CN107416183B - 一种飞机机翼的翼梁连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机机翼的翼梁连接结构,属于飞机结构设计领域，包括中央翼翼梁(1)，外翼翼梁(2)以及连接组件(3)；复合材料制成的中央翼翼梁(1)通过钛合金或铝合金制成的连接组件(3)与复合材料制成的外翼翼梁(2)连接；在连接组件(3)为铝合金时，连接组件(3)与复合材料制成的中央翼翼梁(1)、外翼翼梁(2)的接触面之间设有至少一层绝缘层。在铝合金材料结构与复合材料结构连接存在电位差时，通过在铝合金材料结构和复合材料结构的接触面之间设置绝缘层，解决了铝合金材料和复合材料连接时异电位腐蚀的问题，防止复合材料翼梁根部分层，延长了机翼的使用寿命，具有重量轻，制造装配成本低，且连接结构更稳定等优点。

Description

一种飞机机翼的翼梁连接结构

技术领域

本发明涉及飞机结构设计领域，特别涉及一种飞机机翼的翼梁连接结构。

背景技术

飞机机翼的翼梁连接是飞机设计中的重要环节，主要结构件材料多为金属(铝合金或铝锂合金等)。飞机机翼的翼梁连接形式有两种，一种是对接结构的形式，一种是搭接结构的形式，多采用紧固件连接或者焊接等方式连接。

随着新材料、新工艺的大力发展，尤其复合材料的应用，复合材料与金属材料相比，具有比强度高、比刚度高、可设计性等优势。但是铝合金等金属材料和复合材料在异电位腐蚀方面不匹配，对连接区的设计提出新的挑战。

现有飞机机翼的翼梁通常是金属翼梁或复合材料制成的翼梁，金属翼梁之间的连接方案多针对铝合金材料结构，采用铝合金制成的连接结构连接，相关连接件及结构件具有制造成本高，公差控制难，重量重的特点。主要体现在如果个别零件做大做长，整个连接区零件会减少，整体性好，但导致加工难度增加，且变形超差严重；如果零件采用常规尺寸，整个连接区零件数量会增加，装配难度及装配精度控制难度增加；同时，连接区零件多，导致结构重量增加。

复合材料制成的翼梁通过铝合金制成的连接结构连接时存在异电位腐蚀问题；此外，复合材料制成的翼梁的连接端若是进行切割处理，在使用过程中易产生分层问题，进而降低翼梁的疲劳寿命。

因此，需要设计一种能有效传递翼梁载荷，质量轻，制造及装配成本低，防止复合材料翼梁根部分层，解决异电位腐蚀等问题的飞机机翼的翼梁连接结构是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种飞机机翼的翼梁连接结构，解决了铝合金材料结构和复合材料结构连接时异电位腐蚀的问题，防止复合材料翼梁根部分层，以及疲劳寿命降低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种飞机机翼的翼梁连接结构，包括：中央翼翼梁，外翼翼梁以及连接组件；

复合材料制成的中央翼翼梁通过钛合金或铝合金制成的连接组件与复合材料制成的外翼翼梁连接；在连接组件为铝合金时，连接组件与复合材料制成的中央翼翼梁、外翼翼梁的接触面之间设有至少一层绝缘层。

进一步，所述中央翼翼梁包括中央翼翼梁腹板，位于中央翼翼梁腹板宽度方向两端的中央翼翼梁上缘条和中央翼翼梁下缘条，所述中央翼翼梁腹板、中央翼翼梁上缘条和中央翼翼梁下缘条构成C形结构的中央翼翼梁；

所述外翼翼梁包括外翼翼梁腹板，位于外翼翼梁腹板宽度方向两端的外翼翼梁上缘条和外翼翼梁下缘条，所述外翼翼梁腹板、外翼翼梁上缘条和外翼翼梁下缘条构成C形结构的外翼翼梁；

所述中央翼翼梁的C形结构的开口和外翼翼梁的C形结构的开口位于同一侧。

进一步，当所述中央翼翼梁和外翼翼梁位于机头侧时，所述中央翼翼梁腹板和外翼翼梁腹板形成第一夹角，所述第一夹角的范围为[120°,160°]；

当所述中央翼翼梁和外翼翼梁位于机尾侧时，所述中央翼翼梁腹板和外翼翼梁腹板形成第二夹角,所述第二夹角的范围为[120°,160°]。

进一步，所述连接组件包括连接中央翼翼梁上缘条与中央翼翼梁腹板的中央翼翼梁上角盒，连接中央翼翼梁下缘条与中央翼翼梁腹板的中央翼翼梁下角盒，连接外翼翼梁上缘条与外翼翼梁腹板的外翼翼梁上角盒，以及连接外翼翼梁下缘条与外翼翼梁腹板的外翼翼梁下角盒，所述中央翼翼梁上角盒与外翼翼梁上角盒之间、中央翼翼梁下角盒与外翼翼梁下角盒之间均通过紧固件连接。

进一步，所述连接组件还包括：

第一三叉接头，设置在所述中央翼翼梁与外翼翼梁之间；

第一对接带板，设置在与所述外翼翼梁上缘条相对的另一侧，与所述外翼翼梁腹板和所述第一三叉接头连接；

所述第一三叉接头包括：

第一侧板，与所述中央翼翼梁腹板全部搭接，其一端位于所述中央翼翼梁上角盒与中央翼翼梁腹板之间，另一端位于所述中央翼翼梁下角盒与中央翼翼梁腹板之间；

第二侧板，与所述第一三叉接头的第一侧板垂直，设置在与所述中央翼翼梁上缘条相同的一侧，其一端位于所述中央翼翼梁上角盒与外翼翼梁上角盒之间，另一端位于所述中央翼翼梁下角盒与外翼翼梁下角盒之间；

第三侧板，与所述外翼翼梁腹板采用对接方式连接，通过所述第一对接带板固定，其一端位于所述外翼翼梁上角盒与第一对接带板之间，另一端位于所述外翼翼梁下角盒与第一对接带板之间；

