CN113525692A - 具有增强动态响应的飞机座椅框架 - Google Patents
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Abstract
一种用于具有增强动态响应的飞机座椅框架的框架梁构件可以包括管状体积。管状体积可以包括至少一个壁,其沿管状体积的长度在径向上具有一个或多个起伏部。所述一个或多个起伏部可以配置成通过一个或多个起伏部的局部弯曲允许管状体积吸收在飞行场景期间所施加载荷的能量。一个或多个起伏部可以配置成在无载荷时具有第一曲率,并且可以配置成在施加载荷时具有第二曲率。第二曲率可与第一曲率不同。框架梁构件可以是飞机座椅框架的多个框架梁构件中的一个。多个框架梁构件可以配置成联接到飞机座椅框架的多个接头。本申请还涉及一种具有增强动态响应的飞机座椅框架。
Description
相关申请的交叉引用
本申请涉及并要求如下申请的最早可用的有效申请日的权益;本申请要求申请号为63/011,162、申请日为2020年4月16日的美国临时申请的权益,通过全文引用将其并入本文。
技术领域
本申请涉及一种用于具有增强动态响应的飞机座椅框架的框架梁构件。另外,本申请还涉及一种具有增强动态响应的飞机座椅框架。
背景技术
飞机座椅框架可以在飞行期间经受动态载荷和相应的动态反应,这会在飞机座椅框架的框架梁构件内产生额外的应力。常规的框架梁构件可以包括梁元件,所述梁元件具有管状体积并且沿管状体积的整个长度具有均匀的轴向横截面。尽管均匀的轴向横截面可以具有或产生在静态和/或准静态载荷中所需的高刚度和/或高强度,但是均匀的轴向横截面可能不具备足够的弹性和/或吸收动态载荷能量的能力。
发明内容
根据本公开的一个或多个实施例,公开了一种用于具有增强动态响应的飞机座椅框架的框架梁构件。框架梁构件可以包括管状体积。管状体积可以包括至少一个壁,所述至少一个壁沿管状体积的长度在径向方向上具有一个或多个起伏部。所述一个或多个起伏部可以配置成通过所述一个或多个起伏部的局部弯曲允许管状体积吸收在飞行场景期间所施加载荷的能量。所述一个或多个起伏部可以配置成在无载荷时具有第一曲率。所述一个或多个起伏部可以配置成在施加载荷时具有第二曲率。第二曲率可以不同于第一曲率。所述框架梁构件可以是飞机座椅框架的多个框架梁构件中的一个。所述多个框架梁构件可以配置成联接到飞机座椅框架的多个接头。所述多个接头中的至少一个接头或所述多个框架梁构件中的至少一个框架梁构件可以配置成联接到飞机本体。
在一些实施例中,所述管状体积的所述至少一个壁可以包括具有所述一个或多个起伏部的单个部段。
在一些实施例中,所述管状体积的所述至少一个壁可以包括具有所述一个或多个起伏部的至少一个部段和具有均匀轴向横截面的至少一个部段。
在一些实施例中,所述管状体积的所述至少一个壁可以包括位于管状体积的长度中点处的具有所述一个或多个起伏部的单一部段和位于管状体积的每个端部处的具有均匀轴向横截面的部段。
在一些实施例中,所述管状体积的所述至少一个壁可以包括位于管状体积的长度中点处的具有均匀轴向横截面的单一部段和位于管状体积的每个端部处的具有所述一个或多个起伏部的部段。
在一些实施例中,所述管状体积的所述至少一个壁可以包括位于管状体积的第一端部处的具有均匀轴向横截面的单一部段和位于管状体积的第二端部处的具有所述一个或多个起伏部的部段。
在一些实施例中,所述一个或多个起伏部可以分别以从管状体积的端部起沿管状体积的长度的选定距离定位。
在一些实施例中,所述一个或多个起伏部可以沿管状体积的长度围绕管状体积呈螺旋形结构。
在一些实施例中,所述一个或多个起伏部可以在轴向横截面中包括下列形状中的至少一个:双曲率形状、多边形、多边形和凸曲率的混合形状、多边形和凹曲率的混合形状、或者它们的组合。
在一些实施例中,所述一个或多个起伏部沿管状体积的长度径向向外布置和/或沿管状体积的长度径向向内至少布置。
在一些实施例中,所述框架梁构件可以由纤维增强聚合物基质复合材料制成。增强纤维可以包括碳纤维、玻璃纤维、有机纤维或其组合、物中的至少一种。聚合物基质可以是热固性材料或热塑性材料。
在一些实施例中,所述管状体积的所述至少一个壁的所述一个或多个起伏部可以在模具的外表面上成型,所述模具配置成在制造完成后被移除。
在一些实施例中,所述管状体积的所述至少一个壁的所述一个或多个起伏部可以在模具的外表面上成型,所述模具配置成在制造完成后保持插入。
在一些实施例中,所述框架梁构件可以由金属、合金、准金属、非金属成分、或者包括金属、合金、准金属或非金属成分中的至少一种的化合物制成。
根据本公开的一个或多个实施例,公开了一种具有增强动态响应的飞机座椅框架。所述飞机座椅框架可以包括多个框架梁构件。所述多个框架梁构件中的每个框架梁构件可以包括管状体积。所述管状体积可以包括至少一个壁,所述至少一个壁沿着管状体积的长度的至少一部分具有一个或多个起伏部。所述一个或多个起伏部可以配置成通过所述一个或多个起伏部的局部弯曲允许所述管状体积吸收在飞行场景期间所施加载荷的能量。所述一个或多个起伏部可以配置成在无载荷时具有第一曲率。所述一个或多个起伏部可以配置成在施加载荷时具有第二曲率。第二曲率可以与第一曲率不同。所述飞机座椅框架可以包括多个接头,所述多个接头配置成联接至所述多个框架梁构件。所述多个接头中的至少一个接头或所述多个框架梁构件中的至少一个框架梁构件可以配置成联接到飞机本体。
本发明内容仅提供作为在具体实施方式和附图中完整描述的主题内容的介绍。发明内容不应被认定为描述了必要技术特征,也不应被用来确定权利要求的范围。此外,应该理解的是,上述的发明内容和以下的具体实施方式仅仅是示例和解释性的,并且不作为所要求保护的主题内容的必要限制。
附图说明
参考附图来描述具体实施方式。在说明书和附图中的不同实例中使用的相同的附图标记可以指示类似或相同的项目。本公开的各种实施例或示例(“例子”)在以下的具体实施方式和附图中予以公开。附图不一定为按比例绘制。一般而言,除非在权利要求中另有规定,否则能够以任意顺序执行所公开的方法的操作。在附图中:
图1A示出了根据本公开的一个或多个实施例的飞机座椅框架的简化示意图;
图1B示出了根据本公开的一个或多个实施例的飞机座椅框架的框架梁构件的部段的透视图;
图1C示出了根据本公开的一个或多个实施例的飞机座椅框架的框架梁构件的单个复合层的示意图;
图1D示出了根据本公开的一个或多个实施例的飞机座椅框架在动态载荷状态下的框架梁构件剖面的示意图;
图1E示出了根据本公开的一个或多个实施例的框架梁构件的轴向均匀横截面图;
图2A示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的具有起伏的框架梁构件在无载荷状态下的透视图;
图2B示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的具有起伏的框架梁构件在压缩载荷状态下的透视图;
图2C示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的具有起伏的框架梁构件在无载荷状态下的侧视图;
图2D示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的具有起伏的框架梁构件在压缩载荷状态下的侧视图;
图3A示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的具有起伏的框架梁构件的轴向横截面图;
图3B示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的具有起伏的框架梁构件的轴向横截面图;
图3C示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的具有起伏的框架梁构件的轴向横截面图;
图3D示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的具有起伏的框架梁构件的轴向横截面图;
图3E示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的具有起伏的框架梁构件的轴向横截面图;
图3F示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的具有起伏的框架梁构件的轴向横截面图;
图3G示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的具有起伏的框架梁构件的轴向横截面图;
图3H示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的具有起伏的框架梁构件的轴向横截面图;
图4A示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的框架梁构件的起伏部的轴向横截面图;
图4B示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的框架梁构件的起伏部的轴向横截面图;
图4C示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的框架梁构件的起伏部的轴向横截面图;
