CN109050873A - 一种带有大型开口的飞行器舱体结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有大型开口的飞行器舱体结构，该结构为锥筒状铆接结构，上部为锥段、下部为筒段，开口位于筒段；该结构包括蒙皮、横向设置的若干框环和纵向设置的若干桁条，所述若干框环自上而下依次包括锥段前端框、锥段中间框、筒锥连接框、若干筒段中间框、筒段后端框，所述开口的左右两侧每侧从上到下分别设置锥段加强桁条、前接头、筒段大梁、后接头，所述开口上下两侧的所述筒段中间框分别设置为筒段中间框Ⅰ和筒段中间框Ⅴ。本发明在舱体大型开口的四周设置各种加强结构，实现了开口两侧集中力的传递和扩散。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞行器舱体结构，特别涉及一种带有大型开口的飞行器舱体结构。
背景技术
由于总装要求或其他功能需要，飞行器舱体结构上需设置开口，用于人员进出、总装操作或实现其他功能。舱体开口根据需求设计，大小不一。常规的操作口长和宽在500mm左右，通过在开口两侧设置加强桁条即可达到补强作用；而大型开口轴向和周向均有较大的跨度，严重削弱了结构的均匀性，降低了结构的强度和刚度，且在大型开口两侧附加了较大的集中力，对舱体结构的承载造成了极大的不利影响。关于如何解决具有大型开口舱体结构的承载问题，目前没有相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内类似的资料。
发明内容
本发明提供了一种带有大型开口的飞行器舱体结构，在舱体大型开口的四周设置各种加强结构，实现了开口两侧集中力的传递和扩散。
本发明的技术方案如下：
一种带有大型开口的飞行器舱体结构，该结构为锥筒状铆接结构，上部为锥段、下部为筒段，开口位于筒段；该结构包括蒙皮、横向设置的若干框环和纵向设置的若干桁条，所述若干框环自上而下依次包括锥段前端框、锥段中间框、筒锥连接框、若干筒段中间框、筒段后端框，所述开口的左右两侧每侧从上到下分别设置锥段加强桁条、前接头、筒段大梁、后接头，所述开口上下两侧的所述筒段中间框分别设置为筒段中间框Ⅰ和筒段中间框Ⅴ，所述筒段中间框Ⅰ与筒锥连接框之间的蒙皮设置为筒段加强蒙皮，所述筒段中间框Ⅰ和所述筒段中间框Ⅴ上分别设置有月牙板，所述筒段大梁上下分别连接于所述筒锥连接框和所述筒段后端框，所述前接头设置于所述筒锥连接框与所述筒段大梁连接处，所述后接头设置于所述筒段后端框与所述筒段大梁连接处。开口严重削弱了结构的均匀性，降低了结构的强度和刚度，且附加了较大的集中力；在开口的上下两侧设置所述筒段加强蒙皮、所述月牙板、所述筒段中间框Ⅰ和所述中间框Ⅴ可以提高开口上下区域结构强度和刚度，左右两侧从上到下分别设置锥段所述锥段加强桁条、所述前接头、所述筒段加强蒙皮、所述筒段大梁和所述后接头，形成连贯的传力路径，实现集中力的传递和扩散，提高结构的承载能力；所述筒段中间框主要用于提高舱体的整体抗失稳承载，改善结构局部刚度；所述月牙板在提升刚度的同时，可提供连接口，用于连接暴露平台。
优选的，所述开口为双侧开口，每个所述开口的尺寸为2500mm(高)×2000mm(弦长)。
优选的，所述筒段中间框Ⅰ和筒段中间框Ⅴ之间水平设置有三组半框环，分别为筒段中间框Ⅱ、筒段中间框Ⅲ、筒段中间框Ⅳ，每组半框环包括2个半框环，所述半框环采用“Ω”形截面铝合金型材制成。