所述第一三叉接头的第一侧板、第二侧板以及第三侧板相交于一条直线。

进一步，所述第一三叉接头的第一侧板与第三侧板形成第三夹角，所述第三夹角与第一夹角大小相等。

进一步，所述第一三叉接头的中线与外翼翼梁腹板的中线对齐。

进一步，所述连接组件还包括翼肋，所述翼肋一侧与所述外翼翼梁上角盒和外翼翼梁下角盒连接，另一侧与所述第一三叉接头的第二侧板连接。

进一步，所述连接组件还包括第二三叉接头，设置在所述中央翼翼梁下角盒与外翼翼梁下角盒之间；

所述第二三叉接头包括：

第一侧板，设置在所述中央翼翼梁下角盒与中央翼下壁板之间，与所述中央翼翼梁下缘条对接；

第二侧板，设置在所述中央翼翼梁下角盒与外翼翼梁下角盒之间；

第三侧板，设置在所述外翼翼梁下角盒与外翼下壁板之间，与所述外翼翼梁下缘条对接；

所述第二三叉接头的第一侧板、第二侧板以及第三侧板相交于一条直线。

进一步，所述连接组件还包括第二对接带板，其一端与中央翼下壁板连接，另一端与外翼下壁板连接。

进一步，所述连接组件还包括第一四叉接头，设置在中央翼上壁板与外翼上壁板之间；

所述第一四叉接头包括：

第一侧板，与所述中央翼上壁板连接；

第二侧板，设置在所述中央翼上壁板与外翼上壁板之间；

第三侧板，与所述外翼上壁板连接；

第四侧板，与所述第二侧板相对设置；

所述第一四叉接头的第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板相交于一条直线。

进一步，所述中央翼翼梁靠近外翼翼梁一端的中央翼翼梁腹板、中央翼翼梁上缘条的端面位于同一平面，所述中央翼翼梁上缘条与中央翼翼梁上角盒全部搭接；所述中央翼翼梁下缘条靠近外翼翼梁一端设有第一缺口，所述中央翼翼梁下缘条与中央翼翼梁下角盒部分搭接。

进一步，所述外翼翼梁靠近中央翼翼梁的一端沿其宽度方向设有第二缺口，所述外翼翼梁上缘条与外翼翼梁上角盒部分搭接，所述外翼翼梁下缘条与外翼翼梁下角盒部分搭接。

进一步，所述连接组件还包括：

第二四叉接头，设置在所述中央翼翼梁与外翼翼梁之间；

第三对接带板，设置在与所述外翼翼梁上缘条相对的另一侧，与所述外翼翼梁腹板和所述第二四叉接头连接；

所述第二四叉接头包括：

第一侧板，与所述中央翼翼梁腹板全部搭接，其一端位于所述中央翼翼梁上角盒与中央翼翼梁腹板之间，另一端位于所述中央翼翼梁下角盒与中央翼翼梁腹板之间；

第二侧板，与所述第二四叉接头的第一侧板垂直，设置在与所述中央翼翼梁上缘条相同的一侧，其一端位于所述中央翼翼梁上角盒与外翼翼梁上角盒之间，另一端位于所述中央翼翼梁下角盒与外翼翼梁下角盒之间；

第三侧板，与所述外翼翼梁腹板采用对接方式连接，通过所述第三对接带板固定，其一端位于所述外翼翼梁上角盒与所述第三对接带板之间，另一端位于所述外翼翼梁下角盒与所述第三对接带板之间；

第四侧板，与所述第二侧板相对设置；

所述第二四叉接头的第一侧板、第二侧板、第三侧板以及第四侧板相交于一条直线。

进一步，所述第二四叉接头的第一侧板与第三侧板形成第四夹角，所述第四夹角与第二夹角大小相等。

进一步，所述中央翼翼梁靠近外翼翼梁一端的中央翼翼梁腹板、中央翼翼梁上缘条的端面位于同一平面，所述中央翼翼梁上缘条与中央翼翼梁上角盒全部搭接；所述中央翼翼梁下缘条靠近外翼翼梁一端设有第一缺口，所述中央翼翼梁下缘条与中央翼翼梁下角盒部分搭接,所述中央翼翼梁下角盒的外表面与中央翼翼梁下缘条位于第一缺口处的外表面位于同一平面。

进一步，所述外翼翼梁靠近中央翼翼梁的一端沿其宽度方向设有第二缺口，所述外翼翼梁上缘条与外翼翼梁上角盒部分搭接，所述外翼翼梁上角盒位于第二缺口处的外表面与外翼翼梁上缘条的外表面位于同一平面上，所述外翼翼梁下缘条与外翼翼梁下角盒部分搭接，所述外翼翼梁下角盒位于第二缺口处的外表面与外翼翼梁下缘条的外表面位于同一平面。

进一步，所述中央翼翼梁靠近外翼翼梁一端的中央翼翼梁腹板、中央翼翼梁上缘条和中央翼翼梁下缘条的端面位于同一平面。

进一步，所述外翼翼梁靠近中央翼翼梁一端的外翼翼梁腹板、外翼翼梁上缘条和外翼翼梁下缘条的端面位于同一平面。

本发明另一方面提供了一种飞机，包括上述所述的飞机机翼的翼梁连接结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种飞机机翼的翼梁连接结构，能有效传递翼梁载荷，在铝合金材料结构与复合材料结构连接存在电位差时，通过在铝合金材料结构和复合材料结构的接触面之间设置绝缘层，解决了铝合金材料和复合材料连接时异电位腐蚀的问题，有效避免了异电位腐蚀现象的发生，提高了中央翼翼梁与外翼翼梁之间的连接强度，延长了机翼的使用寿命。同时还可以防止复合材料翼梁根部分层，满足强度、结构等基本功能，具有重量轻，制造装配成本低，且连接结构的稳定性更强等优点。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的飞机机翼的翼梁连接结构的内侧结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的飞机机翼的翼梁连接结构的外侧结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的第一三叉接头的结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的第二三叉接头的结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的第一四叉接头的结构示意图；

