CN107554751B - 一种长桁保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长桁保护装置，属于飞机机翼保护结构技术领域。该长桁保护装置由弹性材料制成，包括：凸起部，形成为鼓起状以套在长桁的腹板部的外部；一对对称设置的贴合部，与所述凸起部的两端连接，设置为贴合所述长桁的缘条部的外表面；所述凸起部与贴合部形成为大致Ω形状。本发明的长桁保护装置采用弹性材料制成，其横截面采用“Ω”结构，便于拆卸，并能够产生所需夹紧力，在飞机制造装配和维护阶段使用，对任意角度的意外冲击均能产生较好的吸能效果，故在长桁结构设计中不必再考虑制造装配和维护过程中意外冲击导致的损伤，因而可以将长桁结构可以设计的更轻，从而减轻了机体结构的重量，减少了飞机的燃油消耗，提高了飞机的综合性能。

Description

一种长桁保护装置

技术领域

本发明涉及飞机机翼保护结构技术领域，尤其是涉及一种长桁保护装置。

背景技术

复合材料的大量应用减轻了机体结构重量，在民用飞机机体结构中开始广泛应用。机翼蒙皮广泛采用加筋壁板结构进行设计，该类结构的优势就是用较小的长桁(筋条)重量代价来增加壁板的抗弯刚度。但是复合材料长桁抗冲击性能较差，尤其是垂直于长桁腹板边的冲击，会引起较大的分层损伤，严重影响壁板结构承载能力。在机翼壁板制造和维护中，工具跌落等冲击事件不可避免。

现有的复合材料机翼长桁主要有两种结构形式，一种是A350飞机机翼采用的T型长桁，见图1所示。一种是B787飞机采用的I型长桁，见图2所示。

为解决上述问题，现有技术的做法是将长桁做厚，通过加厚结构提高复合材料长桁自身的抗冲击损伤能力以减少冲击损伤的影响，或者在长桁上增加一些不可拆卸的保护物，但是这种方法使得长桁结构的重量增加，不利于减轻机体结构重量。

关于复合材料长桁的保护结构，目前公开的资料很少。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种长桁保护装置，采用弹性材料制成，其横截面采用“Ω”的结构形式，便于拆卸，并能够产生所需的夹紧力，在飞机制造装配和维护阶段使用，有效保护了长桁结构，使用完毕即可拆下，解决了现有技术为提高长桁的抗冲击损伤能力而导致的长桁结构重量增加，不利于减轻机体结构重量的问题。本发明的长桁保护装置，既有效保护了长桁结构，又减轻了机体结构重量。

(本发明要解决的技术问题，技术方案概述，技术效果概述)。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种长桁保护装置，由弹性材料制成，包括：凸起部，形成为鼓起状，以套在长桁的腹板部的外部，用来保护长桁的腹板部；一对对称设置的贴合部，与所述凸起部的两端连接，设置为贴合所述长桁的缘条部的外表面，用来保护长桁的缘条部；所述凸起部与所述贴合部形成为大致Ω形状，有效保护长桁结构，即有效保护长桁的腹板部和缘条部。

进一步，所述长桁保护装置还包括夹持部，设置在所述凸起部与所述贴合部之间，用于连接所述凸起部与所述贴合部，以抵接于所述长桁的腹板部的两侧，产生固定该长桁保护装置所需的夹紧力，同时便于拆卸。

进一步，所述凸起部的横截面为圆弧形；所述凸起部内侧的圆弧半径范围为t+5mm≦R1≦0.3h(式1)，式1中R1表示所述凸起部内侧的圆弧半径，t表示所述长桁的腹板部的厚度，h表示所述长桁的腹板部的高度。

进一步，所述凸起部的横截面为圆弧形；所述凸起部内侧的圆弧半径范围为

式2中R1表示所述凸起部内侧的圆弧半径，a表示所述长桁的腹板部顶端的宽度，h表示所述长桁的腹板部的高度。

进一步，所述夹持部的横截面为圆弧形；所述夹持部内侧的圆弧半径范围为0.25(b-t)≦R2≦0.5b(式3)，式3中R2表示所述夹持部内侧的圆弧半径，b表示所述长桁的缘条部的总宽度，t表示所述长桁的腹板部的厚度。

进一步，所述凸起部、所述夹持部和所述贴合部一体成型。

进一步，两个所述夹持部之间形成一间隙，通过调节间隙的大小，来调节固定该长桁保护装置所需的夹紧力的大小，同时便于拆卸。

进一步，所述弹性材料包括：由第一弹性材料制成的中间层,用于形成所述长桁保护装置的凸起部和夹持部，用来调节间隙的大小以及产生固定长桁保护装置所需的夹紧力，同时，使得该长桁保护装置便于拆卸，在飞机制造装配和维护阶段使用，使用完毕即可拆下；由第二弹性材料制成的保护层，设置在所述中间层的两侧，且包裹所述中间层，用于形成所述长桁保护装置的凸起部、贴合部和夹持部，用于吸收任意角度的外来冲击能量，有效保护长桁结构，即有效保护长桁的腹板部和缘条部。