优选的，所述锥段前端框、所述筒锥连接框、所述筒段中间框Ⅰ、所述筒段中间框Ⅴ、所述筒段后端框采用铝合金锻环机加工而成。所述锥段前端框和所述筒段后端框用于承载并为舱体结构提供对外连接接口，主要用于提高锥段的抗失稳承载，改善结构局部刚度；所述筒锥连接框主要用于连接所述筒段和所述锥段，构成整体构型，使所述筒段和所述锥段无工艺分离面，节省了结构重量；所述筒段中间框Ⅰ和所述筒段中间框Ⅴ主要用于提高所述筒段承载，改善大开口上下侧结构刚度。
优选的，所述锥段中间框采用5A90铝合金钣金成型，主要用于提高所述锥段的抗失稳承载，改善结构局部刚度。
优选的，所述前接头采用铝合金锻件机加工而成，呈斜梯形，所述前接头的上平面与所述筒锥连接框的腹板连接，所述筒段大梁插入所述前接头内部连接，所述斜梯形斜面向开口侧倾斜。所述前接头可引导开口上方的载荷向所述筒段大梁处传递，从而减少开口上方结构受力，控制结构变形。
优选的，所述开口两侧上方角点处设置有角点加强件，所述角点加强件采用铝合金锻件机加工而成，呈斜梯形，所述斜梯形斜面向开口侧倾斜。所述角点加强件主要用于改善大开口角点处的应力集中。
优选的，所述后接头采用铝合金锻件机加工而成，呈正梯形。所述后接头将所述筒段大梁处的集中力进一步向所述筒段后端框处传递和扩散。
优选的，所述筒段大梁采用“Ω”型铝合金型材制成。
优选的，所述锥段的桁条除所述锥段加强桁条外其他桁条设置为锥段普通桁条，所述锥段普通桁条与所述锥段加强桁条均采用5A90铝合金型材制成，所述锥段的桁条上下端分别与所述锥段前端框和所述筒锥连接框通过螺钉连接，所述锥段的桁条中间部与所述锥段中间框通过铆钉连接。
优选的，所述筒段的桁条设置为筒段普通桁条和筒段过渡桁条，均为5A90铝合金型材，所述筒段普通桁条设置于所述筒段的非开口区域和开口上下方区域，为舱体的纵向主承力构件；所述筒段过渡桁条设置于所述筒段大梁和所述筒段普通桁条之间，承载的同时实现所述筒段大梁和所述筒段普通桁条之间的刚度平滑过渡。
优选的，所述筒锥连接框和所述筒段中间框Ⅰ之间的蒙皮设置为筒段加强蒙皮，周向360°布置，用于传递该区域的复合载荷，所述筒段其他区域的蒙皮设置为筒段普通蒙皮，所述筒段加强蒙皮和所述筒段普通蒙皮均采用5A90铝合金板材制成。
优选的，所述锥段前端框和所述筒锥连接框之间的蒙皮设置为锥段蒙皮，所述锥段蒙皮采用5A90铝合金板材制成，所述锥段蒙皮和所述锥段中间框通过铆钉连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)通过在大型开口四周合理设置加强结构，解决了具有2500mm(高)×2000mm(弦长)大型开口的舱体结构承载问题；
(2)结构大量采用高比强度和比刚度的5A90材料，保证强度的同时，有效降低了结构重量，提高了结构效率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明实施例的一种带有大型开口的飞行器舱体结构的示意图；
图2为本发明实施例的筒段大梁与前接头、后接头连接结构示意图；
图中标记：1-锥段前端框；2-锥段中间框；3-筒锥连接框；4-锥段加强桁条；5-锥段普通桁条；6-锥段蒙皮；7-筒段中间框Ⅰ；8-筒段中间框Ⅱ；9-筒段中间框Ⅲ；10-筒段中间框Ⅳ；11-筒段中间框Ⅴ；12-筒段后端框；13-筒段大梁；14-筒段过渡桁条；15-筒段普通桁条；16-筒段加强蒙皮；17-筒段普通蒙皮；18-前接头；19-角点加强件；20-后接头；21-月牙板。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
为了更好的说明本发明，下方结合附图对本发明进行详细的描述。