图6是本发明实施例四提供的飞机机翼的翼梁连接结构的内侧结构示意图；

图7是本发明实施例四提供的飞机机翼的翼梁连接结构的外侧结构示意图；

图8是本发明实施例四提供的第二四叉接头的结构示意图。

图中，1、中央翼翼梁，11、中央翼翼梁腹板，12、中央翼翼梁上缘条，13、中央翼翼梁下缘条，131、第一缺口，2、外翼翼梁，21、外翼翼梁腹板，22、外翼翼梁上缘条，23、外翼翼梁下缘条，231、第二缺口，3、连接组件，301、中央翼翼梁上角盒，302、中央翼翼梁下角盒，303、外翼翼梁上角盒，304、外翼翼梁下角盒，305、第一三叉接头，3051、第一侧板，3052、第二侧板，3053、第三侧板，306、第一对接带板，307、翼肋，308、第二三叉接头，3081、第一侧板，3082、第二侧板，3083、第三侧板，309、第二对接带板，310、第一四叉接头，3101、第一侧板，3102、第二侧板，3103、第三侧板，3104、第四侧板，311、第二四叉接头，3111、第一侧板，3112、第二侧板，3113、第三侧板，3114、第四侧板，312、第三对接带板，4、中央翼上壁板，5、中央翼下壁板，6、外翼上壁板，7、外翼下壁板，8、梁框。

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。

为了使得公众能够更好的理解本发明，在对本发明提供的一种飞机机翼的翼梁连接结构进行详细描述之前，首先进行术语定义。

搭接：两种材料重合相连。或者部分区域相连，亦称部分搭接。

对接：指将各部分端部的对接部接合固定起来，亦称“端接”。

比强度：材料的抗拉强度与材料表观密度之比,又被称为强度－重量比。优质的结构材料应具有较高的比强度，才能尽量以较小的截面满足强度要求，同时可以大幅度减小结构体本身的自重。比强度越高表明达到相应强度所用的材料质量越轻。

比刚度：是指材料的弹性模量与其密度的比值，亦称为“比模数”或“比弹性模量”，是结构设计，特别是航空、航天结构设计对材料的重要要求之一。比刚度较高说明相同刚度下材料重量更轻，或相同质量下刚度更大。

可设计性：就是指可以设计的空间和欲度更大。

实施例一

本实施例为中央翼翼梁1和外翼翼梁2位于机头侧时的翼梁连接结构。

请参照图1、图2，图1是本发明实施例一提供的飞机机翼的翼梁连接结构的内侧结构示意图；图2是本发明实施例一提供的飞机机翼的翼梁连接结构的外侧结构示意图。

本实施例提供了一种飞机机翼的翼梁连接结构，包括：中央翼翼梁1，外翼翼梁2以及连接组件3；复合材料制成的中央翼翼梁1通过钛合金或铝合金制成的连接组件3与复合材料制成的外翼翼梁2连接；在连接组件3为铝合金时，连接组件3与复合材料制成的中央翼翼梁1、外翼翼梁2的接触面之间设有至少一层绝缘层。

本实施例中，中央翼翼梁1和外翼翼梁2可以是同种复合材料，也可以为不同复合材料，比如都是碳纤维T800级复合材料，或者一个为碳纤维T700级复合材料、一个为碳纤维T300级复合材料。

如果连接组件3为钛合金材料，由于钛合金材料与复合材料之间不存在电位差的问题，因而不会发生异电位腐蚀现象，连接组件3可以与复合材料制成的中央翼翼梁1、外翼翼梁2直接连接。如果连接组件3为铝合金材料，因铝合金材料与复合材料之间存在电位差，需要在连接组件3与中央翼翼梁1、外翼翼梁2的接触面之间设置绝缘层。绝缘层为一层、二层或多层玻璃布或其他与复合材料相容的材料，以避免发生异电位腐蚀，解决了复合材料与铝合金材料之间的电位差问题。从而可以有效避免异电位腐蚀现象的发生，提高了中央翼翼梁1与外翼翼梁2之间的连接强度，延长了机翼的使用寿命。

本实施例中，请参照图1，中央翼翼梁1包括中央翼翼梁腹板11，位于中央翼翼梁腹板11宽度方向两端的中央翼翼梁上缘条12和中央翼翼梁下缘条13，中央翼翼梁腹板11、中央翼翼梁上缘条12和中央翼翼梁下缘条13构成C形结构的中央翼翼梁1。

外翼翼梁2包括外翼翼梁腹板21，位于外翼翼梁腹板21宽度方向两端的外翼翼梁上缘条22和外翼翼梁下缘条23，外翼翼梁腹板21、外翼翼梁上缘条22和外翼翼梁下缘条23构成C形结构的外翼翼梁2。

中央翼翼梁1的C形结构的开口和外翼翼梁2的C形结构的开口位于同一侧。

在本实施例中，中央翼翼梁1和外翼翼梁2位于机头侧，中央翼翼梁腹板11和外翼翼梁腹板21形成第一夹角，第一夹角的范围为[120°,160°]，具体的夹角数值，根据各个机型的后掠角来确定，以适应整个飞机的气动外形，使整个飞机达到气动性能最佳。

如图1所示，连接组件3包括连接中央翼翼梁上缘条12与中央翼翼梁腹板11的中央翼翼梁上角盒301，连接中央翼翼梁下缘条13与中央翼翼梁腹板11的中央翼翼梁下角盒302，连接外翼翼梁上缘条22与外翼翼梁腹板21的外翼翼梁上角盒303，以及连接外翼翼梁下缘条23与外翼翼梁腹板21的外翼翼梁下角盒304，中央翼翼梁上角盒301与外翼翼梁上角盒303之间、中央翼翼梁下角盒302与外翼翼梁下角盒304之间均通过紧固件连接。由于角盒与接头一体设计的情况下，装配可调整的空间有限，装配难度增加，因此，本实施例中采用四个角盒的设计，从装配角度会有相应的装配调整空间，降低了装配的难度。

请参照图1、图2，连接组件3还包括：

第一三叉接头305，设置在中央翼翼梁1与外翼翼梁2之间，用于连接中央翼翼梁腹板11与外翼翼梁腹板21，并传递外翼翼梁2传递过来的载荷。

第一对接带板306，设置在与外翼翼梁上缘条22相对的另一侧，与外翼翼梁腹板21和第一三叉接头305通过紧固件连接。

请参照图3，第一三叉接头305包括：第一侧板3051、第二侧板3052以及第三侧板3053。

第一侧板3051，通过紧固件与中央翼翼梁腹板11全部搭接形成单剪，简化了中央翼翼盒的装配，此处的中央翼翼盒是指由机头侧的中央翼翼梁、机尾侧的中央翼翼梁、中央翼上壁板和中央翼下壁板组成的整个的盒子。第一侧板3051的一端位于中央翼翼梁上角盒301与中央翼翼梁腹板11之间，另一端位于中央翼翼梁下角盒302与中央翼翼梁腹板11之间。

第二侧板3052，与第一三叉接头305的第一侧板3051垂直，设置在与中央翼翼梁上缘条12相同的一侧，其一端位于中央翼翼梁上角盒301与外翼翼梁上角盒303之间，另一端位于中央翼翼梁下角盒302与外翼翼梁下角盒304之间。

第三侧板3053，与外翼翼梁腹板21采用对接方式连接，通过第一对接带板306固定形成单剪结构，通过紧固件连接，第三侧板3053的一端位于外翼翼梁上角盒303与第一对接带板306之间，另一端位于外翼翼梁下角盒304与第一对接带板306之间。

第一三叉接头305的第一侧板3051，第二侧板3052以及第三侧板3053相交于一条直线。第一三叉接头305的第一侧板3051，第二侧板3052以及第三侧板3053的上下两端比较厚，中间进行减薄优化，用以减轻零件重量。

第一三叉接头305的第一侧板3051与第三侧板3053形成第三夹角，第三夹角与第一夹角大小相等。

第一三叉接头305的中线与外翼翼梁腹板21的中线对齐，以免引起二次弯矩。

请参照图1，连接组件3还包括翼肋307，翼肋307一侧与外翼翼梁上角盒303和外翼翼梁下角盒304连接，另一侧与第一三叉接头305的第二侧板3052连接。翼肋307是中央翼翼梁1与外翼翼梁2的一个界面，用于将中央翼翼梁1的油箱与外翼翼梁2的油箱分开，承受外翼翼梁2传递来的弯矩、扭矩和剪力。

请参照图1、图4，连接组件3还包括设置在中央翼翼梁下角盒302与外翼翼梁下角盒304之间的第二三叉接头308，用于连接中央翼下壁板5与外翼下壁板7，传递外翼下壁板7传递过来的载荷。

请参照图4,第二三叉接头308包括：第一侧板3081、第二侧板3082以及第三侧板3083。

第一侧板3081，设置在中央翼翼梁下角盒302与中央翼下壁板5之间，与中央翼翼梁下缘条13对接。

第二侧板3082，设置在中央翼翼梁下角盒302与外翼翼梁下角盒304之间。

第三侧板3083，设置在外翼翼梁下角盒304与外翼下壁板7之间，与外翼翼梁下缘条23对接。

第二三叉接头308的第一侧板3081、第二侧板3082以及第三侧板3083相交于一条直线。

请参照图1，连接组件3还包括第二对接带板309，第二对接带板309一端通过紧固件与中央翼下壁板5连接，另一端通过紧固件与外翼下壁板7连接，用于与第二三叉接头308一起连接中央翼下壁板5与外翼下壁板7，构成双剪结构，传递外翼翼梁2传递过来的载荷。

请参照图1、图5，连接组件3还包括设置在中央翼上壁板4与外翼上壁板6之间的第一四叉接头310，用于连接中央翼上壁板4与外翼上壁板6，与中央翼翼梁上角盒301、外翼翼梁上角盒303分别形成对中央翼上壁板4、外翼上壁板6的整体双剪连接结构，传递外翼上壁板6传递过来的载荷。

请参照图5，第一四叉接头310包括：第一侧板3101、第二侧板3102、第三侧板3103以及第四侧板3104。

第一侧板3101，通过紧固件与中央翼上壁板4连接。

第二侧板3102，设置在中央翼上壁板4与外翼上壁板6之间。

第三侧板3103，通过紧固件与外翼上壁板6连接。

第四侧板3104，与第二侧板3102相对设置。

第一四叉接头310的第一侧板3101、第二侧板3102、第三侧板3103、第四侧板3104相交于一条直线。

请参照图1、图2，中央翼翼梁1靠近外翼翼梁2一端的中央翼翼梁腹板11、中央翼翼梁上缘条12的端面位于同一平面，中央翼翼梁腹板11与第一三叉接头305的第一侧板3051全部搭接，中央翼翼梁上缘条12与中央翼翼梁上角盒301全部搭接，均通过紧固件连接；中央翼翼梁下缘条13靠近外翼翼梁2一端设有第一缺口131，中央翼翼梁下缘条13与中央翼翼梁下角盒302部分搭接，通过紧固件连接。

在本实施例中，中央翼翼梁上缘条12、中央翼上壁板4、中央翼翼梁上角盒301以及第一四叉接头310一起构成双剪，主要承受机翼弯矩引起的缘条、壁板的拉压载荷以及由机翼扭矩引起的第一四叉接头310、外翼上壁板6传递的弦向载荷。中央翼翼梁下缘条13、中央翼下壁板5、中央翼翼梁下角盒302以及第二对接带板309一起构成双剪，主要承受机翼弯矩引起的缘条、壁板的拉压载荷以及由机翼扭矩引起的第二三叉接头308、第二对接带板309、外翼下壁板7传递的弦向载荷。

请参照图1、图2，外翼翼梁2靠近中央翼翼梁1的一端沿宽度方向设有第二缺口231，外翼翼梁腹板21与第一三叉接头305的第三侧板3053对接，通过第一对接带板306固定，外翼翼梁上缘条22与外翼翼梁上角盒303部分搭接，外翼翼梁下缘条23与外翼翼梁下角盒304部分搭接，均通过紧固件连接。

