CN111392027B - 一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构，包括槽型支柱以及与所述槽型支柱相套接的槽型接头；所述槽型支柱上端设有若干支柱固接孔，并通过支柱固接件与地板梁固接，所述支柱固接孔的中间设有一支柱铰接孔，并通过支柱铰接件与地板梁铰接；所述槽型接头下端设有若干接头固接孔，并通过接头固接件与机身框固接，所述接头固接孔的中间设有一接头铰接孔，并通过接头铰接件与机身框铰接。本发明采用翻转压溃的接头来触发槽型复合材料支柱的压溃，提出了使倾斜支柱受冲击下的紧固件破坏方案，当压溃产生后，支柱只承受轴向载荷，不会由于弯曲而折断，实现良好的吸能。

Description

一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构

技术领域

本发明涉及吸能结构技术领域，具体涉及一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构。

背景技术

应急着陆下的适坠性是飞机结构的重要性能指标，提供适坠性需要飞机结构有很好的能量吸收能力。飞机地板下的支柱是重要的吸能部件，通常是倾斜的，压溃载荷不是沿着支柱轴向的，而是呈一定角度，容易发生折断；复合材料飞机多采用开口的槽型截面支柱，这种支柱的压溃过程不易控制，容易产生脆断，这种折断和脆断大大降低支柱的能力吸收能力。

专利CN108860563A公开了一种飞机地板下抗坠撞吸能支柱，该吸能支柱包括左右对称的两根复合材料管，初始时分别与竖直方向呈θ角，每根复合材料管的一端通过关节轴承及支座连接飞机地板的横梁，另一端通过关节轴承及接头连接机身框，该发明在飞机坠撞过程中，复合材料管中只受轴向力，不会突然折断，结构能保持完整，吸能更稳定，效率高。该专利针对圆形支柱而提出接头和关节轴承的连接形式，而大部分飞机中的支柱都是截面为开口的槽型支柱，而且接头与机身不是用关节轴承连接的，而是用多个紧固件固定连接的，固定连接无法转动，仍然会使支柱弯曲，容易导致折断。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构，使支柱在机身坠撞过程中不易受弯曲而折断，接头可触发槽型截面复合材料支柱的压溃，实现稳定的压溃过程。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构，包括槽型支柱以及与所述槽型支柱相套接的槽型接头；

所述槽型支柱上端设有若干支柱固接孔，并通过支柱固接件与地板梁固接，所述支柱固接孔的中间设有一支柱铰接孔，并通过支柱铰接件与地板梁铰接；

所述槽型接头下端设有若干接头固接孔，并通过接头固接件与机身框固接，所述接头固接孔的中间设有一接头铰接孔，并通过接头铰接件与机身框铰接。

本发明使接头适用于槽型截面的支柱，并且在正常状态下使其与机身为固定连接，而在坠撞过程中转换为铰连接，保证支柱只承受轴向力，实现大比例的压溃。

进一步地，所述槽型接头的中部设有翻转面，所述槽型支柱在所述翻转面的作用下能够向内翻转。

进一步地，所述翻转面为内凹弧形面。

进一步地，所述翻转面将所述槽型接头分为上下两部分，所述槽型接头的上部分与所述槽型支柱的下端相套接；

所述槽型支柱下端设有支柱连接孔，所述槽型接头的上部分设有与所述支柱连接孔相对应的接头连接孔，并通过穿过支柱连接孔与接头连接孔的紧固连接件实现槽型支柱与槽型接头的连接。

进一步地，所述紧固连接件的剪切强度小于支柱固接件及接头固接件。

进一步地，所述支柱固接件及接头固接件的剪切强度分别小于支柱铰接件及接头铰接件。

进一步地，所述槽型接头的上部边框处设有嵌套槽，所述槽型支柱的下端插入该嵌套槽内与所述槽型接头连接。

进一步地，所述槽型支柱为复合材料或者金属材料的C型长杆件。

进一步地，所述槽型支柱与碰撞方向呈一定角度倾斜安装。

进一步地，所述支柱固接孔设有4个，呈方形排布，所述支柱铰接孔处于所述支柱固接孔的正中间；

所述接头固接孔设有4个，呈方形排布，所述接头铰接孔处于所述接头固接孔的正中间。

本发明槽型斜支柱结构具体工作原理为，将本结构安装在飞机地板下，槽型支柱上端与地板梁连接，槽型支柱下端与槽型接头连接，槽型接头下端与机身框连接，槽型支柱与碰撞方向呈一定角度，碰撞受压的过程中，槽型接头的接头连接孔处的紧固连接件首先被剪断，槽型支柱沿着槽型接头的翻转面发生压溃翻转，槽型支柱缩短并发生偏转运动，此时支柱固接孔和接头固接孔的固接件弯矩而受剪切载荷，最终剪断，而支柱铰接孔和接头铰接孔处的铰接件处于中间，受到弯矩产生的剪力最小不易剪断；然后槽型支柱只受支柱铰接孔和接头铰接孔处的铰接件支撑，处于简支状态，只受轴向载荷，不会进一步受弯曲而折断，随着槽型支柱不断地被压入槽型接头，支柱呈现稳定的压溃状态，很好地吸收能量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明槽型斜支柱结构由于槽型支柱和槽型接头上固接孔与铰接孔的布置，使固接孔的紧固件容易被剪断，而铰接孔紧固件受载较小不易剪断，当压溃产生后，支柱只承受轴向载荷，不会由于弯曲而折断，实现良好的吸能。这种方式与关节轴承连接相比，在正常工作状态下有多点连接，所以可靠性和耐久性更高，在形式上适用于槽型截面的支柱，更适合在飞机结构上应用。