参见图1、图2，一种带有大型开口的飞行器舱体结构，该结构为锥筒状铆接结构，分为锥段和筒段，开口位于筒段；该结构包括蒙皮、横向设置的若干框环和纵向设置的若干桁条，所述若干框环自上而下依次包括锥段前端框(1)、锥段中间框(2)、筒锥连接框(3)、筒段中间框Ⅰ(7)、筒段中间框Ⅱ(8)、筒段中间框Ⅲ(9)、筒段中间框Ⅳ(10)、筒段中间框Ⅴ(11)、筒段后端框(12)，所述桁条包括锥段加强桁条(4)、锥段普通桁条(5)、筒段过渡桁条(14)、筒段普通桁条(15)，所述蒙皮包括锥段蒙皮(6)、筒段加强蒙皮(16)、筒段普通蒙皮(17)，以及位于开口处的前接头(18)、角点加强件(19)、后接头(20)和月牙板(21)和筒段大梁(13)。
所述筒段中间框Ⅰ(7)与筒锥连接框(3)之间的蒙皮设置为筒段加强蒙皮，所述筒段中间框Ⅰ(7)和筒段中间框Ⅴ(11)上设置有月牙板，所述筒段大梁(13)上下分别连接于所述筒锥连接框(3)和所述筒段后端框(12)，所述前接头(18)设置于所述筒锥连接框(3)与所述筒段大梁(13)连接处，所述后接头(20)设置于所述筒段后端框(12)与所述筒段大梁(13)连接处。
锥段前端框(1)、筒锥连接框(3)、筒段中间框Ⅰ(7)、筒段中间框Ⅴ(11)和筒段后端框(12)均采用2A14锻环机加工而成，锥段中间框(2)、筒段加强蒙皮(16)、筒段普通蒙皮(17)、锥段蒙皮(6)、均采用5A90板材制成，筒段大梁(13)、筒段中间框Ⅱ(8)、筒段中间框Ⅲ(9)和筒段中间框Ⅳ(10)采用7A09型材制成，筒段过渡桁条(14)、筒段普通桁条(15)、锥段加强桁条(4)和锥段普通桁条(5)采用5A90型材制成，前接头(18)、角点加强件(19)、后接头(20)采用7A09锻件制成，月牙板(21)采用2A12板材制成。筒段加强蒙皮(16)厚度为2.5mm，筒段普通蒙皮(17)和锥段蒙皮(6)的厚度为1.5mm；筒段过渡桁条(14)采用XC212-63型材，筒段普通桁条(15)采用XC212-104型材，筒段过渡桁条(14)的截面大于筒段普通桁条(15)截面；锥段加强桁条(4)采用XC212-104型材，锥段普通桁条(5)采用XC212-104型材，锥段加强桁条(4)的截面大于锥段普通桁条(5)的截面。
锥段前端框(1)、筒段中间框Ⅰ(7)、筒段中间框Ⅴ(11)和筒段后端框(12)截面呈“L”形，筒段大梁(13)、筒段中间框Ⅱ(8)、筒段中间框Ⅲ(9)和筒段中间框Ⅳ(10)采用“Ω”形截面，筒锥连接框(3)截面呈“Y”形，锥段中间框(2)截面呈“Z”形，所有桁条截面呈“T”形。
锥段前端框(1)、锥段中间框(2)、筒锥连接框(3)、锥段加强桁条(4)、锥段普通桁条(5)和锥段蒙皮(6)通过螺钉或铆钉连接成锥形结构；筒锥连接框(3)、筒段中间框Ⅰ(7)、筒段中间框Ⅱ(8)、筒段中间框Ⅲ(9)、筒段中间框Ⅳ(10)、筒段中间框Ⅴ(11)、筒段后端框(12)、筒段大梁(13)、筒段过渡桁条(14)、筒段普通桁条(15)、筒段加强蒙皮(16)、筒段普通蒙皮(17)、前接头(18)、角点加强件(19)和后接头(20)和月牙板(21)通过螺钉或铆钉装配成筒形结构。锥形结构和筒形结构共用筒锥连接框(3)。
本发明通过在大型开口四周合理设置框、梁等加强结构，实现了开口两侧集中力的传递和扩散，极大地提升了具有大型开口舱体结构的承载，且大量采用高比强度和比刚度的5A90材料，降低了结构重量。与现有技术相比，本发明解决了具有大型开口舱体结构的承载问题，并具有较高的结构效率。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (13)