在本实施例中，外翼翼梁上缘条22、外翼上壁板6、外翼翼梁上角盒303以及第一四叉接头310一起构成双剪，主要承受机翼弯矩引起的缘条、壁板的拉压载荷以及由机翼扭矩引起的第一四叉接头310、外翼上壁板6传递的弦向载荷。外翼翼梁下缘条23、外翼下壁板7、外翼翼梁下角盒304以及第二对接带板309一起构成双剪，主要承受机翼弯矩引起的缘条、壁板的拉压载荷以及由机翼扭矩引起的第二三叉接头308、第二对接带板309、外翼下壁板7传递的弦向载荷。

在本实施例的翼梁连接处，外翼翼梁腹板21的载荷通过第一对接带板306和外翼翼梁上角盒303、外翼翼梁下角盒304传递到第一三叉接头305，再通过第一三叉接头305传递到中央翼翼梁腹板11和梁框8。外翼翼梁上缘条22的载荷通过外翼翼梁上角盒303和第一四叉接头310传递给中央翼翼梁上缘条12和中央翼上壁板4。外翼翼梁下缘条23的载荷通过外翼翼梁下角盒304和第二三叉接头308以及第二对接带板309传递到中央翼翼梁下缘条13和中央翼下壁板5。

本实施例中紧固件包括但不限于螺栓螺母紧固件，紧固件可以为1排、2排或多排，紧固件类型可以为钛合金、铝合金等，根据实际的载荷情况选用，同时选用时注意紧固件与被连接件之间的异电位腐蚀问题。

本实施例中紧固件安装方向均为由翼盒内侧到翼盒外侧，同时翼梁连接结构适合于中央翼翼盒先装配完成后再将外翼盒段与中央翼盒段装配在一起的方式，如此可降低机翼装配难度，方便前后协调。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，中央翼翼梁1的结构不同，中央翼翼梁1靠近外翼翼梁2一端的中央翼翼梁腹板11、中央翼翼梁上缘条12和中央翼翼梁下缘条13的端面位于同一平面。

中央翼翼梁腹板11与第一三叉接头305的第一侧板3051全部搭接，中央翼翼梁上缘条12与中央翼翼梁上角盒301全部搭接，中央翼翼梁下缘条13与中央翼翼梁下角盒302全部搭接，均通过紧固件连接。

本实施例飞机机翼的翼梁连接结构的其他零部件的结构以及连接关系与实施例一的结构以及连接关系相同，在此不再赘述。

实施例三

本实施例与实施例一的不同之处在于，外翼翼梁2的结构不同，外翼翼梁2靠近中央翼翼梁1一端的外翼翼梁腹板21、外翼翼梁上缘条22和外翼翼梁下缘条23的端面位于同一平面。

具体的，外翼翼梁腹板21与第一三叉接头305的第三侧板3053对接，通过第一对接带板306固定，外翼翼梁上缘条22与外翼翼梁上角盒303部分搭接，外翼翼梁下缘条23与外翼翼梁下角盒304部分搭接，均通过紧固件连接。

或者，外翼翼梁腹板21与第一三叉接头305的第三侧板3053全部搭接，外翼翼梁上缘条22与外翼翼梁上角盒303全部搭接，外翼翼梁下缘条23与外翼翼梁下角盒304全部搭接，均通过紧固件连接。此时，可省略第一对接带板306。

本实施例飞机机翼的翼梁连接结构的其他零部件的结构以及连接关系与实施例一的结构以及连接关系相同，在此不再赘述。

实施例四

本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例为中央翼翼梁1和外翼翼梁2位于机尾侧时的翼梁连接结构。

中央翼翼梁腹板11和外翼翼梁腹板21形成第二夹角，第二夹角的范围为[120°,160°]，具体的夹角数值，根据各个机型的后掠角来确定，以适应整个飞机的气动外形，使整个飞机达到气动性能最佳。

请参照图6、图7，图6是本发明实施例四提供的飞机机翼的翼梁连接结构的内侧结构示意图；图7是本发明实施例四提供的飞机机翼的翼梁连接结构的外侧结构示意图。

由于中央翼翼梁1和外翼翼梁2位于机尾侧，导致连接组件3的组成部分结构不同。

本实施例的连接组件3与实施例一的不同之处在于，用第二四叉接头311代替实施例一中的第一三叉接头305，连接组件3的其他组件结构也相应变化。

请参照图6、图7，连接组件3还包括：

第二四叉接头311，设置在中央翼翼梁1与外翼翼梁2之间，用于连接中央翼翼梁腹板11与外翼翼梁腹板21，并传递外翼翼梁2传递过来的载荷，使装配更加方便。

第三对接带板312，设置在与外翼翼梁上缘条22相对的另一侧，与外翼翼梁腹板21和第二四叉接头311通过紧固件连接，对外翼翼梁腹板21侧整体构成双剪结构，传递外翼翼梁2传递过来的载荷。

请参照图8，第二四叉接头311包括：第一侧板3111、第二侧板3112、第三侧板3113以及第四侧板3114。

第一侧板3111，与中央翼翼梁腹板11全部搭接，其一端位于中央翼翼梁上角盒301与中央翼翼梁腹板11之间，另一端位于中央翼翼梁下角盒302与中央翼翼梁腹板11之间。

第二侧板3112，与第二四叉接头311的第一侧板3111垂直，设置在与中央翼翼梁上缘条12相同的一侧，一端位于中央翼翼梁上角盒301与外翼翼梁上角盒303之间，另一端位于中央翼翼梁下角盒302与外翼翼梁下角盒304之间，并分别通过紧固件连接。

第三侧板3113，与外翼翼梁腹板21采用对接方式连接，通过第三对接带板312固定形成单剪结构，通过紧固件连接。第三侧板3113的一端位于外翼翼梁上角盒303与第三对接带板312之间，另一端位于外翼翼梁下角盒304与第三对接带板312之间。

第四侧板3114，与第二侧板3112相对设置，用于连接机身相应结构，使得载荷传递路径更为优化。

第二四叉接头311的第一侧板3111、第二侧板3112、第三侧板3113以及第四侧板3114相交于一条直线。第一侧板3111与第三侧板3113形成第四夹角，第四夹角与第二夹角大小相等。

