CN107554748A - 一种飞机尾段气密端框 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞机尾段气密端框，特别涉及一种承载可靠性高的新型结构气密端框。所述的气密端框包括球面蒙皮、框缘、辐射条、辅框、加强环、出入口框和出入口盖，框缘是“y”字形型材框缘条，框缘位于端框周圈与机身连接处；框缘位置设置有辅框，球面蒙皮内侧分布有呈放射状的辐射条，辐射条为“Z”字形板弯件；球面蒙皮的中央开有出入口，出入口盖通过出入口框安装在该出入口处。与现有技术相比，本发明克服了飞机尾段气密端框为非对称球面情况下受力不均，现有端框结构承载强度低、承载可靠性差的技术缺陷，整体上提高了气密端框的力学性能和使用寿命。

Description

一种飞机尾段气密端框

技术领域

本发明涉及飞机尾段气密端框，特别涉及一种承载可靠性高的新型结构气密端框。

背景技术

国内外气密性飞机在后气密端框的结构设计中广泛采用了平面框和球面框两种结构设计形式。在AN-12和某型国产飞机中，由于机身外形上部为圆，下部为不规则曲线，所以采用了上部球面框，下部平面框的球面框和平面框相结合的结构设计形式。

分析国内外各种飞机的气密端框的结构形式后得出：平面框结构形式设计的飞机后气密端框，大多数都在机身框截面较小时采用，而机身框截面较大时采用平面框结构形式作为气密端框的缺点是设计出的结构增重较大，经济性差；

采用球面框结构形式设计的飞机后气密端框则在机身框截面较大时采用，但是布置球面框的位置通常在机身外形截面是圆形的位置，此种设计占用飞机内部空间较多，机身空间利用率差。且在机身外形截面为不规则形状时直接采用球面框结构形式将导致球面框周圈被截断位置受力不均，承载能力较差；

采用球面框和平面框相结合的结构形式设计的飞机后气密端框则在AN-12等飞机中采用，此设计适用于机身下部布置加强地板的情况，具体为地板上位球面框，地板下为平面框。

在某型号飞机设计时，需要在机身尾段机身外形截面较大且机身外形截面为不规则形状处设计气密端框，且此处无加强地板，并对飞机空间利用率有要求。根据上述分析采用球面框结构形式的气密端框，并需要克服球面框空间利用率低的缺点和布置在非规则截面处受力不均、承载能力差的缺点。

发明内容

本发明的目的：提供一种承载强度大、可靠性高的飞机尾段气密端框。

本发明的技术方案：一种飞机尾段气密端框，其特征为：所述的气密端框包括球面蒙皮、框缘、辐射条、辅框、加强环、出入口框和出入口盖，框缘是“y”字形型材框缘条，框缘位于端框周圈与机身连接处；

框缘位置设置有辅框，球面蒙皮内侧分布有呈放射状的辐射条，辐射条为“Z”字形板弯件；

球面蒙皮的中央开有出入口，出入口盖通过出入口框安装在该出入口处。

作为本技术方案的一种改进，辐射条分为两段，中间通过环球面蒙皮的加强环连接，所述的加强环为环状型材。

作为本技术方案的一种改进，所述气密端框的球面蒙皮分为上下两部分。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明克服了飞机尾段气密端框为非对称球面情况下受力不均，现有端框结构承载强度低、承载可靠性差的技术缺陷，整体上提高了气密端框的力学性能和使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1为框缘，2为球面上蒙皮，3为球面下蒙皮，4为副框，5为辐射条，6为加强环，7为出入口框，8为出入口盖。

具体实施方式

一种飞机尾段气密端框，其特征为：所述的气密端框包括球面蒙皮、框缘、辐射条、辅框、加强环、出入口框和出入口盖，框缘是“y”字形型材框缘条，框缘位于端框周圈与机身连接处；

框缘位置设置有辅框，球面蒙皮内侧分布有呈放射状的辐射条，辐射条为“Z”字形板弯件；球面蒙皮的中央开有出入口，出入口盖通过出入口框安装在该出入口处。辐射条分为两段，中间通过环球面蒙皮的加强环连接，所述的加强环为环状型材。所述气密端框的球面蒙皮分为上下两部分。

依据材料力学，增加座舱在受正压差时，类似一个受内压的密闭容器，其内力是自平衡状态，最有效的承压结构是一种两端带有半球形端盖的圆柱筒，此种形式受力情况最佳，但由于半球面占用前后空间较大，空间利用率差，经济性不好。当球面半径大于机身半径时，球面周缘的载荷分解为纵向分量和径向分量，纵向分量传递给机身蒙皮，径向分量主要由球面框框缘来承担。由受力分析可知，球面上某点的应力分布和球面半径有关，随着球面半径的变化，纵向分量和径向分量是随着球面切面与纵向的夹角的变化而变化的。在机身与球面框相交处，如果机身外形截面为圆形时，球面框周圈受力是一致的，因为边界处球面切面与机身外形的夹角不变。而机身外形截面为不规则截面时，由于边界处球面切面与机身外形的夹角变化不连续，使得球面框周圈受力不均匀，传力不顺畅，易导致应力集中，承载力学性能较差，为了解决此问题本发明采用椭球球面适应不规则机身截面，使得球面周圈与机身夹角均匀一致，达到传力连续顺畅。

本发明的球面框采用球面的一部分---球亏面用作球面框，即球面半径大于机身半径。常规球面框设计采用的球面半径为机身半径2-2.5倍，本技术方案采用垂向球面半径为机身半径3.69倍，横向球面半径为机身半径4.43倍的椭球面，这样空间利用率提高了百分之八十。

本发明整体为椭球面形，准确的说是被椭圆截面截取的椭球亏面，安装部位处机身外形截面为不规则形状，近似为椭圆，取其铅垂方向和水平方向最大宽度为椭圆长短轴，椭圆长轴为3500mm，短轴为2900mm，球面中心进深400mm。整体由球面上蒙皮2，球面下蒙皮3，框缘1，辐射条5，辅框4，加强环6，出入口框7和出入口盖8组成，见图1。

球面蒙皮分为上、下2块分别为球面上蒙皮2、球面下蒙皮3，为LY12-MO-δ1.8mm的铝板拉伸而成，主要传递气密载荷。球面蒙皮在中部与出入口框连接。球面蒙皮设计在直接承受气压力的一侧，密封性好，并改善了铆钉受力。球面蒙皮尺寸较大，从工艺上考虑必须分块，这里分为上下两块。分成上、下两块的球面蒙皮，便于制造和装配，工艺性好。上、下球面蒙皮采用搭接连接，并且与辐射条5相连。

框缘1采用由LY12-M-LX0700型材加工成型的“y”字形框缘条，这种结构形式可以将作用在球面蒙皮上的膜应力较缓慢地传到机身上，由于球面框在机身边界处夹角的变化，框缘1型材的立边夹角随球面外形变化进行设计和成形。

辐射条5为LY12-M-δ1.2mm的“Z”字形板弯件，外形随球面蒙皮外形变化；主要功能是维持蒙皮的外形和球面承受气密载荷。辐射条在内侧与球面蒙皮铆接，用于支撑蒙皮，并将蒙皮载荷传递到框缘1上。辐射条分为两段。两段辐射条通过加强环6连接后再与出入口框7相连。加强环6是由材料为LY12厚度为1.5mm的铝合金板弯制而成，截面形状为“Z”字形。辐射条5布置为辐射状，从结构的连续性考虑，辐射条的布置与一端与球心，另一端与飞机机身长桁轴线取得一致的位置上，原因是辐射条有一个拉伸轴向载荷，直接与壁板上的长桁相对齐，可以直接利用壁板长桁较强的刚度传递载荷，使得传力路线最短，为了避免辐射条在球心附近过于密集，采用长短不等的两段辐射条相间布置并通过加强环6相连接，既减轻了重量又提高了强度。

辐射条5、框缘1和加强环6组成一个组合构架，用于连接球面蒙皮，限制了球皮的变形，提高了球面蒙皮的临界失稳应力，大大提高了球面框承受气密载荷的承载能力。

在球面蒙皮的中央开有出入口并设置了出入口框7和出入口盖8，用于人员设备通过球面气密端框，便于后舱维护。出入口框7采用半“工”字形整体机加口框进行加强。出入口盖8为铝合金钣金组合件，口盖周圈布置有快卸锁，该锁能方便的锁死和打开出入口盖。

辅框4的作用是用来分担承受和平衡由球面蒙皮产生的径向载荷，因此要求辅框要有足够的抗弯刚度。辅框是钣金型材组合件，辅框与框缘1相连，与框缘1共同承受球面蒙皮产生的径向载荷。

通过上述结构设计，使得本发明的球面气密端框结构可靠，空间利用高，传力连续通畅，力学性能好，可以满足强度刚度和使用要求，并具有一定的工艺性，可制造性。

Claims (3)

1.一种飞机尾段气密端框，其特征为：所述的气密端框包括球面蒙皮、框缘、辐射条、辅框、加强环、出入口框和出入口盖，框缘是“y”字形型材框缘条，框缘位于端框周圈与机身连接处；

框缘位置设置有辅框，球面蒙皮内侧分布有呈放射状的辐射条，辐射条为“Z”字形板弯件；

球面蒙皮的中央开有出入口，出入口盖通过出入口框安装在该出入口处。

2.根据权利要求1所述的一种飞机尾段气密端框，其特征为：辐射条分为两段，中间通过环球面蒙皮的加强环连接，所述的加强环为环状型材。

3.根据权利要求1所述的一种飞机尾段气密端框，其特征为：所述气密端框的球面蒙皮分为上下两部分。