CN112357046B - 用于航空飞行器的龙骨梁结构及其构造方法和航空飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于航空飞行器的龙骨梁结构，龙骨梁结构包括：两个纵向缘条组件，其沿着航空飞行器的纵向延伸，两个纵向缘条组件的横截面分别呈“[”形并且两个纵向缘条组件的“[”形横截面的开口彼此相对；多个横向肋板组件，其中每一个垂直于两个纵向缘条组件并且在两个纵向缘条组件之间排布；“T”形角片，其具有彼此垂直的横边和竖边，“T”形角片的竖边连接到多个横向肋板组件中的一个上，并且“T”形角片的横边连接到两个纵向缘条组件中的一个上。本发明还涉及一种航空飞行器以及一种龙骨梁结构的构造方法。

Description

用于航空飞行器的龙骨梁结构及其构造方法和航空飞行器

技术领域

本发明涉及一种用于航空飞行器的龙骨梁结构，本发明还涉及一种包括这种龙骨梁结构的航空飞行器以及一种用于航空飞行器的龙骨梁结构的构造方法。

背景技术

飞机龙骨梁结构主要以受压载荷为主，压应力水平较高，一般不属于疲劳危险区域。由于龙骨梁一般设计为盒形结构，为了提高装配工艺性，在龙骨梁结构处布置大开孔，以方便安装紧固件。龙骨梁上下缘条和侧腹板为主要承载结构件，而上下盖板通常设计为辅助受力结构件，主要作用是将横向肋板和龙骨梁上下缘条连接起来，使龙骨梁形成整体盒段。而在实际使用或试验过程中，龙骨梁上下盖板的开孔边缘和/或盖板与龙骨梁缘条连接处经常会产生裂纹，若采用加强方案，如在上下盖板处增加横向和\或纵向筋条、增加盖板厚度等方案，使上下盖板在高压缩应力水平下不发生失稳，则会付出较大的重量代价。

波音系列的飞机，其龙骨梁常采用双梁盒式结构，即采用两根很强的下缘条进行主要承载，在主起舱段与两根上缘条、左右侧腹板、上盖板、下蒙皮以及横向肋板一起组成盒形结构，其上盖板为分段结构，盖板处开孔，下蒙皮为部分分段结构，蒙皮处开有三角形孔，并且局部用“X”形结构进行连接。

空客系列的飞机，其龙骨梁常采用典型盒形结构，分别由上、下蒙皮、长桁、肋板和侧腹板组成。其上盖板为整体结构，盖板处开孔。

中国专利号为CN103387047B的专利发明，主要是设计一种具有水平底部和两个实心侧壁的U形主体，以及与U形体相同方式定向的U形上盖板、并在U形上盖板处布置开孔的龙骨梁结构，这种龙骨梁结构方案与常规龙骨梁骨架方案不同，主要以厚板进行整体共同受力，板材因厚度较大，不会发生局部稳定性问题。

中国专利号为CN209366440U的实用新型，主要是设计一种在主起舱段龙骨梁上部设置“H”形支撑架，这种龙骨梁结构设计复杂，结构重量较大，结构效率不高。

发明内容

本发明根据龙骨梁整体受力的特点，提出了一种龙骨梁结构设计方案，既可解决裂纹问题，又具有良好的装配工艺形和可维修性，而且还能减轻结构重量。

本发明的目的是通过设计一种新型的龙骨梁结构，以达到避免出现疲劳裂纹、提高装配工艺性和可维修性以及减轻结构重量的目的。

为了克服现有技术的缺陷，本发明所采取的措施在于：不采用传统的在上下盖板开孔的整体连接方式，而是采用“T”形角片的分段连接方式，“T”形角片的横边与龙骨梁上下缘条进行连接、竖边与横向肋板上下缘条进行连接，将龙骨梁上下缘条与横向肋板连接起来，形成一个盒形整体结构。

本发明的核心技术在于，通过以分段的“T”形角片代替上下盖板整体结构，消除因与龙骨梁缘条协调变形产生的高压应力带来的局部失稳问题，避免因失稳产生疲劳裂纹，实现在减重情况下解决上下盖板裂纹问题。

为此，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于航空飞行器的龙骨梁结构，所述龙骨梁结构包括：

两个纵向缘条组件，所述两个纵向缘条组件沿着所述航空飞行器的纵向延伸，其中所述两个纵向缘条组件的横截面分别呈“[”形并且所述两个纵向缘条组件的“[”形横截面的开口彼此相对；

多个横向肋板组件，所述多个横向肋板组件中的每一个垂直于所述两个纵向缘条组件并且在所述两个纵向缘条组件之间排布；

“T”形角片，所述“T”形角片具有彼此垂直的横边和竖边，所述“T”形角片的竖边连接到所述多个横向肋板组件中的一个上，并且所述“T”形角片的横边连接到所述两个纵向缘条组件中的一个上。

根据本发明的优选实施方式，所述两个纵向缘条组件中的每个包括上缘条、侧腹板和下缘条，所述上缘条具有彼此垂直的翻边，所述下缘条具有彼此垂直的翻边，其中所述上缘条的一个翻边和所述下缘条的一个翻边连接到所述侧腹板的上下侧以形成横截面呈“[”形的所述纵向缘条组件。

根据本发明的优选实施方式，所述多个横向肋板组件中的每一个包括横向肋板上缘条、横向肋板腹板和横向肋板下缘条，所述横向肋板上缘条具有彼此垂直的翻边，所述横向肋板下缘条具有彼此垂直的翻边，所述横向肋板上缘条的一个翻边和所述横向肋板下缘条的一个翻边连接到所述横向肋板腹板的上下侧以形成横截面呈“[”形的横向肋板组件。

根据本发明的优选实施方式，所述“T”形角片的竖边分别连接到所述横向肋板上缘条或所述横向肋板下缘条，所述“T”形角片的横边分别连接到所述两个纵向缘条组件的上缘条或下缘条。

根据本发明的优选实施方式，所述龙骨梁结构还包括设置在所述横向肋板腹板和所述侧腹板之间的交叉部位处的“L”形角片。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种航空飞行器，包括根据上述内容限定的龙骨梁结构。

根据本发明的再一方面，提供一种用于航空飞行器的龙骨梁结构的构造方法，所述方法包括：

提供所述龙骨梁结构，使其包括：

两个纵向缘条组件，所述两个纵向缘条组件沿着所述航空飞行器的纵向延伸，其中所述两个纵向缘条组件的横截面分别呈“[”形并且所述两个纵向缘条组件的“[”形横截面的开口彼此相对；

多个横向肋板组件，所述多个横向肋板组件中的每一个垂直于所述两个纵向缘条组件并且在所述两个纵向缘条组件之间排布；

所述方法还包括提供“T”形角片，所述“T”形角片具有彼此垂直的横边和竖边，所述“T”形角片的竖边连接到所述多个横向肋板组件中的一个上，并且所述“T”形角片的竖边连接到所述两个纵向缘条组件中的一个上。

根据本发明的优选实施方式，所述两个纵向缘条组件中的每个被构造成包括上缘条、侧腹板和下缘条，所述上缘条具有彼此垂直的翻边，所述下缘条具有彼此垂直的翻边，其中所述上缘条的一个翻边和所述下缘条的一个翻边连接到所述侧腹板的上下侧以形成横截面呈“[”形的所述纵向缘条组件。

根据本发明的优选实施方式，所述多个横向肋板组件中的每一个被构造成包括横向肋板上缘条、横向肋板腹板和横向肋板下缘条，所述横向肋板上缘条具有彼此垂直的翻边，所述横向肋板下缘条具有彼此垂直的翻边，所述横向肋板上缘条的一个翻边和所述横向肋板下缘条的一个翻边连接到所述横向肋板腹板的上下侧以形成横截面呈“[”形的横向肋板组件。

根据本发明的优选实施方式，所述“T”形角片的竖边分别连接到所述横向肋板上缘条或所述横向肋板下缘条，所述“T”形角片的横边分别连接到所述两个纵向缘条组件的上缘条或下缘条。

根据本发明的优选实施方式，所述龙骨梁结构进一步被构造成包括设置在所述横向肋板腹板和所述侧腹板之间的交叉部位处的“L”形角片。

附图说明

为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1是根据本发明的用于航空飞行器的龙骨梁结构的立体图。

图2是根据本发明的用于航空飞行器的龙骨梁结构在图1的A-A处的剖视图。

图3是根据本发明的用于航空飞行器的龙骨梁结构在图1的B-B处的剖视图。

图4是根据本发明的用于航空飞行器的龙骨梁结构在图1的C-C处的剖视图。

附图标记列表

1、上缘条

2、下缘条

3、横向肋板腹板

4、“T”形角片

5、侧腹板

6、“L”形角片

7、横向肋板上缘条

8、连接紧固件

9、横向肋板下缘条

具体实施方式

现在参考附图，详细描述本发明的具体实施方式。这里所描述的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明的范围。在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等，参考附图中描述的方向使用，其中“纵向”指的是航空飞行器的长度方向。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。具体地，本文中所述的“横向”指的是位于航空飞行器的宽度方向。

图1示出了根据本发明的一种用于航空飞行器的龙骨梁结构的实施方式的立体图，龙骨梁结构包括两个纵向缘条组件。如图4的根据本发明的用于航空飞行器的龙骨梁结构在图1的C-C处的剖视图所示，纵向缘条组件包括上缘条1、侧腹板5和下缘条2，第一龙骨梁上缘条1具有彼此垂直的翻边，下缘条2具有彼此垂直的翻边，上缘条1的一个翻边和下缘条2的一个翻边分别通过例如铆钉的连接紧固件8连接到侧腹板5的上下侧以形成横截面呈“[”形的纵向缘条组件。

继续参考图1，两个纵向缘条组件沿着航空飞行器的纵向延伸，纵向缘条组件的“[”形横截面的开口彼此相对。

如图1所示，多个横向肋板组件中的每一个垂直于两个纵向缘条组件并且在两个纵向缘条组件之间排布。如图2的根据本发明的用于航空飞行器的龙骨梁结构在图1的A-A处的剖视图所示，横向肋板组件中每一个包括横向肋板上缘条7、横向肋板腹板3和横向肋板下缘条9，横向肋板上缘条7具有彼此垂直的翻边，横向肋板下缘条9具有彼此垂直的翻边，横向肋板上缘条7的一个翻边和横向肋板下缘条9的一个翻边分别通过例如铆钉的连接紧固件8连接到横向肋板腹板3的上下侧以形成横截面呈“[”形的横向肋板组件。

如图1所示，根据本发明的用于航空飞行器的龙骨梁结构还包括“T”形角片4，“T”形角片4具有彼此垂直的横边和竖边，“T”形角片4的竖边连接到多个横向肋板组件中的一个上，并且“T”形角片的横边连接到两个纵向缘条组件中的一个上。

具体地，“T”形角片4的竖边分别通过例如铆钉的连接紧固件8连接到横向肋板上缘条7或所述横向肋板下缘条9，“T”形角片4的横边分别通过例如铆钉的连接紧固件8连接到上缘条1或下缘条2。

进一步参考图1，图1所示的“T”形角片4的竖边连接到横向肋板上缘条7，而“T”形角片4的横边连接到上缘条1。

如图3的根据本发明的用于航空飞行器的龙骨梁结构在图1的B-B处的剖视图所示，“L”形角片6通过例如铆钉的连接紧固件8连接在横向肋板腹板3和侧腹板5之间的交叉部位处。进一步参考图3，“L”形角片6具有彼此垂直的翻边，“L”形角片6的一个翻边连接到横向肋板腹板3，并且“L”形角片6的另一个翻边连接到侧腹板5。

根据本发明的进一步方面，本发明还涉及一种用于包括龙骨梁结构的航空飞行器。

下面将描述根据本发明的再一方面的一种用于航空飞行器的龙骨梁结构的构造方法。

首先提供所述龙骨梁结构，使其包括：

提供所述龙骨梁结构，使其包括：

两个纵向缘条组件，两个纵向缘条组件沿着航空飞行器的纵向延伸，其中两个纵向缘条组件的横截面分别呈“[”形并且两个纵向缘条组件的“[”形横截面的开口彼此相对；

多个横向肋板组件，多个横向肋板组件中的每一个垂直于两个纵向缘条组件并且在两个纵向缘条组件之间排布；

进一步地，根据本发明的构造方法还包括提供“T”形角片4，“T”形角片4具有彼此垂直的横边和竖边，“T”形角片4的竖边连接到多个横向肋板组件中的一个上，并且“T”形角片4的竖边连接到所述两个纵向缘条组件中的一个上。

在本发明的构造方法中，两个纵向缘条组件中的每个被构造成包括上缘条1、侧腹板5和下缘条2，上缘条1具有彼此垂直的翻边，下缘条2具有彼此垂直的翻边，其中上缘条1的一个翻边和下缘条2的一个翻边连接到侧腹板5的上下侧以形成横截面呈“[”形的纵向缘条组件。

在本发明的构造方法中，多个横向肋板组件中的每一个被构造成包括横向肋板上缘条7、横向肋板腹板3和横向肋板下缘条9，横向肋板上缘条7具有彼此垂直的翻边，横向肋板下缘条9具有彼此垂直的翻边，横向肋板上缘条7的一个翻边和横向肋板下缘条9的一个翻边连接到横向肋板腹板3的上下侧以形成横截面呈“[”形的横向肋板组件。