进一步，所述第一弹性材料的厚度范围为0.2～1.5mm。

进一步，所述第一弹性材料为金属曲面板簧。

进一步，所述第二弹性材料位于所述第一弹性材料一侧的厚度范围为5～10mm。

进一步，所述第二弹性材料为橡胶或者高分子发泡材料。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明的长桁保护装置采用弹性材料制成，其横截面采用“Ω”的结构形式，便于拆卸，并能够产生所需的夹紧力，在飞机制造装配和维护阶段使用，对任意角度的意外冲击，该长桁保护装置均能产生较好的吸能效果，避免长桁结构遭受意外冲击损伤，有效保护了长桁的腹板部和缘条部，故在长桁结构设计中不必再考虑制造装配和维护过程中意外冲击导致的损伤。同时，由于该长桁保护装置便于拆卸，使用完毕即可拆下，因此，采用该长桁保护装置的长桁结构可以设计的更轻，从而减轻了飞机机体结构的重量，提高了飞机整体结构的效率，减少了飞机的燃油消耗，提高了飞机的综合性能。

附图说明

图1是现有技术中T型长桁结构示意图；

图2是现有技术中I型长桁结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的长桁保护装置结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的长桁保护装置对T型长桁保护示意图；

图5是本发明实施例一提供的长桁保护装置材料组成示意图；

图6是本发明实施例二提供的长桁保护装置结构示意图；

图7是本发明实施例二提供的长桁保护装置对I型长桁保护示意图。

附图标记：

1、长桁保护装置，11、凸起部，12、贴合部，13、夹持部，14、间隙，2、长桁，21、腹板部，22、缘条部，m、中间层，n、保护层。

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。

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长桁保护装置进行详细描述之前，首先进行术语定义。

T型长桁：横截面为“T”型的长桁。

I型长桁：横截面为“I”型的长桁。

以下实施例中的长桁是指T型长桁或I型长桁。

实施例一

图1是现有技术中T型长桁结构示意图。

图3是本发明实施例一提供的长桁保护装置结构示意图。

请参照图1、图3，本实施例一提供一种长桁保护装置，适用于横截面为T型的长桁结构，该长桁保护装置1由弹性材料制成，包括：凸起部11和贴合部12。

凸起部11，形成为鼓起状，以套在长桁2的腹板部21的外部，用来保护长桁的腹板部21。

图4是本发明实施例一提供的长桁保护装置对T型长桁保护示意图。

请参照图1、图3、图4，凸起部11的横截面为圆弧形，但本发明不以此为限制。长桁2的横截面为T型，长桁2的腹板部21的厚度均匀。此时，长桁保护装置1的凸起部11的圆弧半径的大小依据长桁2的腹板部21的厚度和高度进行确定，凸起部11的圆弧的圆心位置依据长桁2的腹板部21的高度并结合凸起部11的圆弧的半径大小进行确定。具体的，凸起部11内侧的圆弧半径范围为t+5mm≦R1≦0.3h(式1)，式1中R1表示凸起部11内侧的圆弧半径，t表示长桁2的腹板部21的厚度，h表示长桁2的腹板部21的高度。

通过调节凸起部11的圆弧的圆心位置和圆弧的半径大小，来调节凸起部11的高度和宽度，以适应不同尺寸的长桁2的腹板部21的厚度和高度，使得凸起部11内侧的宽度大于或等于长桁2的腹板部21的厚度，同时凸起部11内侧的高度大于或等于长桁2的腹板部21的高度。

一对对称设置的贴合部12，与凸起部11的两端连接，设置为贴合长桁2的缘条部22的外表面，用来保护长桁2的缘条部22。贴合部12的具体尺寸依据被保护的长桁2的缘条部22的具体尺寸适当调整，以覆盖长桁2的缘条部22的外表面。

凸起部11与贴合部12形成为大致Ω形状，有效保护长桁结构，即有效保护长桁2的腹板部21和缘条部22。

请参照图3，该长桁保护装置1还包括夹持部13，设置在凸起部11与贴合部12之间，用于连接凸起部11和贴合部12，以抵接于长桁2的腹板部21的两侧。两个夹持部13之间形成一间隙14，通过调节间隙14的大小，来调节固定该长桁保护装置1所需的夹紧力大小，以适应不同厚度的长桁2的腹板部21，同时便于拆卸。

请参照图1、图3、图4，夹持部13的横截面为圆弧形，但本发明不以此为限制。夹持部13的圆弧半径的大小依据长桁2的腹板部21的厚度以及缘条部22的总宽度进行确定，以抵接于长桁2的腹板部21的两侧。具体的，夹持部13内侧的圆弧半径范围为0.25(b-t)≦R2≦0.5b(式3)，式3中R2表示夹持部13内侧的圆弧半径，b表示长桁2的缘条部22的总宽度，t表示长桁2的腹板部21的厚度。

可选的，凸起部11、夹持部13以及贴合部12一体成型。但本发明不以此为限制，凸起部11、夹持部13以及贴合部12还可以采用别的连接方式固定在一起。

长桁保护装置1的长度依据长桁2的长度进行确定，可设置为多段，首尾相接覆盖在长桁2的外部，也可以做成一体整体覆盖在长桁2的外部。

图5是本发明实施例一提供的长桁保护装置材料组成示意图。

请参照图5，该长桁保护装置1采用的弹性材料包括：中间层m和保护层n。

由第一弹性材料制成的中间层m，用于形成长桁保护装置1的凸起部11和夹持部13，用来调节间隙14的大小以及产生固定长桁保护装置1所需的夹紧力，同时，使得该长桁保护装置1便于拆卸，在飞机制造装配和维护阶段使用，使用完毕即可拆下。

可选的，第一弹性材料的厚度范围为0.2～1.5mm。优选的，第一弹性材料的厚度为0.5mm。

可选的，第一弹性材料包括但不限于曲面板簧。优选的，该曲面板簧由金属材料制成。

由第二弹性材料制成的保护层n，设置在中间层m的两侧，且包裹中间层m，用于形成长桁保护装置1的凸起部11、贴合部12和夹持部13，用于吸收任意角度的外来冲击能量，有效保护长桁结构，即有效保护长桁2的腹板部21和缘条部22。

可选的，第二弹性材料位于第一弹性材料一侧的厚度范围为5～10mm。优选的，第二弹性材料的厚度为5mm。

可选的，第二弹性材料包括但不限于橡胶或者高分子发泡材料。

下面介绍本发明的长桁保护装置1的加工制作过程：

首先，用第一弹性材料制作中间层m，形成长桁保护装置1的凸起部11和夹持部13。

然后，通过胶粘或喷涂的方式，将保护层n固定在中间层m的两侧，形成长桁保护装置1的凸起部11、夹持部13和贴合部12。

但本发明不以此为限制，还可以通过其他方式将第一弹性材料和第二弹性材料固定在一起。

综上所述，由第一弹性材料和第二弹性材料制成的长桁保护装置1，其横截面采用“Ω”的结构形式，便于拆卸，并能够产生所需的夹紧力，在飞机制造装配和维护阶段使用，对任意角度的意外冲击，该长桁保护装置1均能产生较好的吸能效果，避免长桁结构遭受意外冲击损伤，有效保护了长桁2的腹板部21和缘条部22，故在长桁结构设计中不必再考虑制造装配和维护过程中意外冲击导致的损伤。本发明从飞机的设计、制造和维护的整个过程中综合考虑，通过该长桁保护装置1可以避免飞机制造装配和维护过程中意外冲击对长桁2造成的损伤，由于该长桁保护装置1便于拆卸，使用完毕即可拆下，从设计的角度而言，可以将长桁2设计的更轻，从而减轻了飞机机体结构的重量，提高了飞机整体结构的效率，减少了飞机的燃油消耗，提高了飞机的综合性能。

实施例二

图2是现有技术中I型长桁结构示意图。

图6是本发明实施例二提供的长桁保护装置结构示意图。

图7是本发明实施例二提供的长桁保护装置对I型长桁保护示意图。

本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例中的长桁保护装置1适用于横截面为I型的长桁结构，导致长桁保护装置1的凸起部11的形状不同。

请参照图2、图6、图7，凸起部11的横截面为圆弧形，但本发明不以此为限制。长桁2的横截面为I型，长桁2的腹板部21的顶端沿厚度方向向两侧伸出一段，使得长桁2的横截面形成I型。此时，长桁保护装置1的凸起部11的圆弧半径的大小依据长桁2的腹板部21顶端的宽度和腹板部21的高度进行确定，凸起部11的圆弧的圆心位置依据长桁2的腹板部21的高度并结合凸起部11的圆弧的半径大小进行确定。具体的，凸起部11内侧的圆弧半径范围为

式2中R1表示凸起部11内侧的圆弧半径，a表示长桁2的腹板部21顶端的宽度，h表示长桁2的腹板部21的高度。

通过调节凸起部11的圆弧的圆心位置和圆弧的半径大小，来调节凸起部11的高度和宽度，以适应不同尺寸的长桁2的腹板部21顶端的宽度和腹板部21的高度，使得凸起部11内侧的宽度大于或等于长桁2的腹板部21顶端的宽度，同时凸起部11内侧的高度大于或等于长桁2的腹板部21的高度。

本实施例中的夹持部13内侧的圆弧半径范围的计算方法与实施例一相同，在此不再赘述。

本实施例中的长桁保护装置1的其他结构、连接关系以及长桁保护装置1的材料均与实施例一相同，在此不再赘述。

本发明旨在保护一种长桁保护装置，采用弹性材料制成，其横截面采用“Ω”的结构形式，便于拆卸，并能够产生所需的夹紧力，在飞机制造装配和维护阶段使用，对任意角度的意外冲击，该长桁保护装置均能产生较好的吸能效果，避免长桁结构遭受意外冲击损伤，有效保护了长桁的腹板部和缘条部，对目前的T型长桁和I型长桁均可实现保护，故在长桁结构设计中不必再考虑制造装配和维护过程中意外冲击导致的损伤。同时，由于该长桁保护装置便于拆卸，使用完毕即可拆下，因此，采用该长桁保护装置的长桁结构可以设计的更轻，从而减轻了飞机机体结构的重量，提高了飞机整体结构的效率，减少了飞机的燃油消耗，提高了飞机的综合性能。

显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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 (12)

1.一种长桁保护装置，其特征在于，

所述长桁保护装置(1)由弹性材料制成，包括：

凸起部(11)，形成为鼓起状，以套在长桁(2)的腹板部(21)的外部；

一对对称设置的贴合部(12)，与所述凸起部(11)的两端连接，设置为贴合所述长桁(2)的缘条部(22)的外表面；

所述凸起部(11)与所述贴合部(12)形成为大致Ω形状。

2.根据权利要求1所述的长桁保护装置，其特征在于，还包括：

夹持部(13)，设置在所述凸起部(11)与所述贴合部(12)之间，用于连接所述凸起部(11)与所述贴合部(12)，以抵接于所述长桁(2)的腹板部(21)的两侧。

3.根据权利要求1所述的长桁保护装置，其特征在于，

所述凸起部(11)的横截面为圆弧形；

所述凸起部(11)内侧的圆弧半径范围为：

t+5mm≦R1≦0.3h

其中R1表示所述凸起部(11)内侧的圆弧半径，t表示所述长桁(2)的腹板部(21)的厚度，h表示所述长桁(2)的腹板部(21)的高度。

4.根据权利要求1所述的长桁保护装置，其特征在于，

所述凸起部(11)的横截面为圆弧形；

所述凸起部(11)内侧的圆弧半径范围为：

其中R1表示所述凸起部(11)内侧的圆弧半径，a表示所述长桁(2)的腹板部(21)顶端的宽度，h表示所述长桁(2)的腹板部(21)的高度。

5.根据权利要求2所述的长桁保护装置，其特征在于，

所述夹持部(13)的横截面为圆弧形；

所述夹持部(13)内侧的圆弧半径范围为：

0.25(b-t)≦R2≦0.5b

其中R2表示所述夹持部(13)内侧的圆弧半径，b表示所述长桁(2)的缘条部(22)的总宽度，t表示所述长桁(2)的腹板部(21)的厚度。

6.根据权利要求2所述的长桁保护装置，其特征在于，

所述凸起部(11)、所述夹持部(13)和所述贴合部(12)一体成型。

7.根据权利要求2所述的长桁保护装置，其特征在于，

两个所述夹持部(13)之间形成一间隙(14)。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的长桁保护装置，其特征在于，

所述弹性材料包括：

由第一弹性材料制成的中间层(m),用于形成所述长桁保护装置(1)的凸起部(11)和夹持部(13)；

由第二弹性材料制成的保护层(n)，设置在所述中间层(m)的两侧，且包裹所述中间层(m)，用于形成所述长桁保护装置(1)的凸起部(11)、贴合部(12)和夹持部(13)。

9.根据权利要求8所述的长桁保护装置，其特征在于，

所述第一弹性材料的厚度范围为0.2～1.5mm。

10.根据权利要求8所述的长桁保护装置，其特征在于，

所述第一弹性材料为金属曲面板簧。

11.根据权利要求8所述的长桁保护装置，其特征在于，

所述第二弹性材料位于所述第一弹性材料一侧的厚度范围为5～10mm。

12.根据权利要求8所述的长桁保护装置，其特征在于，

所述第二弹性材料为橡胶或者高分子发泡材料。

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