图4D示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的框架梁构件的起伏部的轴向横截面图;
图4E示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的框架梁构件的起伏部的轴向横截面图;
图4F示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的框架梁构件的起伏部的轴向横截面图;
图4G示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的框架梁构件的起伏部的轴向横截面图;
图4H示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的框架梁构件的起伏部的轴向横截面图;
图5A示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的模具和框架梁构件的轴向横截面图;
图5B示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的模具和框架梁构件的轴向横截面图;以及
图5C示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架的模具和框架梁构件的轴向横截面图。
具体实施方式
现在将对所公开的在附图中示出的主题内容进行详细说明。
在详细说明本公开的一个或多个实施例之前,应当理解的是,实施例在它们的应用中不受限于在以下的说明内容中阐述或者在附图中示出的部件的部件或步骤或方法的构造和布置的细节。在以下的实施例的详细描述中,可以为了提供对本公开的更全面的理解而阐明许多具体的细节。然而,对于受益于本公开的本领域普通技术人员而言显而易见的是,本文所公开的实施例可以在缺乏这些具体细节中的某些细节的情况下实施。在有些情况下,可以不对众所周知的特征进行详细描述,以避免不必要地复杂化本公开。
如本文所用的附图标记之后的字母可以用来针对先前描述的具有相同附图标记的元件或特征来标明可能类似但不一定相同的特征或元件的实施例(例如,1,1a,1b)。另外,附图标记之后的字母可以用于标明较大的特征或元件或系统的子特征或子元件或子系统(例如,1a或1b是1的部件)。除非有相反的明确说明,否则使用这样的简单标注仅仅是为了方便,而不应当理解为以任何方式限制本公开。
此外,除非有相反的明确说明,否则“或”是指包含性的或而非排除性的或。例如,下列的任何一种情形都满足条件A或B:A为真(或存在)且B为假(或不存在),A为假(或不存在)且B为真(或存在),以及A和B都为真(或存在)。
此外,可以使用“一”或“一个”来描述本文所公开实施例的元件和部件。这样做仅仅是为了方便,并且“一”和“一个”应理解为包括“一个”或“至少一个”,并且单数形式也包括多个,除非明显是另有含义。
此外,出于本公开的目的,术语或过渡短语“包括”和“具有”可以认为是等同的。在这方面,术语或过渡短语“具有”不应被解释为对本公开(包括权利要求用语的开放性)的限制。
最后,正如本文所用的那样,任何时候提及“一个实施例”或“一些实施例”都意味着结合实施例所描述的特定元件、特征、结构或特性被包括在本文公开的至少一个实施例中。说明书各处出现的短语“在一些实施例中”不一定都是指同一个实施例,并且实施例可以包括本文明确描述或固有存在的特征中的一个或多个、或者两个或多个这种特征的任何组合或子组合、以及可以不必在本公开中明确描述或固有存在的任何其他特征。
图1A-5C总体上示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有增强动态响应的飞机座椅框架。
图1A-1E总体上示出了根据本公开的一个或多个实施例的飞机座椅框架100。
现在参考至少图1A,飞机座椅框架100可以包括一个或多个框架梁构件102。一个或多个框架梁构件102可以经由一个或多个接头104联接,其中一个或多个框架梁构件102和/或一个或多个接头104可以配置成联接到飞机本体。例如,飞机本体可以包括但不限于飞机机舱100b的地板100a(例如,经由中间框架支脚直接或间接地联接)。例如,一个或多个框架梁构件102和一个或多个接头104可以经由下列方式(但不限于下列方式)中的至少一种进行联接:一个或多个互锁组件(例如,自锁接头等),一个或多个紧固件(例如,铆钉、螺钉等),粘合剂,或者上述方式的某种组合。一个或多个接头104可以由金属、合金、准金属、或非金属成分、或者包括金属、合金、准金属或非金属成分的化合物制成。在本文中要注意的是,在2020年1月14日公开的美国专利US10532518 B2中进一步描述了飞机座椅框架接头,将其全部内容并入本文。另外,出于本公开的目的,在本文中要注意的是,“框架梁构件”和“框架元件”可以认为是等同的。