附图说明

图1为本发明实施例的槽型斜支柱的结构示意图；

图2为本发明实施例槽型接头的主视结构示意图；

图3为图2的侧视图；

图4为图2的俯视图；

图5为本发明实施例的槽型斜支柱使用状态示意图；

图中：槽型支柱100、支柱固接孔101、支柱铰接孔102、支柱连接孔103；

槽型接头200、接头固接孔201、接头铰接孔202、接头连接孔203、翻转面204、嵌套槽205。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1，一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构，包括槽型支柱100以及与槽型支柱100相套接的槽型接头200，槽型接头200的上部边框处设有嵌套槽205，槽型支柱100的下端插入该嵌套槽205内与槽型接头200连接。

槽型支柱100上端设有4个支柱固接孔101，并通过支柱固接件与地板梁300固接，支柱固接孔101的中间设有一支柱铰接孔102，并通过支柱铰接件与地板梁300铰接；槽型接头200下端设有4个接头固接孔201，并通过接头固接件与机身框400固接，接头固接孔201的中间设有一接头铰接孔202，并通过接头铰接件与机身框400铰接。

如图2-4，槽型接头200的中部设有翻转面204，槽型支柱100在翻转面204的作用下能够向内翻转，翻转面204为内凹弧形面。翻转面204将槽型接头200分为上下两部分，槽型接头200的上部分与槽型支柱100的下端相套接；槽型支柱100下端设有支柱连接孔103，槽型接头200的上部分设有与支柱连接孔103相对应的接头连接孔203，并通过穿过支柱连接孔103与接头连接孔203的紧固连接件实现槽型支柱100与槽型接头200的连接。

紧固连接件的剪切强度小于支柱固接件及接头固接件，支柱固接件及接头固接件的剪切强度分别小于支柱铰接件及接头铰接件。

本发明槽型斜支柱结构具体工作原理为，将本结构安装在飞机地板下，如图5，槽型支柱100上端与地板梁300连接，槽型支柱100下端与槽型接头200连接，槽型接头200下端与机身框400连接，槽型支柱100与碰撞方向呈一定角度，碰撞受压的过程中，槽型接头200的接头连接孔203处的紧固连接件首先被剪断，槽型支柱100沿着槽型接头200的翻转面发生压溃翻转，槽型支柱100缩短并发生偏转运动，此时支柱固接孔101和接头固接孔201的固接件弯矩而受剪切载荷，最终剪断，而支柱铰接孔102和接头铰接孔202处的铰接件处于中间，受到弯矩产生的剪力最小不易剪断；然后槽型支柱100只受支柱铰接孔102和接头铰接孔202处的铰接件支撑，处于简支状态，只受轴向载荷，不会进一步受弯曲而折断，随着槽型支柱100不断地被压入槽型接头200，支柱呈现稳定的压溃状态，很好地吸收能量。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构，其特征在于，包括槽型支柱（100）以及与所述槽型支柱（100）相套接的槽型接头（200）；

所述槽型支柱（100）上端设有若干支柱固接孔（101），并通过支柱固接件与地板梁（300）固接，所述支柱固接孔（101）的中间设有一支柱铰接孔（102），并通过支柱铰接件与地板梁（300）铰接；

所述槽型接头（200）下端设有若干接头固接孔（201），并通过接头固接件与机身框（400）固接，所述接头固接孔（201）的中间设有一接头铰接孔（202），并通过接头铰接件与机身框（400）铰接；

所述槽型接头（200）的中部设有翻转面（204），所述槽型支柱（100）在所述翻转面（204）的作用下能够向内翻转；

所述翻转面（204）将所述槽型接头（200）分为上下两部分，所述槽型接头（200）的上部分与所述槽型支柱（100）的下端相套接；

所述槽型支柱（100）下端设有支柱连接孔（103），所述槽型接头（200）的上部分设有与所述支柱连接孔（103）相对应的接头连接孔（203），并通过穿过支柱连接孔（103）与接头连接孔（203）的紧固连接件实现槽型支柱（100）与槽型接头（200）的连接。

2.根据权利要求1所述的一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构，其特征在于，所述翻转面（204）为内凹弧形面。

3.根据权利要求1所述的一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构，其特征在于，所述紧固连接件的剪切强度小于支柱固接件及接头固接件。

4.根据权利要求3所述的一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构，其特征在于，所述支柱固接件及接头固接件的剪切强度分别小于支柱铰接件及接头铰接件。

5.根据权利要求1所述的一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构，其特征在于，所述槽型接头（200）的上部边框处设有嵌套槽（205），所述槽型支柱（100）的下端插入该嵌套槽（205）内与所述槽型接头（200）连接。

6.根据权利要求1所述的一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构，其特征在于，所述槽型支柱（100）为复合材料或者金属材料的C型长杆件。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构，其特征在于，所述槽型支柱（100）与碰撞方向呈一定角度倾斜安装。

8.根据权利要求1所述的一种飞机地板下碰撞吸能槽型斜支柱结构，其特征在于，所述支柱固接孔（101）设有4个，呈方形排布，所述支柱铰接孔（102）处于所述支柱固接孔（101）的正中间；

所述接头固接孔（201）设有4个，呈方形排布，所述接头铰接孔（202）处于所述接头固接孔（201）的正中间。

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