在本发明的构造方法中，“T”形角片4的竖边分别连接到横向肋板上缘条7或横向肋板下缘条9，“T”形角片4的横边分别连接到两个纵向缘条组件的上缘条1或下缘条2。

在本发明的构造方法中，龙骨梁结构进一步被构造成包括设置在横向肋板腹板3和所述侧腹板5之间的交叉部位处的“L”形角片6。

本发明的优点在于：

降低了龙骨梁结构的工作应力，消除局部失稳问题，避免产生疲劳裂纹，满足疲劳强度要求；

增大了开孔尺寸，方便装配部段时安装紧固件，以及后期维修时有开敞的检查和操作空间；

减小了龙骨梁结构的尺寸，实现了结构减重。

本发明的多种实施方式的以上描述出于描述的目的提供给相关领域的一个普通技术人员。不意图将本发明排他或局限于单个公开的实施方式。如上所述，以上教导的领域中的普通技术人员将明白本发明的多种替代和变型。因此，虽然具体描述了一些替代实施方式，本领域普通技术人员将明白或相对容易地开发其他实施方式。本发明旨在包括这里描述的本发明的所有替代、改型和变型，以及落入以上描述的本发明的精神和范围内的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种用于航空飞行器的龙骨梁结构，所述龙骨梁结构包括：

两个纵向缘条组件，所述两个纵向缘条组件沿着所述航空飞行器的纵向延伸，其中所述两个纵向缘条组件的横截面分别呈“[”形并且所述两个纵向缘条组件的“[”形横截面的开口彼此相对；

多个横向肋板组件，所述多个横向肋板组件中的每一个垂直于所述两个纵向缘条组件并且在所述两个纵向缘条组件之间排布；

“T”形角片，所述“T”形角片具有彼此垂直的横边和竖边，所述“T”形角片的竖边连接到所述多个横向肋板组件中的一个上，并且所述“T”形角片的横边连接到所述两个纵向缘条组件中的一个上；

其中，所述两个纵向缘条组件中的每个包括上缘条、侧腹板和下缘条，所述上缘条具有彼此垂直的翻边，所述下缘条具有彼此垂直的翻边，其中所述上缘条的一个翻边和所述下缘条的一个翻边连接到所述侧腹板的上下侧以形成横截面呈“[”形的所述纵向缘条组件；

其中，所述多个横向肋板组件中的每一个包括横向肋板上缘条、横向肋板腹板和横向肋板下缘条，所述横向肋板上缘条具有彼此垂直的翻边，所述横向肋板下缘条具有彼此垂直的翻边，所述横向肋板上缘条的一个翻边和所述横向肋板下缘条的一个翻边连接到所述横向肋板腹板的上下侧以形成横截面呈“[”形的横向肋板组件。

2.根据权利要求1所述的龙骨梁结构，其中，所述“T”形角片的竖边分别连接到所述横向肋板上缘条或所述横向肋板下缘条，所述“T”形角片的横边分别连接到所述两个纵向缘条组件的上缘条或下缘条。

3.根据权利要求1所述的龙骨梁结构，其中，所述龙骨梁结构还包括设置在所述横向肋板腹板和所述侧腹板之间的交叉部位处的“L”形角片。

4.一种航空飞行器，包括根据权利要求1-3任一项所述的龙骨梁结构。

5.一种用于航空飞行器的龙骨梁结构的构造方法，所述方法包括：

提供所述龙骨梁结构，使其包括：

两个纵向缘条组件，所述两个纵向缘条组件沿着所述航空飞行器的纵向延伸，其中所述两个纵向缘条组件的横截面分别呈“[”形并且所述两个纵向缘条组件的“[”形横截面的开口彼此相对；

多个横向肋板组件，所述多个横向肋板组件中的每一个垂直于所述两个纵向缘条组件并且在所述两个纵向缘条组件之间排布；

所述方法还包括提供“T”形角片，所述“T”形角片具有彼此垂直的横边和竖边，所述“T”形角片的竖边连接到所述多个横向肋板组件中的一个上，并且所述“T”形角片的横边连接到所述两个纵向缘条组件中的一个上；

其中，所述两个纵向缘条组件中的每个被构造成包括上缘条、侧腹板和下缘条，所述上缘条具有彼此垂直的翻边，所述下缘条具有彼此垂直的翻边，其中所述上缘条的一个翻边和所述下缘条的一个翻边连接到所述侧腹板的上下侧以形成横截面呈“[”形的所述纵向缘条组件；

其中，所述多个横向肋板组件中的每一个被构造成包括横向肋板上缘条、横向肋板腹板和横向肋板下缘条，所述横向肋板上缘条具有彼此垂直的翻边，所述横向肋板下缘条具有彼此垂直的翻边，所述横向肋板上缘条的一个翻边和所述横向肋板下缘条的一个翻边连接到所述横向肋板腹板的上下侧以形成横截面呈“[”形的横向肋板组件。

6.根据权利要求5所述的构造方法，其中，所述“T”形角片的竖边分别连接到所述横向肋板上缘条或所述横向肋板下缘条，所述“T”形角片的横边分别连接到所述两个纵向缘条组件的上缘条或下缘条。

7.根据权利要求5所述的构造方法，其中，所述龙骨梁结构进一步被构造成包括设置在所述横向肋板腹板和所述侧腹板之间的交叉部位处的“L”形角片。

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