现在参考至少图1B,可以由轻质复合材料制造一个或多个框架梁构件102。一个或多个框架梁构件102可以用层叠设计制造。例如,框架梁构件102可以包括外部层叠结构106和一个或多个单层108。在设有多个单层108的情况下,多个单层108可以在框架梁构件102内按照沿一个或多个方向100限定的交叉或其他重叠图案进行定向。在本文中要注意的是,多个单层108可以由相同的复合材料或不同的复合材料制成。
尽管本公开的实施例说明了以层叠设计制造的一个或多个框架梁构件102,但是在本文中要注意的是,一个或多个框架梁构件可以经由下列的制造工艺用复合设计制造,所述制造方法包括但不限于:自动纤维铺设(AFP)、纤维缠绕、编织、以及这些制造工艺的组合等。此外,复合叠层可以包括但不限于:基于单向增强层布置的层叠设计、基于织物层的层叠设计、3D增强叠层、以及它们的组合。复合设计可以由纤维增强聚合物基质复合材料制成。例如,增强纤维可以包括碳纤维、玻璃纤维、有机纤维、以及这些纤维的组合等中的至少一种。作为另一示例,聚合物基质可以是热固性材料或热塑性材料。因此,以上的描述不应被解释为对本公开的限制,而仅仅是示例性说明。
现在参考至少图1C,单层108可以包括在聚合物基114内沿一个或多个方向110安置的多个增强纤维112。例如,多个增强纤维112可以包括但不限于增强碳纤维、增强有机纤维、增强玻璃纤维、或者用于制造复合梁元件的纤维组合物。作为另一示例,聚合物基质114可以包括但不限于热固性材料或热塑性材料。
可以选择能够用来制造一个或多个框架梁构件102的复合材料,以减轻飞机座椅框架100的重量(并因此封装飞机座椅)。复合材料可以具有高强度和高刚度的性质,以使其适用于主要支承部件,例如飞机座椅框架100内的一个或多个框架梁构件102。
现在参考至少图1D,飞机座椅框架100可以在飞行期间经受动态载荷和相应的动态反应,这会在飞机座椅框架100的一个或多个框架梁构件102内产生额外的应力。例如,动态载荷可以包括但不限于紧急降落、快速停止、过度加速、快速起飞、冲击事件(例如,由于鸟撞击)、弹道冲击等。动态载荷可以产生沿轴向分布在一个或多个框架梁构件102内的局部动态反应或动态载荷状态116。根据座椅框架配置和/或接头104的设计,动态载荷也可以在一个或多个框架梁构件102中产生弯曲和/或扭转载荷。
现在参考至少图1E,常规的框架梁构件可以包括具有管状体积(例如具有管状设计的体积)的梁元件和沿着管状体积的整个长度具有沿长度z的恒定半径r的均匀轴向横截面118。尽管框架梁构件102的均匀轴向横截面118可以具有或产生在静态和/或准静态载荷中所期望的高刚度和/或高强度,但是均匀的轴向横截面118可能不具备足够的弹性和/或吸收动态载荷能量的能力。
由此,可能需要提供一个或多个框架梁构件102,其设计配置成将静态或准静态载荷状态期间复合材料所需的刚度和强度性质方面的优点以及弹性和/或动态载荷状态下吸收能量的能力方面的优点结合起来。例如,可能需要降低飞机座椅100损坏的风险。作为另一示例,可能需要降低动态载荷状态期间座椅使用者受伤的风险。作为另一示例,可能需要在静态或准静态载荷状态下提供更高的舒适性。
图2A-3H总体上示出了根据本公开的一个或多个实施例的一个或多个框架梁构件102。
通常,一个或多个框架梁构件102可以包括具有一个或多个壁200的管状容积。壁200可以包括一个或多个起伏部。在本文中要注意,出于本公开的目的,可以认为“起伏部”和“起伏部分”是等同的。
一个或多个起伏部可以是相同的形状,或者可以是不同的形状。例如,如图2A-2D所示,一个或多个起伏部可以是包括具有第一形状的一个或多个起伏部202以及具有第二形状的一个或多个起伏部204在内的多个起伏部,其中,一个或多个起伏部202的第一形状可以包括较大的曲率,并且一个或多个起伏部204的第二形状可以包括较小的曲率。
与图1E所示的均匀轴向横截面118相比,一个或多个起伏部可以在更高的载荷水平下允许额外的局部弯曲变形。例如,在相对较低水平的静态或准静态载荷下,具有一个或多个起伏部的框架梁构件102可以与具有均匀轴向横截面118的框架梁构件102类似地变形。作为另一示例,在动态载荷水平增加的情况下,由于一个或多个起伏部的局部弯曲,非线性变形就可能更为重要。由此,框架梁构件102的至少一个壁的局部弯曲变形就可以提供额外的弹性和增强的能量吸收能力。在这方面,具有一个或多个起伏部的一个或多个框架梁构件102的作用可以类似于弹簧式的弹性元件。
管状体积可以是实心的,以使得可以没有在管状体积的内部限定的腔。然而,在本文中要注意的是,可以设置在管状体积内部限定的腔。因此,以上的描述不应被解释为对本公开的限制,而仅仅是示例性说明。
一个或多个壁200可以是实心的,以使得没有穿过实心管状体积的孔或者限定在管状体积内部的腔。然而,在本文中要注意的是,一个或多个壁200可以包括穿过实心管状体积的至少一个通孔或者限定在管状体积内部的腔。因此,以上的描述不应被解释为对本公开的限制,而仅仅是示例性说明。
如图2A和2C所示,框架梁构件102可以为无载荷。如图2B和2D所示,框架梁构件102可以具有压缩载荷。在框架梁构件102由于施加的载荷而变形(长度的相应变化为Δz 206)时,一个或多个起伏部202、204可以配置成呈现其局部曲率的变化。
在图2C和2D所示的一个非限制性示例中,在施加载荷之前和之后考虑特定起伏部202。特定起伏部202的曲率可以分别由不变形状态下的半径R'208和变形状态下的半径R"210表示,原因在于曲率是与相应半径成反比的特征。曲率的变化(或者类似地,半径R'208和R"210的变化)可以是由于框架梁构件102的壁的弯曲而造成的局部变形的结果,这就表明了在整个框架梁构件102具有相关联的额外弹性的情况下施加压缩载荷时的局部弯曲的机制以及由于材料的粘弹性质而吸收额外能量的机会。
在本文中要注意的是,管状体积的至少一个壁200包括沿着单个起伏部的长度的非均匀分布的半径R'208,可以沿着管状体积的至少一个壁200上的其他起伏部的长度设想类似的半径R'208和R"210的非均匀变化。
通常,处于变形状态的一个或多个起伏部202、204的曲率可以不同于处于未变形状态的一个或多个起伏部202、204的曲率。在框架梁构件102处于压缩载荷下时,处于变形状态的一个或多个起伏部202的曲率可以大于处于未变形状态的一个或多个起伏部202、204的曲率。然而,在本文中要注意的是,框架梁构件102可以处于替代类型的载荷下,包括但不限于张紧、弯曲、扭矩、或多种载荷类型的组合。这里,处于变形状态的一个或多个起伏部202、204的曲率可以不同于(例如,不大于,但也包括但不限于,小于)处于未变形状态的一个或多个起伏部202、204的曲率。因此,以上的描述不应被解释为对本公开的限制,而仅仅是示例性说明。
一个或多个起伏部202、204可以配置成在施加载荷的情况下同时弯曲。一个或多个起伏部202、204可以配置成相继(例如,通过多步的逐渐变形甚至通过折叠而)弯曲。通过改变单个起伏部的形状来控制框架梁构件的局部弯曲的控制过程的机会对于动态载荷下的能量吸收的量值和/或构件弹性的优化来说可能尤其具有价值。
在框架梁构件102中引入的一个或多个起伏部202、204可以配置成控制框架梁构件102的整体弹性(或刚度)。例如,可以基于一个或多个起伏部202、204的数量和/或一个或多个起伏部202、204的形状的类型来控制弹性。控制一个或多个起伏部202、204的数量和/或形状可以导致框架梁构件102在低载荷水平下(例如,在静态或准静态状态期间)相对较硬,并且在高载荷水平下(例如,在动态载荷状态期间)不太硬。
框架梁构件102可以包括在沿框架梁构件102的长度的任何部分处的选定横截面。横截面可以具有本领域已知的任何形状。例如,横截面可以是圆形或椭圆形。作为另一示例,横截面可以是多边形(例如,包括至少一侧具有平坦形状)。例如,横截面可以是矩形。框架梁构件102可以沿着框架梁构件102的长度具有变化的横截面形状。
现在至少参考图3A-3H,一个或多个起伏部202可以沿着框架梁构件102的长度的全部或一部分分散布置。例如,如图3A和3E所示,框架梁构件102的整个长度可以是包括一个或多个起伏部202的部段300。作为另一示例,如图3B和3F所示,框架梁构件102可以包括位于框架梁构件102的长度中点处的具有均匀轴向横截面118的部段302以及位于框架梁构件102的各个端部处的多个部段300,每个部段300包括一个或多个起伏部202。作为另一示例,如图3C和3G所示,框架梁构件102可以包括位于框架梁构件102的长度中点处的包括一个或多个起伏部202的部段300以及位于框架梁构件102的各个端部处的多个部段302,每个部段302包括均匀轴向横截面118。作为另一示例,如图3D和3H所示,框架梁构件102可以包括位于框架梁构件102的一个端部处的包括一个或多个起伏部202的部段300以及位于框架梁构件102的第二端部处的包括均匀轴向横截面118的部段302。
框架梁构件102可以沿着框架梁构件102的整个长度包括主半径304。具有均匀轴向横截面118的一个或多个区域与中心轴线相距的选定距离可以等于或大致等于主半径304。然而,在本文中要注意的是,具有均匀轴向横截面118的一个或多个区域与中心轴线相距的选定距离可以小于或大于主半径304。因此,以上的描述不应被解释为对本公开的限制,而仅仅是示例性说明。
一个或多个起伏部202可以在大于主半径304的外侧第二半径306和小于主半径304的内侧第二半径308之间起伏。例如,外侧第二半径306和内侧第二半径308可以设定为与主半径304间的距离相同(但正负符号相反)。然而,在本文中要注意的是,外侧第二半径306和内侧第二半径308与主半径304间的距离可以不同。因此,以上的描述不应被解释为对本公开的限制,而仅仅是示例性说明。
如图3A-3D所示,一个或多个起伏部202可以围绕框架梁构件102成箍或成环,其中每个起伏部202沿着管状体积的长度分别定位在距框架梁构件102的端部的选定距离处。
如图3E-3H所示,一个或多个起伏部202在它们沿着框架梁构件102的长度的位置中可以为非恒定的。例如,一个或多个起伏部202可以沿框架梁构件102的管状体积的长度设定为螺旋形结构。在设有多个螺旋形结构的情况下,所述多个螺旋形结构可以沿框架梁构件102的管状体积的长度顺时针或逆时针缠绕。例如,所述多个螺旋形结构能够沿不同的方向缠绕(例如,如图3F所示)。作为另一示例,所述多个螺旋形结构能够沿相同的方向缠绕。
一个或多个起伏部202可以沿着框架构件102的管状体积的长度(例如,在幅度、频率、形状等方面)是均匀的。然而,在本文中要注意的是,一个或多个起伏部202中的至少一个起伏部可以与沿着框架构件102的管状体积的长度的其他起伏部202(例如,在幅度、频率、形状等方面)有所不同。例如,非均匀的起伏部可以用来控制相继变形(例如,通过多步逐渐变形、折叠等),以增加能量吸收的量值和/或增加整体弹性(例如,在飞机座椅框架100经受动态载荷的情况下)因此,以上描述不应被解释为对本公开的限制,而仅仅是示例性说明。
现在参考图4A-4H,起伏部202可以包括一个或多个弯曲部段400(例如,相邻的线或边缘之间的平滑过渡面)和/或一个或多个线性部段402(例如,相邻的线或边缘之间的拐角)。例如,如图4A和4E所示,起伏部202可以仅包括弯曲部段400,以得到具有双曲率形状的起伏部202。作为另一示例,如图4B和4F所示,起伏部202可以仅包括线性部段402,以得到具有多边形形状的起伏部202。作为另一示例,如图4C和4G所示,起伏部202可以包括由线性部段402围绕的弯曲部段400,以得到具有多边形和凸曲率的混合形状的起伏部202。作为另一示例,如图4D和4H所示,起伏部202可以包括由弯曲部段400围绕的线性部段402,以得到具有多边形和凹曲率的混合形状的起伏部202。
如图4A-4D所示,起伏部202可以径向向外布置并且配置成在主半径304和外侧第二半径306之间起伏。
如图4E-4H所示,起伏部202可以径向向内布置并且配置成在主半径304和内侧第二半径308之间起伏。
尽管图4A-4H所示的实施例包括全凸起伏部202(例如,如图4A-4D所示)或全凹起伏部202(例如,如图4E-4H所示),但是,在本文中要注意的是,图4A-4D中示出的起伏部202和图4E-4H中示出的起伏部202可以各自成为完整起伏部202的组成部分,以使得完整起伏部202可以包括凸形组成部分和凹形组成部分。因此,以上的描述不应被解释为对本公开的限制,而仅仅是示例性说明。
图5A-5C总体上示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于制造框架梁构件102的方法或过程。
现在参考图5A,框架梁构件102可以用模具500制造,该模具500配置成在框架梁构件102的制造完成之后被移除。
在一个步骤中,可以形成模具500。在一个步骤中,复合材料可以放置在模具500上。例如,可以在模具500形成之后将复合材料放置在模具500上。作为另一示例,可以在形成模具500时将复合材料放置在模具500上(例如,经由增材制造等)。
模具500的外表面可以沿框架梁构件102的长度追随和/或形成起伏部202,使得模具500可以具有变化的半径并且可以模仿框架梁构件102的内表面的形状(例如,取决于模具500的定位)。
在一个步骤中,可以经由移除过程将模具500从框架梁构件102的内部或外部移除。移除过程可以包括但不限于:洗掉/冲掉、化学分解或剥离等。例如,在框架梁构件102硬化到选定硬度之后(例如,框架梁构件102由热固性材料制成),可以从内部或外部移除模具500。作为另一示例,在框架梁构件102固化到选定硬度之后(例如,框架梁构件102由热固性材料制成),可以从内部或外部移除模具500。
尽管本公开的实施例举例说明了模具500是内部可移除的模具500,但应当注意的是,模具500可以是外部可移除的模具(例如,在注塑、铸造等期间使用的模具;在增材制造期间形成的模具等)。因此,以上的描述不应被解释为对本公开的限制,而仅仅是示例性说明。
现在参考图5B和5C,框架梁构件102可以用模具502制造,该模具502配置成在框架梁构件102制造完成之后仍然保持插入在框架梁构件102内。例如,模具502可以由轻质聚合物(例如,包括但不限于热塑性材料)制造,其厚度基本上不会影响框架梁构件102在动态载荷状态下的弹性和/或吸收能量的能力。
在一个步骤中,可以形成模具502。在一个步骤中,复合材料可以放置在模具502上。例如,复合材料可以在模具502形成之后放置在模具502上。
模具502的外表面可以沿外边缘而沿着框架梁构件102的长度追随和/或形成起伏部202,使得模具502可以具有变化的半径并且可以模仿框架梁构件102的内表面的形状(例如,取决于模具502的定位)。
如图5B所示,模具502可以具有半径恒定的内边缘,使得模具502具有限定的圆柱形腔。
如图5C所示,模具502可以具有能追随外边缘的相应内边缘,使得外边缘具有相应的变化半径。在这方面,模具502可以包括薄壁形状。
比较图5B和图5C,图5B中所示的模具502可以更厚但更易制造,而图5C所示的模具502可以更薄,但需要通过另外的方法或工艺,包括但不限于气体辅助成形。
在一个示例中,模具502是由热塑性材料制成的聚合物模具,如果框架梁构件102由热固性材料制成,则模具502的熔融温度可能需要高于框架梁构件102的硬化温度;如果框架梁构件102由第二热塑性材料制成,则模具502的熔融温度可能需要高于框架梁构件102的熔融温度。
一般而言,框架梁构件102可以经由一种或多种方法或工艺制造,包括但不限于AFP、纤维缠绕、编织、以及这样的一种或多种方法或工艺的组合等。
尽管本公开的实施例示出了框架梁构件102是中空的(例如,包括限定的腔),但是,在本文中要注意的是,框架梁构件102的至少一部分可以在框架梁构件102的至少一段长度上具有实心部分,实心部分的范围不能影响到框架梁构件102在动态载荷状态下的弹性和/或吸收能量的能力。因此,以上的描述不应被解释为对本公开的限制,而仅仅是示例性说明。
尽管本公开的实施例说明了框架梁构件102是由复合材料制成的,但是在本文中要注意的是,框架梁构件102可以由任何材料制造(例如,金属、合金、准金属、或非金属成分、或者包括金属、合金、准金属或非金属成分的化合物),其配置成为框架梁构件102提供弹性和/或提供框架梁构件102在动态载荷状态下的吸收能量的能力。
在这方面,一个或多个起伏部202可以导致框架梁构件102具有外表面,该外表面配置成将静态或准静态载荷期间复合材料所需的刚度和强度性质方面的优点以及在动态载荷状态下框架梁构件102的弹性和/或吸收能量的能力方面的优点结合起来。例如,这种形式的增强动态响应可以降低飞机座椅100损坏的风险。作为另一示例,这种形式的增强动态响应可以降低动态载荷状态期间的受伤风险。作为另一示例,这种形式的增强动态响应可以在静态或准静态载荷状态下提供更高的舒适性。
在本文中要注意的是,飞机座椅框架100和/或飞机座椅框架100的部件(例如,包括一个或多个起伏部202的一个或多个框架梁构件102)可以安装在航空环境内,该航空环境可以根据包括但不限于如下机构提出的航空指南和/或标准进行配置:联邦航空管理局(FAA)、欧洲航空安全机构(EASA)或任何其他航空认证机构或组织;美国国家标准研究所(ANSI)、美国航空无线电公司(ARINC)、汽车工程师协会(SAE)、或任何其他标准制定组织或公司;航空无线电技术委员会(RTCA)或任何其他指导机构或组织等。
尽管本公开的实施例涉及航空环境,但是在本文中应注意的是,包括一个或多个起伏部202的一个或多个框架梁构件102不限于航空环境内的飞机座椅框架100和/或航空环境内的飞机部件。例如,包括一个或多个起伏部202的一个或多个框架梁构件102可以配置成在本领域已知的任何类型的交通工具内操作。例如,所述交通工具可以是本领域已知的任何的基于空气、空间、陆地或水的个人设备或交通工具;任何的基于空气、空间、陆地或水的商用设备或交通工具;任何的基于空气、空间、陆地或水的军用设备或交通工具。例如,所述交通工具可以包括汽车。作为另一示例,包括一个或多个起伏部202的一个或多个框架梁构件102可以联接到商用销售或工业用途的家用或商用装置和/或被配置成与商用销售或工业用途的家用或商用装置一起操作。因此,以上的描述不应被解释为对本公开的限制,而仅仅是示例性说明。
尽管已经参考附图所示的实施例描述了本公开,但是可以在不脱离权利要求的范围的情况下使用等同方案或进行替代。本文所描述和图示的部件仅仅是可以用于实现本公开的实施例的系统/装置和部件的示例,并且可以在不脱离权利要求的范围的情况下替换为其他的装置和部件。此外,除非权利要求中另有说明,否则本文提供的任何尺寸、角度和/或数值范围应该理解为非限制性示例。
Claims (15)
1.一种用于具有增强动态响应的飞机座椅框架的框架梁构件,其包括:
管状体积,所述管状体积包括至少一个壁,所述至少一个壁沿所述管状体积的长度在径向方向上具有一个或多个起伏部,所述一个或多个起伏部配置成通过所述一个或多个起伏部的局部弯曲允许所述管状体积吸收在飞行场景期间所施加载荷的能量;
所述一个或多个起伏部配置成在无载荷时具有第一曲率,所述一个或多个起伏部配置成在施加载荷时具有第二曲率,所述第二曲率与所述第一曲率不同;
所述框架梁构件是飞机座椅框架的多个框架梁构件之一,所述多个框架梁构件配置成联接到飞机座椅框架的多个接头,所述多个接头中的至少一个接头或所述多个框架梁构件中的至少一个框架梁构件配置成联接到飞机本体。
2.根据权利要求1所述的框架梁构件,其中,所述管状体积的所述至少一个壁包括具有所述一个或多个起伏部的单一部段。
3.根据权利要求1所述的框架梁构件,其中,所述管状体积的所述至少一个壁包括具有所述一个或多个起伏部的至少一个部段和具有均匀轴向横截面的至少一个部段。
4.根据权利要求3所述的框架梁构件,其中,所述管状体积的所述至少一个壁包括位于所述管状体积的长度中点处的具有所述一个或多个起伏部的单一部段和位于所述管状体积的每个端部处的具有均匀轴向横截面的部段。
5.根据权利要求3所述的框架梁构件,其中,所述管状体积的所述至少一个壁包括位于所述管状体积的长度中点处的具有均匀轴向横截面的单一部段和位于所述管状体积的每个端部处的具有所述一个或多个起伏部的部段。
6.根据权利要求3所述的框架梁构件,其中,所述管状体积的所述至少一个壁包括位于所述管状体积的第一端部处的具有均匀轴向横截面的单一部段和位于所述管状体积的第二端部处的具有所述一个或多个起伏部的部段。
7.根据权利要求1所述的框架梁构件,其中,所述一个或多个起伏部分别以从所述管状体积的端部起沿所述管状体积的长度的选定距离定位。
8.根据权利要求1所述的框架梁构件,其中,所述一个或多个起伏部沿所述管状体积的长度围绕所述管状体积呈螺旋形结构。
9.根据权利要求1所述的框架梁构件,其中,所述一个或多个起伏部在轴向横截面中包括下列形状中的至少一个:双曲率形状、多边形、多边形和凸曲率的混合形状、多边形和凹曲率的混合形状、或者它们的组合。
10.根据权利要求1所述的框架梁构件,其中,所述一个或多个起伏部沿所述管状体积的长度径向向外布置和/或沿所述管状体积的长度径向向内布置。
11.根据权利要求1所述的框架梁构件,其中,所述框架梁构件由纤维增强聚合物基质复合材料制成,
增强纤维包括碳纤维、玻璃纤维、有机纤维或其组合中的至少一种;
聚合物基质包括热固性材料或热塑性材料。
12.根据权利要求11所述的框架梁构件,其中,所述管状体积的所述至少一个壁的所述一个或多个起伏部在模具的外表面上成型,所述模具配置成在制造完成后被移除。
13.根据权利要求11所述的框架梁构件,其中,所述管状体积的所述至少一个壁的所述一个或多个起伏部在模具的外表面上成型,所述模具配置成在制造完成后保持插入。
14.根据权利要求1所述的框架梁构件,其中,所述框架梁构件由金属、合金、准金属、非金属成分、或者包括金属、合金、准金属或非金属成分中的至少一种的化合物制成。
15.一种具有增强动态响应的飞机座椅框架,其包括:
多个框架梁构件,所述多个框架梁构件中的每个框架梁构件包括:
管状体积,所述管状体积包括至少一个壁,所述至少一个壁沿着所述管状体积的长度的至少一部分具有一个或多个起伏部;所述一个或多个起伏部配置成通过所述一个或多个起伏部的局部弯曲允许所述管状体积吸收在飞行场景期间所施加载荷的能量,所述一个或多个起伏部配置成在无载荷时具有第一曲率;所述一个或多个起伏部配置成在施加载荷时具有第二曲率;所述第二曲率与所述第一曲率不同;以及
多个接头,所述多个接头配置成联接至所述多个框架梁构件;所述多个接头中的至少一个接头或所述多个框架梁构件中的至少一个框架梁构件配置成联接到飞机本体。
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