CN116902196A - 旨在接收被设计成盛装液氢的两个储罐的飞行器机身 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旨在接收被设计成盛装液氢的两个储罐的飞行器机身。机身(1)包括用于驾驶舱(6)的第一区段、用于客舱(7)的第二区段以及与第一区段(T1)和第二区段(T2)不同的第三区段(T3)。第三区段(T3)包括各自用以容纳储罐(2)的两个壳体(3)。两个壳体(3)相对于竖直对称平面(P1)对称地布置。储罐(2)在与其他区段不同的区段中的这种布置允许这些储罐定位得尽可能靠近它们必须供给的马达(5)。

Description

旨在接收被设计成盛装液氢的两个储罐的飞行器机身

技术领域

本发明涉及一种旨在接收被设计成盛装液氢的两个储罐的飞行器机身。

背景技术

为了移动，飞行器包括推进系统，这些推进系统包括至少一个发动机。这些推进系统可以对应于喷气式发动机或涡轮螺旋桨发动机(其中发动机驱动螺旋桨旋转)两者。

这些推进系统的发动机可以对应于由液氢供给的内燃发动机。这些发动机也可以对应于由燃料电池供给的电动马达。为了对这些发动机进行供给，必须将液氢储罐安装在机上。

针对储罐所研究的构型是使它们串联布置，也就是说，平行于飞行器的纵向轴线布置成一个在另一个后面。

如果想要最小化储罐和发动机(或燃料电池)之间的距离，同时尤其最小化阻力和重量，则这些类型的安装会是一个缺点。

发明内容

本发明的目的是弥补这一缺点。为此，本发明涉及一种旨在接收被设计成盛装液氢的两个储罐的飞行器机身，液氢旨在对飞行器的至少一个推进系统的发动机进行供给，机身具有竖直对称平面和第一纵向轴线，两个储罐各自具有第二纵向轴线，机身沿飞行器的前进方向包括被构造成接收驾驶舱的至少一个第一机身区段和被构造成接收客舱的一个第二机身区段。

根据本发明，机身包括与第一机身区段和第二机身区段不同的第三机身区段，该第三机身区段包括旨在各自容纳储罐的两个壳体，这两个壳体被构造成使得当两个储罐安装在其壳体中时，两个储罐的第二纵向轴线平行于飞行器的机身的第一纵向轴线，两个壳体在竖直对称平面的任一侧上相对于彼此对称地布置，两个壳体被构造成使得当两个储罐安装在其壳体中时，两个储罐的第二纵向轴线位于公共平面中。

因此，由于储罐可以并排安装在与包括客舱和驾驶舱的机身区段不同的机身区段中这一事实，储罐可以尽可能地靠近它们必须供给的发动机。

此外，第三机身区段包括工作结构，两个储罐固定到该工作结构。

根据第一实施例，第三机身区段位于第二机身区段的后面，第三机身区段包括将第二机身区段和第三机身区段分开的密封舱壁。

此外，第三机身区段包括位于第二机身区段和两个壳体之间的前区，该前区包括工作结构的旨在接收飞行器的一个或多个推进系统的第一部分。

另外，机身包括在竖直对称平面的任一侧上固定到工作结构的第一部分的两个发动机挂架。

此外，第三机身区段包括后区，该后区包括工作结构的旨在接收飞行器的竖直尾部单元的第二部分。

根据第二实施例，第三机身区段位于第一机身区段和第二机身区段之间，第三机身区段包括将第一机身区段和第三机身区段分开的第一密封舱壁，第三机身区段进一步包括将第三机身区段和第二机身区段分开的第二密封舱壁。

此外，第三机身区段包括位于两个壳体和第二机身区段之间的后区，该后区包括工作结构的旨在承载飞行器的一个或多个推进系统的部分。

此外，机身包括在竖直对称平面的任一侧上固定到工作结构的该部分的两个发动机挂架。

根据第一构型，第三机身区段在第三机身区段的侧向部分中具有两个侧向开口，这两个侧向开口分别与两个壳体中的一个连接，这两个侧向开口中的每一个被构造成允许储罐进入相应的壳体中，第三机身区段包括两个可移除整流罩，这些可移除整流罩中的每一个被构造成交替地闭合和打开相应的侧向开口。

根据第二构型，第三机身区段在第三机身区段的下部分中具有两个下开口，这两个下开口分别与两个壳体中的一个连接，这两个下开口中的每一个被构造成允许储罐进入相应的壳体中，第三机身区段包括两个下工作门，这些下工作门中的每一个被构造成交替地闭合和打开相应的下开口。

根据第三构型，第三机身区段在第三机身区段的后部分中具有两个后开口，这两个后开口分别与两个壳体中的一个连接，这两个后开口中的每一个被构造成允许储罐进入相应的壳体中，第三机身区段包括两个后工作门，这两个后工作门中的每一个被构造成交替地闭合和打开相应的后开口。

此外，工作结构分隔两个壳体。

此外，工作结构包围两个壳体。

此外，工作结构具有沿着纵向轴线伸长并且具有与竖直对称平面一致的对称平面的形式。

本发明还涉及一种飞行器，特别是包括如上文所描述的机身的运输飞机。

附图说明

附图将给出对可以如何实施本发明的良好理解。在这些图中，相同的附图标记类似的元件。

图1表示飞行器的透视前视图，该飞行器包括旨在接收被设计成盛装液氢的两个储罐的机身。

图2表示储罐的透视图，该储罐被设计成盛装液氢并且旨在容纳在机身中。

图3表示飞行器的示意性上视图，该飞行器具有安装在机上的液氢储罐。

图4表示工作结构的横截面，两个储罐旨在固定到该工作结构。

图5表示包括侧向开口的机身的透视后视图。

图6表示包括下开口的机身的透视后视图。

图7表示包括后开口的机身的示意性上视图。

图8表示飞行器的后部的侧视图，该飞行器具有安装在机上的盛装液氢的储罐。

图9表示工作结构的透视后视图，两个储罐旨在固定到该工作结构。

图10表示飞行器的透视前视图，该飞行器在旨在接收储罐的壳体上开口并且具有固定到工作结构的发动机挂架，两个储罐旨在固定到该工作结构。

图11表示根据第二实施例的机身的上视图。

图12图示了以横截面表示的工作结构的几个示例。

具体实施方式

在描述中，沿飞行器的前进方向正向地定向的飞行器的纵向方向是“轴线X”。飞行器的与轴线X成直角的横向方向称为“轴线Y”。当飞行器在地面上时，轴线X和Y是水平的。飞行器的与轴线X和轴线Y成直角的竖直方向称为“轴线Z”。平行于轴线X和轴线Y的平面称为“水平平面”。平行于轴线X和轴线Z的对应于飞行器的竖直对称平面的平面称为“竖直对称平面”。

在图1、图3以及图5至图11中，表示了箭头E，其指示飞行器的前进方向。箭头E从后到前引导。在描述中，形容词“前”和“后”因此是相对于箭头E的方向定义的。

另外，形容词“上”和“下”是相对于飞行器可以在其上前进的地面定义的。由形容词“下”修饰的物体比由形容词“上”修饰的物体更靠近地面。

形容词“侧向”修饰位于竖直对称平面P1的一侧和/或另一侧上并且不切割竖直对称平面P1的部分。

此外，下文中在描述中，表述“对发动机进行供给”被认为意指“对燃烧发动机进行供给”或“对电动马达的燃料电池进行供给”。

图1表示根据本发明的包括机身1的飞行器AC。

机身1可以针对不同的常规飞行器AC构型来实施。例如，机身1可以针对高翼和低翼飞行器来实施。它也可以针对发动机5的不同位置来实施。例如，发动机可以安装在机翼上或机身1上。此外，发动机5可以对应于不同类型的发动机5，诸如无涵道风扇发动机或涡轮风扇发动机。

图1表示包括涡轮螺旋桨发动机的飞行器AC。然而，应理解，本发明也适用于包括涡轮喷气发动机的飞行器AC。

飞行器AC机身1旨在接收被设计成盛装液氢的两个储罐2。液氢旨在对飞行器AC的至少一个推进系统19的发动机5进行供给。

机身1具有竖直对称平面P1和纵向轴线A。旨在被机身1接收的储罐2各自具有纵向轴线B。

有利地，两个储罐2绕其相应的纵向轴线B具有轴对称形式。两个储罐2可以呈球形、圆柱形、圆锥体或截锥体形式，或者具有将截锥体邻接到圆柱体的形式或任何其他形式(例如，储罐2可以具有包括形成闭合区段的一连串平直部分的横截面)。出于与对储罐2中的液氢的加压相联系的重量原因，该形式是轴对称的。图2表示具有将截锥体邻接到圆柱体的形式的储罐2。

此外，机身1沿飞行器AC的前进方向E包括被构造成接收驾驶舱6的至少一个机身区段T1以及被构造成接收客舱7的机身区段T2。

另外，机身1包括与机身区段T1和机身区段T2不同的机身区段T3。机身区段T1、机身区段T2和机身区段T3各自包括与纵向轴线A一致的纵向轴线。

机身区段T3包括旨在各自容纳储罐2的两个壳体3。两个壳体3被构造成使得当两个储罐2安装在其壳体3中时，两个储罐2的纵向轴线B平行于飞行器AC机身1的纵向轴线A。

两个壳体3在竖直对称平面P1的任一侧上相对于彼此对称地布置。两个壳体3被构造成使得当两个储罐2安装在其壳体3中时，这两个储罐的第二纵向轴线B位于公共平面P2中。公共平面P2可以平行于水平平面(图3)。

两个壳体3使得有可能容纳两个相同的储罐2，这与现有技术不同，在现有技术中，储罐的串联布置有时需要不同尺寸或大小的两个储罐以便能够将它们对齐成一个在另一个后面。事实上，储罐2的布置取决于机身1的形式，在目前的构型中，它允许与外部气流具有最佳的接触表面(称为“受潮面积”)。

有利地，储罐2至少部分地紧密沿循机身1的形式。

有利地，机身区段T3包括工作结构4，一个或多个储罐2固定到该工作结构。当结构能够吸收施加到所述结构的力时，该结构就被据称为工作结构。工作结构4可以对应于单壳式(monocoque)结构，该单壳式结构包括至少部分地安全地固定到机身区段T3的框架和桁条。工作结构4可以沿着纵向轴线A具有伸长形式(图9)。它具有包括与竖直对称平面P1一致的对称平面的形式。储罐2旨在在对称平面的任一侧上固定到工作结构4。下文中在该描述中描述了工作结构4的其他特征。

在图3、图7和图8中所图示的第一实施例中，机身区段T3位于机身区段T2的后面。此外，机身区段T3包括将机身区段T2和机身区段T3分开的密封舱壁14。机身区段T3不需要像机身区段T2那样被加压。

根据飞行器AC的类型和发动机5的位置，工作结构4可以沿着纵向轴线A具有大于容纳储罐2所需的长度的长度。

因此，机身区段T3可以包括位于机身区段T2和两个壳体2之间的前区E1(图3、图7、图8、图9)。该前区E1可以包括工作结构4的旨在至少部分地接收飞行器AC的一个或多个推进系统19的部分41。

一个或多个推进系统19可以包括允许对一个或多个推进系统19的发动机5进行供给的装置(图8)。

另外，机身区段T3可以包括后区E2(图9)。该后区E2包括工作结构4的旨在接收飞行器AC的竖直尾部单元18的部分42。

此外，在飞行器包括涡轮螺旋桨发动机的情况下，机身1可以包括在竖直对称平面P1的任一侧上固定到工作结构4的部分41的两个发动机5挂架15(图10)。

在图11中所图示的第二实施例中，机身区段T3位于机身区段T1和机身区段T2之间。另外，机身区段T3包括将机身区段T1和机身区段T3分开的密封舱壁16。机身区段T3进一步包括将机身区段T3和机身区段T2分开的密封舱壁17。机身区段T3不需要像机身区段T2或机身区段T1那样被加压。

另外，机身区段T3可以包括位于两个壳体3和机身区段T2之间的后区E3。该后区E3包括工作结构4的旨在承载飞行器AC的一个或多个推进系统19的部分44。

对于第一实施例，在飞行器包括涡轮螺旋桨发动机的情况下，机身1可以包括在竖直对称平面P1的任一侧上固定到工作结构4的部分44的两个发动机5挂架15。

根据图5中表示的第一构型，机身区段T3在机身区段T3的侧向部分中具有两个侧向开口8。两个侧向开口8分别与两个壳体3中的一个连接。两个侧向开口8中的每一个被构造成允许储罐2进入相应的壳体3中。根据第一变体，机身区段T3包括两个可移除整流罩9。两个可移除整流罩9中的每一个被构造成交替地闭合和打开相应的侧向开口8。图5表示两个可移除整流罩9处于打开位置中。根据第二变体(未表示)，机身区段3包括两个门。这两个门中的每一个被构造成交替地闭合和打开相应的侧向开口8。这两个门中的每一个安装成绕平行于纵向轴线A的轴线枢转以便能够向上打开。

两个侧向开口8可以具有允许储罐2平行于水平平面穿过飞行器AC的侧向部分的尺寸。为此，以非限制性的方式，两个侧向开口8中的第一侧向开口可以具有相对于竖直对称平面P1从30°拉伸到150°的角度开口尺寸。两个侧向开口8中的第二侧向开口可以具有相对于竖直对称平面P1从-30°拉伸到-150°的角度开口尺寸。

根据图6中表示的第二构型，机身区段T3在机身区段T3的下部分中具有两个下开口10。两个下开口9分别与两个壳体3中的一个连接。两个下开口9中的每一个被构造成允许储罐2进入相应的壳体3中。机身区段T3包括两个下工作门11。两个下工作门11中的每一个被构造成交替地闭合和打开相应的下开口9。两个下开口9允许储罐2平行于竖直对称平面P1穿过飞行器AC的腹部。图6表示两个下工作门11中的一个处于打开位置中，从而允许储罐2穿过。两个下工作门11中的另一个被表示为处于闭合位置中。例如，两个下工作门11中的每一个可以安装成绕平行于纵向轴线A的轴线枢转以便能够向下打开。

根据图7中表示的第三构型，机身区段T3在机身区段T3的后部分中具有两个后开口12。两个后开口12分别与两个壳体3中的一个连接。两个后开口12中的每一个被构造成允许储罐2进入相应的壳体3中。机身区段T3包括两个后工作门13。两个后工作门13中的每一个被构造成交替地闭合和打开相应的后开口12。两个后开口12允许储罐2平行于水平平面穿过。图7表示两个后工作门13中的一个处于打开位置中，而两个后工作门13中的另一个处于闭合位置中。例如，两个后工作门13中的每一个可以安装成绕与纵向轴线A成直角的轴线枢转，使得它可以侧向地打开。

进入根据现有技术串联布置的储罐的壳体需要使用穿过机身1的覆层(覆层具有显著的尺寸)或机身的可移除后部分到达储罐的入口门，这会引起关于飞行器AC的重量或机身1的覆层面板上的应变的缺点。

对于所有三种构型，工作结构4可以将两个壳体3分隔。换句话说，工作结构4在两个壳体3之间形成间隔。因此，当两个储罐2容纳在两个壳体3中时，它们彼此得以很好地隔离。如图4中所表示的，工作结构4可以对应于闭合的或“盒状”的结构。该工作结构可以具有相对于竖直对称平面P1对称的横截面。在图4中，工作结构4包括相对于竖直对称平面P1对称的两个弯曲壁20。这些弯曲壁20各自至少部分地形成相应的壳体3的壁。弯曲壁20中的每一个被构造成紧密沿循旨在安装在壳体3中的储罐2的形式。工作结构4还包括两个弯曲壁21。这两个弯曲壁21联结两个弯曲壁20：一个弯曲壁21在弯曲壁20的上部分中联结这些弯曲壁，且另一弯曲壁21在弯曲壁20的下部分中联结这些弯曲壁。这两个弯曲壁21形成了与外部气流接触的机身1的一部分。

图12表示工作结构4的横截面的其他示例a、b、c、d、e、f。

图12的示例a和b表示工作结构4旨在用于侧向开口8，从而允许储罐2平行于水平平面穿过飞行器AC的侧向部分。箭头S1表示储罐2在它们从壳体3移除时的侧向移位的方向。在示例a中，两个弯曲壁20被平直壁20a代替。在示例b中，两个弯曲壁20被包括两个平直壁和在这两个平直壁之间的一个弯曲壁的壁20b代替。