1.一种带有大型开口的飞行器舱体结构，其特征在于，该结构为锥筒状铆接结构，上部为锥段、下部为筒段，开口位于筒段；该结构包括蒙皮、横向设置的若干框环和纵向设置的若干桁条，所述若干框环自上而下依次包括锥段前端框、锥段中间框、筒锥连接框、若干筒段中间框、筒段后端框，所述开口的左右两侧每侧从上到下分别设置锥段加强桁条、前接头、筒段大梁、后接头，所述开口上下两侧的所述筒段中间框分别设置为筒段中间框Ⅰ和筒段中间框Ⅴ，所述筒段中间框Ⅰ与筒锥连接框之间的蒙皮设置为筒段加强蒙皮，所述筒段中间框Ⅰ和所述筒段中间框Ⅴ上分别设置有月牙板，所述筒段大梁上下分别连接于所述筒锥连接框和所述筒段后端框，所述前接头设置于所述筒锥连接框与所述筒段大梁连接处，所述后接头设置于所述筒段后端框与所述筒段大梁连接处。
2.根据权利要求1所述的一种带有大型开口的飞行器舱体结构，其特征在于，所述开口为双侧开口，每个所述开口的尺寸为2500mm(高)×2000mm(弦长)。
3.根据权利要求2所述的一种带有大型开口的飞行器舱体结构，其特征在于，所述筒段中间框Ⅰ和筒段中间框Ⅴ之间水平设置有三组半框环，分别为筒段中间框Ⅱ、筒段中间框Ⅲ、筒段中间框Ⅳ，每组半框环包括2个半框环，所述半框环采用“Ω”形截面铝合金型材制成。
4.根据权利要求1所述的一种带有大型开口的飞行器舱体结构，其特征在于，所述锥段前端框、所述筒锥连接框、所述筒段中间框Ⅰ、所述筒段中间框Ⅴ、所述筒段后端框采用铝合金锻环机加工而成。
5.根据权利要求1所述的一种带有大型开口的飞行器舱体结构，其特征在于，所述锥段中间框采用5A90铝合金钣金成型。
6.根据权利要求1所述的一种带有大型开口的飞行器舱体结构，其特征在于，所述前接头采用铝合金锻件机加工而成，呈斜梯形，所述前接头的上平面与所述筒锥连接框的腹板连接，所述筒段大梁插入所述前接头内部连接，所述斜梯形斜面向开口侧倾斜。
7.根据权利要求1所述的一种带有大型开口的飞行器舱体结构，其特征在于，所述开口两侧上方角点处设置有角点加强件，所述角点加强件采用铝合金锻件机加工而成，呈斜梯形，所述斜梯形斜面向开口侧倾斜。
8.根据权利要求1所述的一种带有大型开口的飞行器舱体结构，其特征在于，所述后接头采用铝合金锻件机加工而成，呈正梯形。
9.根据权利要求1所述的一种带有大型开口的飞行器舱体结构，其特征在于，所述筒段大梁采用“Ω”型铝合金型材制成。
10.根据权利要求1所述的一种带有大型开口的飞行器舱体结构，其特征在于，所述锥段的桁条中除所述锥段加强桁条外其他桁条设置为锥段普通桁条，所述锥段普通桁条与所述锥段加强桁条均采用5A90铝合金型材制成，所述锥段的桁条上下端分别与所述锥段前端框和所述筒锥连接框通过螺钉连接，所述锥段的桁条中间部和锥段蒙皮与所述锥段中间框通过铆钉连接。
11.根据权利要求1所述的一种带有大型开口的飞行器舱体结构，其特征在于，所述筒段的桁条设置为筒段普通桁条和筒段过渡桁条，均为5A90铝合金型材，所述筒段普通桁条设置于所述筒段的非开口区域和开口上下方区域，所述筒段过渡桁条设置于所述筒段大梁和所述筒段普通桁条之间。
12.根据权利要求1所述的一种带有大型开口的飞行器舱体结构，其特征在于，所述筒锥连接框和所述筒段中间框Ⅰ之间的蒙皮设置为筒段加强蒙皮，所述筒段其他区域的蒙皮设置为筒段普通蒙皮，所述筒段加强蒙皮和所述筒段普通蒙皮均采用5A90铝合金板材制成。
13.根据权利要求1所述的一种带有大型开口的飞行器舱体结构，其特征在于，所述锥段前端框和所述筒锥连接框之间的蒙皮设置为锥段蒙皮，所述锥段蒙皮采用5A90铝合金板材制成，所述锥段蒙皮与所述锥段中间框通过铆钉连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181221 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |