板1贴合的连接带板2以及用于将所述机翼壁板1和连接带板2进行连接固定的紧固件3；所述机翼壁板1，其与所述连接带板2贴合的一面设置多个第一凹凸啮合层11；所述连接带板2，其与所述机翼壁板1贴合的一面设置多个第二凹凸啮合层21；所述第一凹凸啮合层11与所述第二凹凸啮合层21相互啮合。本发明可以大大降低对高强度螺栓的要求，提高安全裕度，同时可有效降低连接带板2与对接的机翼壁板1之间可能的滑移从而提高对接区的连接刚度。

Description

一种机翼壁板对接结构

技术领域

本发明涉及飞行器结构技术领域，特别涉及一种机翼壁板对接结构。

背景技术

在飞机制造领域中，机翼与机身的连接，不同翼梁段之间的连接等都是复合材料飞机结构中的关键部位。现有技术中常用的连接方法是,采用螺栓将不同机翼壁板(中央翼/外翼)或翼梁段之间通过连接带板或角盒等连接起来。

在实现本发明的过程中，发明人发现至少存在如下问题：

现有技术中，在采用连接带板和螺栓对不同的机翼壁板进行对接时，通常忽略连接带板与机翼壁板之间的摩擦力，即认为机翼壁板上的所有载荷都必须通过螺栓传递给连接带板。也就是说机翼壁板上的分布外载都要集中在一系列不同的螺栓上。很显然，这种连接方式中，机翼壁板上要传递的载荷都最后集中在一系列不同的螺栓上。由于这个原因，在很多情况下螺栓成了安全裕度最低的元件。所以为达到强度要求，常常要采用高强度螺栓尤其在翼根等关键连接区域。另外，由于螺栓与孔壁之间的制造间隙以及受载时两者之间挤压所可能引起的孔壁变形，连接带板与机翼壁板之间可能会产生微小滑移。这将直接影响结构的整体刚度，如引起整个机翼弯曲变形的增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够降低对螺栓的依赖程度同时有效提高连接区的刚度的机翼壁板对接结构。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种机翼壁板对接结构，包括：待对接的两块机翼壁板、分别与所述两块机翼壁板贴合的连接带板以及用于将所述机翼壁板和连接带板进行连接固定的紧固件；所述机翼壁板，其与所述连接带板贴合的一面设置第一凹凸啮合层；所述连接带板，其与所述机翼壁板贴合的一面设置第二凹凸啮合层；所述第一凹凸啮合层与所述第二凹凸啮合层相互啮合。

进一步，所述的机翼壁板对接结构，其中，所述第一凹凸啮合层与所述第二凹凸啮合层的尺寸相互匹配，以使得所述第一凹凸啮合层与所述第二凹凸啮合层相互啮合后彼此之间无缝贴合。

进一步，所述的机翼壁板对接结构，其中，所述多个第一凹凸啮合层，其与所述第二凹凸啮合层相啮合的一面凸出所述机翼壁板的表面；所述多个第二凹凸啮合层，其与所述第一凹凸啮合层相啮合的一面凸出所述连接带板的表面。

进一步，所述的机翼壁板对接结构，其中，所述第一凹凸啮合层与所述机翼壁板一体成型，或所述第一凹凸啮合层通过胶接、埋头钉、3D打印方式与所述所述机翼壁板固定连接。

进一步，所述的机翼壁板对接结构，其中，所述第二凹凸啮合层与所述连接带板一体成型，或所述第二凹凸啮合层通过胶接、埋头钉、3D打印方式与所述所述连接带板固定连接。

进一步，所述的机翼壁板对接结构，其中，所述第一凹凸啮合层(11)的材质与所述机翼壁板(1)的材质相同或不同；所述第二凹凸啮合层(21)的材质与所述连接带板(2)的材质相同或不同。

进一步，所述的机翼壁板对接结构，其中，所述机翼壁板上设置有多个第一凹凸啮合层，所述多个第一凹凸啮合层呈阶梯状从所述机翼壁板的一端排布至另一端；其中，靠近连接带板中间的第一凹凸啮合层的高度依次低于靠近连接连接带板两端的第一凹凸啮合层的高度；所述连接带板上设置有多个第二凹凸啮合层，所述多个第二凹凸啮合层呈阶梯状从所述连接带板的中间排布至两端；其中，靠近连接带板中间的第二凹凸啮合层的高度依次高于靠近连接带板两端的第二凹凸啮合层的高度。

进一步，所述的机翼壁板对接结构，其中，所述机翼壁板上设置有多个第一凹凸啮合层，所述多个第一凹凸啮合层呈阶梯状从所述机翼壁板的一端排布至另一端；其中，靠近连接带板中间的第一凹凸啮合层的高度依次高于靠近连接连接带板两端的第一凹凸啮合层的高度；所述连接带板上设置有多个第二凹凸啮合层，所述多个第二凹凸啮合层呈阶梯状从所述连接带板的中间排布至两端；其中，靠近连接带板中间的第二凹凸啮合层的高度依次低于靠近连接带板两端的第二凹凸啮合层的高度。

进一步，所述的机翼壁板对接结构，其中，所述机翼壁板采用复合材料或金属材料；所述连接带板采用复合材料或金属材料；所述紧固件采用复合材料或金属材料。

进一步，所述的机翼壁板对接结构，其中，所述紧固件为螺栓。

进一步，所述的机翼壁板对接结构，其中，所述机翼壁板和连接带板上设有与所述螺栓相匹配的螺孔；所述螺栓通过贯穿设置在所述机翼壁板和连接带板上螺孔的方式将所述机翼壁板和连接带板进行固定连接。

本发明实施例的有益效果在于，通过在机翼壁板和连接带板之间引入凹凸啮合层，采用螺栓紧固凹凸啮合的界面来间接传递剪切载荷，从而实现凹凸啮合层与螺栓一起共同传递载荷。这是一种将传统的基于螺栓的点传力途径设计发展到点面结合的多传力路径设计，为机翼机身对接设计提供了更多的灵活性。本发明可以大大降低对高强度螺栓的要求，提高安全裕度，同时可有效降低连接带板与对接的机翼壁板之间可能的滑移从而提高对接区的连接刚度。

附图说明

图1是现有技术中两个机翼壁板之间的对接结构示意图；

图2是本发明第一实施例提供的机翼壁板对接结构示意图；

图3是本发明第二实施例提供的机翼壁板对接结构示意图。

图4是本发明第三实施例提供的机翼壁板对接结构示意图。

1、机翼壁板,2、连接带板,3、紧固件，

11、第一凹凸啮合层,21、第二凹凸啮合层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

请参阅图1，图1是现有技术中两个机翼壁板之间的对接结构示意图。

如图1所示，机翼壁板1对接结构包括：两块机翼壁板1、连接带板2和紧固件3。两块机翼壁板1为待对接的第一机翼壁板1和第二机翼壁板1。两块机翼壁板1相对设置，且位于同一水平面内。两块连接带板2分别在上下两面与两块机翼壁板1贴合。具体地，上连接带板2的下表面分别与两块机翼壁板1的上表面相贴合，下连接带板2的上表面分别与两块机翼壁板1的下表面相贴合。机翼壁板1与连接带板2彼此相贴合的一面相对平滑。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术的这种结构忽略了连接带板与机翼壁板之间的摩擦力，即认为机翼壁板上的所有载荷都必须通过螺栓传递给连接带板，即机翼壁板上的分布外载都要集中在一系列不同的螺栓点上。因此，在很多情况下螺栓成了安全裕度最低的元件。所以为达到强度要求，常常要采用高强度螺栓尤其在翼根等关键连接区域。另外，由于螺栓与孔壁之间的制造间隙以及受载时两者之间挤压所可能引起的孔壁变形，连接带板与机翼壁板之间可能会产生微小滑移。这将直接影响结构的整体刚度，如引起整个机翼弯曲变形的增大。

请参阅图2，图2是本发明第一实施例提供的机翼壁板对接结构示意图。

如图2所示，在本实施例中，机翼壁板1对接结构包括两块机翼壁板1、连接带板2和紧固件3。两块机翼壁板1为待对接的第一机翼壁板1和第二机翼壁板1。两块机翼壁板1相对设置，且位于同一水平面内。两块连接带板2分别在上下两面与两块机翼壁板1贴合。具体地，上连接带板2的下表面分别与两块机翼壁板1的上表面相贴合，下连接带板2的上表面分别与两块机翼壁板1的下表面相贴合。

紧固件3用于将机翼壁板1和连接带板2进行连接固定。在本发明的一个具体实施例中，紧固件3可以采用螺栓。进一步地，机翼壁板1和连接带板2上设有与螺栓相匹配的螺孔；螺栓通过贯穿设置在机翼壁板1和连接带板2上螺孔的方式将机翼壁板1和连接带板2进行固定连接。

如图2所示，机翼壁板1与连接带板2贴合的一面设置第一凹凸啮合层11。连接带板2与机翼壁板1贴合的一面设置第二凹凸啮合层21。第一凹凸啮合层11，其与第二凹凸啮合层21相啮合的一面凸出机翼壁板1的表面；第二凹凸啮合层21，其与第一凹凸啮合层11相啮合的一面凸出连接带板2的表面。当机翼壁板1与连接带板2相互贴合时，第一凹凸啮合层11与第二凹凸啮合层21相互啮合。

在本发明实施例中，第一凹凸啮合层11上具有凹凸部，第二凹凸啮合层21上设置也设置有凹凸部，凹凸部的形状可以为任意能够使得第一凹凸啮合层11与第二凹凸啮合层21相互啮合的形状和尺寸，例如，长方体、正方体、三棱柱、正四棱台等，本发明的保护范围不受其具体形状的限制。具体地，在本发明一个优选实施方式中第一凹凸啮合层11与第二凹凸啮合层21的尺寸相互匹配，以使得第一凹凸啮合层11与第二凹凸啮合层21相互啮合后彼此之间无缝贴合。

本发明实施例的有益效果在于，通过在机翼壁板和连接带板之间引入啮合齿，使该啮合齿与螺栓一起共同传递载荷。这是一种将传统的基于螺栓的点传力途径设计发展到点面结合的多传力路径设计，为机翼机身对接设计提供了更多的灵活性。本发明可以大大降低对高强度螺栓的要求，提高安全裕度，同时可有效降低连接带板与对接的机翼壁板之间可能的滑移从而提高对接区的连接刚度。

请参阅图3，图3是本发明第二实施例提供的机翼壁板1对接结构示意图。图3中与图2中相同的部件均采用相同的附图标记表示，对于不涉及本发明改进点的已有部件，将简单介绍或者不介绍，而重点介绍相对于现有技术作出改进的组成部件。

如图3所示，本实施方式为在受压载荷下的机翼壁板1对接结构。在本实施方式中，机翼壁板1对接结构包括两块机翼壁板1、连接带板2和紧固件3。两块机翼壁板1为待对接的第一机翼壁板1和第二机翼壁板1。两块机翼壁板1相对设置，且位于同一水平面内。两块连接带板2分别在上下两面与两块机翼壁板1贴合。具体地，上连接带板2的下表面分别与两块机翼壁板1的上表面相贴合，下连接带板2的上表面分别与两块机翼壁板1的下表面相贴合。

紧固件3用于将机翼壁板1和连接带板2进行连接固定。在本发明的一个具体实施例中，紧固件3可以采用螺栓。进一步地，机翼壁板1和连接带板2上设有与螺栓相匹配的螺孔；螺栓通过贯穿设置在机翼壁板1和连接带板2上螺孔的方式将机翼壁板1和连接带板2进行固定连接。

在本发明实施例中，机翼壁板1上一体成型的或非一体成型的设置有多个第一凹凸啮合层11，多个第一凹凸啮合层11呈阶梯状从机翼壁板1的一端排布至另一端；其中，靠近连接带板2中间的第一凹凸啮合层11的高度依次低于靠近连接连接带板2两端的第一凹凸啮合层11的高度。连接带板2上一体成型的或非一体成型的设置有多个第二凹凸啮合层21，多个第二凹凸啮合层21呈阶梯状从连接带板2的中间排布至两端；其中，靠近连接带板2中间的第二凹凸啮合层21的高度依次高于靠近连接带板2两端的第二凹凸啮合层21的高度。

请参阅图4，图4是本发明第三实施例提供的机翼壁板1对接结构示意图。图4中与图2中相同的部件均采用相同的附图标记表示，对于不涉及本发明改进点的已有部件，将简单介绍或者不介绍，而重点介绍相对于现有技术作出改进的组成部件。

如图4所示，本实施方式为在受拉载荷下的机翼壁板1对接结构。在本实施方式中，机翼壁板1对接结构包括两块机翼壁板1、连接带板2和紧固件3。两块机翼壁板1为待对接的第一机翼壁板1和第二机翼壁板1。两块机翼壁板1相对设置，且位于同一水平面内。两块连接带板2分别在上下两面与两块机翼壁板1贴合。具体地，上连接带板2的下表面分别与两块机翼壁板1的上表面相贴合，下连接带板2的上表面分别与两块机翼壁板1的下表面相贴合。

紧固件3用于将机翼壁板1和连接带板2进行连接固定。在本发明的一个具体实施例中，紧固件3可以采用螺栓。进一步地，机翼壁板1和连接带板2上设有与螺栓相匹配的螺孔；螺栓通过贯穿设置在机翼壁板1和连接带板2上螺孔的方式将机翼壁板1和连接带板2进行固定连接。

在本发明实施例中，机翼壁板1上一体成型的或非一体成型的设置有多个第一凹凸啮合层11，多个第一凹凸啮合层11呈阶梯状从机翼壁板1的一端排布至另一端；其中，靠近连接带板2中间的第一凹凸啮合层11的高度依次高于靠近连接连接带板2两端的第一凹凸啮合层11的高度；连接带板2上设置有多个第二凹凸啮合层21，多个第二凹凸啮合层21呈阶梯状从连接带板2的中间排布至两端；其中，靠近连接带板2中间的第二凹凸啮合层21的高度依次低于靠近连接带板2两端的第二凹凸啮合层21的高度。

进一步的，在以上各个本发明实施例中，机翼壁板1可以采用复合材料或金属材料。连接带板2可以采用复合材料或金属材料，优选的采用钛合金。

进一步的，在以上各个本发明实施例中，第一凹凸啮合层11与机翼壁板1一体成型，或第一凹凸啮合层11通过胶接、埋头钉、3D打印方式与机翼壁板1固定连接。第二凹凸啮合层21与连接带板2一体成型，或第二凹凸啮合层21通过胶接、埋头钉、3D打印方式与连接带板2固定连接。第一凹凸啮合层11的材质与机翼壁板1的材质相同或不同；第二凹凸啮合层21的材质与连接带板2的材质相同或不同。

本发明的有益效果在于：

1)改变了现有技术的对载荷的传递方式，现有技术属于点式集中载荷传递方式，本发明属于分布式的面载荷传递方式，以及点面结合的载荷传递方式。

2)同现有技术相比，本发明提供了除螺栓之外，又增加了一新的传力途径。通过对啮合齿或楔形(阶梯状)结合层的具体几何形状，尺寸及材料等的设计，可使机翼壁板连接区的安全裕度包括疲劳强度因螺栓本身的承载及螺栓施加给连接带板及机翼壁板上的集中载荷的降低而大大提高。这为机翼壁板厚度的进一步优化提供了空间，同时也为改用复合材料连接带板甚至复合材料螺栓而进一步减重和提高闪电防护功能等提供了有利条件。

3)同现有技术相比，本发明可有效消除连接带板与机翼壁板之间可能会产生的滑移，从而有效提高整体结构在连接区的刚度。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种机翼壁板对接结构，其特征在于，包括：待对接的两块机翼壁板(1)、分别与所述两块机翼壁板(1)贴合的连接带板(2)以及用于将所述机翼壁板(1)和连接带板(2)进行连接固定的紧固件(3)；