请参照图6，中央翼翼梁1靠近外翼翼梁2一端的中央翼翼梁腹板11、中央翼翼梁上缘条12的端面位于同一平面，中央翼翼梁腹板11与第二四叉接头311的第一侧板3111全部搭接，中央翼翼梁上缘条12与中央翼翼梁上角盒301全部搭接；中央翼翼梁下缘条13靠近外翼翼梁2一端设有第一缺口131，中央翼翼梁下缘条13与中央翼翼梁下角盒302部分搭接,中央翼翼梁下角盒302的外表面与中央翼翼梁下缘条13位于第一缺口131处的外表面位于同一平面。具体的，中央翼翼梁上角盒301连接中央翼翼梁上缘条12的部位以及中央翼翼梁下角盒302连接中央翼翼梁下缘条13的部位均采用“Z字型”结构设计，尽可能多的保留了中央翼翼梁腹板11，解决了因中央翼翼梁上缘条12以及中央翼翼梁下缘条13的长度大于中央翼翼梁腹板11的长度而导致中央翼翼梁上缘条12以及中央翼翼梁下缘条13出现分层的问题，延长了机翼的使用寿命。

中央翼翼梁腹板11与第二四叉接头311的第一侧板3111全部搭接通过紧固件连接，由于中央翼翼梁腹板11靠近中央翼翼梁上缘条12和中央翼翼梁下缘条13的部位载荷较大，易出现裂纹。为了解决上述问题，紧固件沿着中央翼翼梁腹板11的宽度方向先是按照4排或多排分布，然后减至3排，2排，再增加至4排或多排，紧固件采用上述分布方式可有效降低裂纹的扩展速率，延长了中央翼翼梁连接部位的寿命。

请参照图6，外翼翼梁2靠近中央翼翼梁1的一端沿宽度方向设有第二缺口231，外翼翼梁腹板21与第二四叉接头311的第三侧板3113对接，通过第三对接带板312固定，外翼翼梁上缘条22与外翼翼梁上角盒303部分搭接，外翼翼梁上角盒303位于第二缺口231处的外表面与外翼翼梁上缘条22的外表面位于同一平面上，外翼翼梁下缘条23与外翼翼梁下角盒304部分搭接，外翼翼梁下角盒304位于第二缺口231处的外表面与外翼翼梁下缘条23的外表面位于同一平面。具体的，外翼翼梁上角盒303连接外翼翼梁上缘条22的部位以及外翼翼梁下角盒304连接外翼翼梁下缘条23的部位均采用“Z字型”结构设计，尽可能多的保留了外翼翼梁腹板21，解决了因外翼翼梁上缘条22以及外翼翼梁下缘条23的长度大于外翼翼梁腹板21的长度而导致外翼翼梁上缘条22以及外翼翼梁下缘条23出现分层的问题，延长了机翼的使用寿命。外翼翼梁上角盒303与外翼翼梁上缘条22之间、外翼翼梁下角盒304与外翼翼梁下缘条23之间均通过至少一排紧固件连接，紧固件一般采用1排或2排或3排，能有效将外翼翼梁2承受的载荷传至中央翼翼梁1和机身。

本实施例中紧固件包括但不限于螺栓螺母紧固件，紧固件设置有多排且排数一般为2、3、4排或多排，可根据机型大小以及载荷大小确定紧固件的排数。

实施例五

本实施例与实施例四的不同之处在于，中央翼翼梁1的结构不同，中央翼翼梁1靠近外翼翼梁2一端的中央翼翼梁腹板11、中央翼翼梁上缘条12和中央翼翼梁下缘条13的端面位于同一平面。

中央翼翼梁腹板11与第二四叉接头311的第一侧板3111全部搭接，中央翼翼梁上缘条12与中央翼翼梁上角盒301全部搭接，中央翼翼梁下缘条13与中央翼翼梁下角盒302全部搭接，均通过紧固件连接。

具体的，在加工中央翼翼梁1时，尽可能的使中央翼翼梁1靠近外翼翼梁2一端的中央翼翼梁腹板11、中央翼翼梁上缘条12和中央翼翼梁下缘条13的端面位于同一平面。在加工时尽可能的保证翼梁连接部位的完整性，避免翼梁连接部位出现分层，延长飞机机翼的使用寿命。

如果通过加工不能得到本实施例所述中央翼翼梁1的结构，可采用实施例四所述的中央翼翼梁1的结构。

本实施例飞机机翼的翼梁连接结构的其他零部件的结构以及连接关系与实施例四的结构以及连接关系相同，在此不再赘述。

实施例六

本实施例与实施例四的不同之处在于，外翼翼梁2的结构不同，外翼翼梁2靠近中央翼翼梁1一端的外翼翼梁腹板21、外翼翼梁上缘条22和外翼翼梁下缘条23的端面位于同一平面。

具体的，外翼翼梁腹板21与第二四叉接头311的第三侧板3113对接，通过第三对接带板312固定，外翼翼梁上缘条22与外翼翼梁上角盒303部分搭接，外翼翼梁下缘条23与外翼翼梁下角盒304部分搭接，均通过紧固件连接。

或者，外翼翼梁腹板21与第二四叉接头311的第三侧板3113全部搭接，外翼翼梁上缘条22与外翼翼梁上角盒303全部搭接，外翼翼梁下缘条23与外翼翼梁下角盒304全部搭接，均通过紧固件连接。此时，可省略第三对接带板312。

具体的，在加工外翼翼梁2时，尽可能的使外翼翼梁2靠近中央翼翼梁1一端的外翼翼梁腹板21、外翼翼梁上缘条22和外翼翼梁下缘条23的端面位于同一平面。在加工时尽可能的保证翼梁连接部位的完整性，避免翼梁连接部位出现分层，延长飞机机翼的使用寿命。

如果通过加工不能得到本实施例所述外翼翼梁2的结构，可采用实施例四所述的外翼翼梁2的结构。

本实施例飞机机翼的翼梁连接结构的其他零部件的结构以及连接关系与实施例四的结构以及连接关系相同，在此不再赘述。

上述所有实施例的飞机机翼的翼梁连接结构，同样适用于中央翼翼梁1和外翼翼梁2为金属材料，连接组件3为复合材料的情况，在金属材料结构与复合材料结构连接存在电位差时，复合材料制成的连接组件3与金属材料制成的中央翼翼梁1、外翼翼梁2的接触面之间设有至少一层绝缘层。

上述所有实施例的飞机机翼的翼梁连接结构，同时适用于全金属材料或全复合材料的翼梁连接结构。

为了避免异电位腐蚀，材料选取时要尽量选取电位差相匹配的材料。

如上所述，本发明旨在保护一种飞机机翼的翼梁连接结构，在金属材料结构和复合材料结构连接存在电位差时，通过在金属材料结构和复合材料结构的接触面之间设置绝缘层以及合理选取材料，解决了金属材料结构和复合材料结构连接时异电位腐蚀的问题，有效避免了异电位腐蚀现象的发生，提高了中央翼翼梁与外翼翼梁之间的连接强度，延长了机翼的使用寿命。同时还可以防止复合材料翼梁根部分层，满足强度、结构等基本功能，具有重量轻，制造装配成本低，且连接结构的稳定性更强等优点。

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 (15)

1.一种飞机机翼的翼梁连接结构，其特征在于，包括：中央翼翼梁（1），外翼翼梁（2）以及连接组件（3）；

复合材料制成的中央翼翼梁（1）通过钛合金或铝合金制成的连接组件（3）与复合材料制成的外翼翼梁（2）连接；在连接组件（3）为铝合金时，连接组件（3）与复合材料制成的中央翼翼梁（1）、外翼翼梁（2）的接触面之间设有至少一层绝缘层；

所述中央翼翼梁（1）包括中央翼翼梁腹板（11），位于中央翼翼梁腹板（11）宽度方向两端的中央翼翼梁上缘条（12）和中央翼翼梁下缘条（13），所述中央翼翼梁腹板（11）、中央翼翼梁上缘条（12）和中央翼翼梁下缘条（13）构成C形结构的中央翼翼梁（1）；

所述外翼翼梁（2）包括外翼翼梁腹板（21），位于外翼翼梁腹板（21）宽度方向两端的外翼翼梁上缘条（22）和外翼翼梁下缘条（23），所述外翼翼梁腹板（21）、外翼翼梁上缘条（22）和外翼翼梁下缘条（23）构成C形结构的外翼翼梁（2）；

所述连接组件（3）包括连接中央翼翼梁上缘条（12）与中央翼翼梁腹板（11）的中央翼翼梁上角盒（301），连接中央翼翼梁下缘条（13）与中央翼翼梁腹板（11）的中央翼翼梁下角盒（302）；

所述连接组件（3）还包括：

第一三叉接头（305），设置在所述中央翼翼梁（1）与外翼翼梁（2）之间；

第一对接带板（306），设置在与所述外翼翼梁上缘条（22）相对的另一侧，与所述外翼翼梁腹板（21）和所述第一三叉接头（305）连接；

所述第一三叉接头（305）包括：

第一侧板（3051），与所述中央翼翼梁腹板（11）全部搭接，其一端位于所述中央翼翼梁上角盒（301）与中央翼翼梁腹板（11）之间，另一端位于所述中央翼翼梁下角盒（302）与中央翼翼梁腹板（11）之间；

第二侧板（3052），与所述第一三叉接头（305）的第一侧板（3051）垂直，设置在与所述中央翼翼梁上缘条（12）相同的一侧，其一端位于所述中央翼翼梁上角盒（301）与外翼翼梁上角盒（303）之间，另一端位于所述中央翼翼梁下角盒（302）与外翼翼梁下角盒（304）之间；

第三侧板（3053），与所述外翼翼梁腹板（21）采用对接方式连接，通过所述第一对接带板（306）固定，其一端位于所述外翼翼梁上角盒（303）与第一对接带板（306）之间，另一端位于所述外翼翼梁下角盒（304）与第一对接带板（306）之间；

所述第一三叉接头（305）的第一侧板（3051），第二侧板（3052）以及第三侧板（3053）相交于一条直线；

所述连接组件（3）还包括：

第二三叉接头（308），设置在所述中央翼翼梁下角盒（302）与外翼翼梁下角盒（304）之间；

所述中央翼翼梁（1）靠近外翼翼梁（2）一端的中央翼翼梁腹板（11）、中央翼翼梁上缘条（12）的端面位于同一平面，所述中央翼翼梁上缘条（12）与中央翼翼梁上角盒（301）全部搭接；所述中央翼翼梁下缘条（13）靠近外翼翼梁（2）一端设有第一缺口（131），所述中央翼翼梁下缘条（13）与中央翼翼梁下角盒（302）部分搭接；

所述外翼翼梁（2）靠近中央翼翼梁（1）的一端沿其宽度方向设有第二缺口（231），所述外翼翼梁上缘条（22）与外翼翼梁上角盒（303）部分搭接，所述外翼翼梁下缘条（23）与外翼翼梁下角盒（304）部分搭接。

2.根据权利要求1所述的飞机机翼的翼梁连接结构，其特征在于，

所述中央翼翼梁（1）的C形结构的开口和外翼翼梁（2）的C形结构的开口位于同一侧。

3.根据权利要求2所述的飞机机翼的翼梁连接结构，其特征在于，

当所述中央翼翼梁（1）和外翼翼梁（2）位于机头侧时，所述中央翼翼梁腹板（11）和外翼翼梁腹板（21）形成第一夹角，所述第一夹角的范围为[120°,160°]；

当所述中央翼翼梁（1）和外翼翼梁（2）位于机尾侧时，所述中央翼翼梁腹板（11）和外翼翼梁腹板（21）形成第二夹角，所述第二夹角的范围为[120°,160°]。

4.根据权利要求3所述的飞机机翼的翼梁连接结构，其特征在于，所述连接组件（3）还包括连接外翼翼梁上缘条（22）与外翼翼梁腹板（21）的外翼翼梁上角盒（303），以及连接外翼翼梁下缘条（23）与外翼翼梁腹板（21）的外翼翼梁下角盒（304），所述中央翼翼梁上角盒（301）与外翼翼梁上角盒（303）之间、中央翼翼梁下角盒（302）与外翼翼梁下角盒（304）之间均通过紧固件连接。

5.根据权利要求1所述的飞机机翼的翼梁连接结构，其特征在于，所述第一三叉接头（305）的第一侧板（3051）与第三侧板（3053）形成第三夹角，所述第三夹角与第一夹角大小相等。

6.根据权利要求5所述的飞机机翼的翼梁连接结构，其特征在于，所述第一三叉接头（305）的中线与外翼翼梁腹板（21）的中线对齐。

7.根据权利要求1所述的飞机机翼的翼梁连接结构，其特征在于，

所述第二三叉接头（308）包括：

第一侧板（3081），设置在所述中央翼翼梁下角盒（302）与中央翼下壁板（5）之间，与所述中央翼翼梁下缘条（13）对接；

第二侧板（3082），设置在所述中央翼翼梁下角盒（302）与外翼翼梁下角盒（304）之间；

第三侧板（3083），设置在所述外翼翼梁下角盒（304）与外翼下壁板（7）之间，与所述外翼翼梁下缘条（23）对接；

所述第二三叉接头（308）的第一侧板（3081）、第二侧板（3082）以及第三侧板（3083）相交于一条直线。

8.根据权利要求1所述的飞机机翼的翼梁连接结构，其特征在于，所述连接组件（3）还包括：

第一四叉接头（310），设置在中央翼上壁板（4）与外翼上壁板（6）之间；

所述第一四叉接头（310）包括：

第一侧板（3101），与所述中央翼上壁板（4）连接；

第二侧板（3102），设置在所述中央翼上壁板（4）与外翼上壁板（6）之间；

第三侧板（3103），与所述外翼上壁板（6）连接；

第四侧板（3104），与所述第二侧板（3102）相对设置；

所述第一四叉接头（310）的第一侧板（3101）、第二侧板（3102）、第三侧板（3103）以及第四侧板（3104）相交于一条直线。

9.根据权利要求4所述的飞机机翼的翼梁连接结构，其特征在于，所述连接组件（3）还包括：

第二四叉接头（311），设置在所述中央翼翼梁（1）与外翼翼梁（2）之间；

第三对接带板（312），设置在与所述外翼翼梁上缘条（22）相对的另一侧，与所述外翼翼梁腹板（21）和所述第二四叉接头（311）连接；

所述第二四叉接头（311）包括：

第一侧板（3111），与所述中央翼翼梁腹板（11）全部搭接，其一端位于所述中央翼翼梁上角盒（301）与中央翼翼梁腹板（11）之间，另一端位于所述中央翼翼梁下角盒（302）与中央翼翼梁腹板（11）之间；

第二侧板（3112），与所述第二四叉接头（311）的第一侧板（3111）垂直，设置在与所述中央翼翼梁上缘条（12）相同的一侧，其一端位于所述中央翼翼梁上角盒（301）与外翼翼梁上角盒（303）之间，另一端位于所述中央翼翼梁下角盒（302）与外翼翼梁下角盒（304）之间；

第三侧板（3113），与所述外翼翼梁腹板（21）采用对接方式连接，通过所述第三对接带板（312）固定，其一端位于所述外翼翼梁上角盒（303）与所述第三对接带板（312）之间，另一端位于所述外翼翼梁下角盒（304）与所述第三对接带板（312）之间；

第四侧板（3114），与所述第二侧板（3112）相对设置；

所述第二四叉接头（311）的第一侧板（3111）、第二侧板（3112）、第三侧板（3113）以及第四侧板（3114）相交于一条直线。

10.根据权利要求9所述的飞机机翼的翼梁连接结构，其特征在于，所述第二四叉接头（311）的第一侧板（3111）与第三侧板（3113）形成第四夹角，所述第四夹角与第二夹角大小相等。

11.根据权利要求1所述的飞机机翼的翼梁连接结构，其特征在于，所述中央翼翼梁（1）靠近外翼翼梁（2）一端的中央翼翼梁腹板（11）、中央翼翼梁上缘条（12）的端面位于同一平面，所述中央翼翼梁上缘条（12）与中央翼翼梁上角盒（301）全部搭接；所述中央翼翼梁下缘条（13）靠近外翼翼梁（2）一端设有第一缺口（131），所述中央翼翼梁下缘条（13）与中央翼翼梁下角盒（302）部分搭接,所述中央翼翼梁下角盒（302）的外表面与中央翼翼梁下缘条（13）位于第一缺口（131）处的外表面位于同一平面。

12.根据权利要求1所述的飞机机翼的翼梁连接结构，其特征在于，所述外翼翼梁（2）靠近中央翼翼梁（1）的一端沿其宽度方向设有第二缺口（231），所述外翼翼梁上缘条（22）与外翼翼梁上角盒（303）部分搭接，所述外翼翼梁上角盒（303）位于第二缺口（231）处的外表面与外翼翼梁上缘条（22）的外表面位于同一平面上，所述外翼翼梁下缘条（23）与外翼翼梁下角盒（304）部分搭接，所述外翼翼梁下角盒（304）位于第二缺口（231）处的外表面与外翼翼梁下缘条（23）的外表面位于同一平面。

13.根据权利要求1所述的飞机机翼的翼梁连接结构，其特征在于，所述中央翼翼梁（1）靠近外翼翼梁（2）一端的中央翼翼梁腹板（11）、中央翼翼梁上缘条（12）和中央翼翼梁下缘条（13）的端面位于同一平面。

14.根据权利要求1所述的飞机机翼的翼梁连接结构，其特征在于，所述外翼翼梁（2）靠近中央翼翼梁（1）一端的外翼翼梁腹板（21）、外翼翼梁上缘条（22）和外翼翼梁下缘条（23）的端面位于同一平面。

15.一种飞机，包括权利要求1-14任一项所述的飞机机翼的翼梁连接结构。