所述机翼壁板(1)，其与所述连接带板(2)贴合的一面设置第一凹凸啮合层(11)；

所述连接带板(2)，其与所述机翼壁板(1)贴合的一面设置第二凹凸啮合层(21)；

所述第一凹凸啮合层(11)与所述第二凹凸啮合层(21)相互啮合。

2.根据权利要求1所述的机翼壁板对接结构，其中，

所述第一凹凸啮合层(11)与所述第二凹凸啮合层(21)的尺寸相互匹配，以使得所述第一凹凸啮合层(11)与所述第二凹凸啮合层(21)相互啮合后彼此之间无缝贴合。

3.根据权利要求1或2所述的机翼壁板对接结构，其中，所述第一凹凸啮合层为多个，所述第二凹凸啮合层为多个，

多个所述第一凹凸啮合层(11)，其与所述第二凹凸啮合层(21)相啮合的一面凸出所述机翼壁板(1)的表面；

多个所述第二凹凸啮合层(21)，其与所述第一凹凸啮合层(11)相啮合的一面凸出所述连接带板(2)的表面。

4.根据权利要求3所述的机翼壁板对接结构，其中，

所述第一凹凸啮合层(11)与所述机翼壁板(1)一体成型，或

所述第一凹凸啮合层(11)通过胶接、埋头钉、3D打印方式与所述机翼壁板(1)固定连接。

5.根据权利要求3所述的机翼壁板对接结构，其中，

所述第二凹凸啮合层(21)与所述连接带板(2)一体成型，或

所述第二凹凸啮合层(21)通过胶接、埋头钉、3D打印方式与所述连接带板(2)固定连接。

6.根据权利要求3所述的机翼壁板对接结构，其中，

所述第一凹凸啮合层(11)的材质与所述机翼壁板(1)的材质相同或不同；

所述第二凹凸啮合层(21)的材质与所述连接带板(2)的材质相同或不同。

7.根据权利要求1或2所述的机翼壁板对接结构，其中，

所述机翼壁板(1)上设置有多个第一凹凸啮合层(11)，所述多个第一凹凸啮合层(11)呈阶梯状从所述机翼壁板(1)的一端排布至另一端；其中，靠近连接带板(2)中间的第一凹凸啮合层(11)的高度依次低于靠近连接连接带板(2)两端的第一凹凸啮合层(11)的高度；

所述连接带板(2)上设置有多个第二凹凸啮合层(21)，所述多个第二凹凸啮合层(21)呈阶梯状从所述连接带板(2)的中间排布至两端；其中，靠近连接带板(2)中间的第二凹凸啮合层(21)的高度依次高于靠近连接带板(2)两端的第二凹凸啮合层(21)的高度。

8.根据权利要求1或2所述的机翼壁板对接结构，其中，

所述机翼壁板(1)上设置有多个第一凹凸啮合层(11)，所述多个第一凹凸啮合层(11)呈阶梯状从所述机翼壁板(1)的一端排布至另一端；其中，靠近连接带板(2)中间的第一凹凸啮合层(11)的高度依次高于靠近连接连接带板(2)两端的第一凹凸啮合层(11)的高度；

所述连接带板(2)上设置有多个第二凹凸啮合层(21)，所述多个第二凹凸啮合层(21)呈阶梯状从所述连接带板(2)的中间排布至两端；其中，靠近连接带板(2)中间的第二凹凸啮合层(21)的高度依次低于靠近连接带板(2)两端的第二凹凸啮合层(21)的高度。

9.根据权利要求1或2所述的机翼壁板对接结构，其中，

所述机翼壁板(1)采用复合材料或金属材料；

所述连接带板(2)采用复合材料或金属材料；

所述紧固件(3)采用复合材料或金属材料。

10.根据权利要求1或2所述的机翼壁板对接结构，其中，

所述紧固件(3)为螺栓；

所述机翼壁板(1)和连接带板(2)上设有与所述螺栓相匹配的螺孔；

所述螺栓通过贯穿设置在所述机翼壁板(1)和连接带板(2)上螺孔的方式将所述机翼壁板(1)和连接带板(2)进行固定连接。