图12的示例c、d和e表示工作结构4旨在用于下开口9，从而允许储罐2平行于竖直对称平面P1穿过飞行器AC的腹部。箭头S2表示储罐2在它们从壳体3移除时的向下移位的方向。在示例c中，两个弯曲壁20被包括两个平直壁的壁20c代替。在示例d中，两个弯曲壁20被包括一个平直壁和一个部分弯曲壁的壁20d代替。在示例e中，两个弯曲壁20被旨在将储罐2彼此隔离的平直壁20e1和旨在覆盖储罐2的上部分的壁20e2代替。

图12的示例f表示工作结构4旨在用于后开12，从而允许储罐2平行于水平平面穿过。箭头S3表示储罐2在它们从壳体3移除时的向后移位的方向。在示例f中，两个弯曲壁20被旨在将储罐2彼此隔离的平直壁20f1和旨在包围储罐2的壁20f2代替。

在未表示的示例中，发动机5可以固定到机翼22，该机翼固定到机身1、至少部分地固定到区段T2和/或区段T3。发动机5可以固定在机翼22上或机翼22下方。

工作结构4使得有可能将两个储罐2联结到机身1。它也使得有可能确保负荷从竖直尾部单元18转移到机身1的前部。它使得有可能通过确保两个储罐2之间的分隔而进一步保证对盛装液氢的储罐2的使用。它还可以提供用于容纳不同技术系统(诸如，飞行器AC的飞行控制电路或机上辅助电力单元的电气线路(当该辅助单元位于飞行器AC的后部处时))的腔室。

对于第三构型(图7)，除了将两个壳体3分隔之外，工作结构4还可以包围两个壳体3。因此，工作结构4纵向地界定两个壳体3中的每一个。当两个储罐2被接收在两个壳体3中时，两个储罐因此彼此得以很好地隔离，同时被工作结构4周向地包围。工作结构4可以对应于自加强帆。

Claims (16)

1.一种旨在接收被设计成盛装液氢的两个储罐(2)的飞行器机身，所述液氢旨在对所述飞行器(AC)的至少一个推进系统(19)的发动机(5)进行供给，所述机身(1)具有竖直对称平面(P1)和第一纵向轴线(A)，所述两个储罐(2)各自具有第二纵向轴线(B)，所述机身(1)沿所述飞行器(AC)的前进方向(E)包括被构造成接收驾驶舱(6)的至少一个第一机身区段(T1)和被构造成接收客舱(7)的一个第二机身区段(T2)，

其中，所述机身包括与所述第一机身区段(T1)和所述第二机身区段(T2)不同的第三机身区段(T3)，所述第三机身区段(T3)包括旨在各自容纳储罐(2)的两个壳体(3)，所述两个壳体(3)被构造成使得当所述两个储罐(2)安装在其壳体(3)中时，所述两个储罐的所述第二纵向轴线(B)平行于所述飞行器(AC)的所述机身(1)的所述第一纵向轴线(A)，所述两个壳体(3)在所述竖直对称平面(P1)的任一侧上相对于彼此对称地布置，所述两个壳体(3)被构造成使得当所述两个储罐安装在其壳体(3)中时，所述两个储罐(2)的所述第二纵向轴线(B)位于公共平面(P2)中。

2.根据权利要求1所述的机身，

其中，所述第三机身区段(T3)包括工作结构(4)，所述两个储罐(2)固定到所述工作结构。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的机身，

其中，所述第三机身区段(T3)位于所述第二机身区段(T2)的后面，所述第三机身区段(T3)包括将所述第二机身区段(T2)和所述第三机身区段(T3)分开的密封舱壁(14)。

4.根据权利要求2和3所述的机身，

其中，所述第三机身区段(T3)包括位于所述第二机身区段(T2)和所述两个壳体(2)之间的前区(E1)，所述前区(E1)包括所述工作结构(4)的旨在接收所述飞行器(AC)的一个或多个推进系统(19)的第一部分(41)。

5.根据权利要求4所述的机身，

其中，所述机身包括在所述竖直对称平面(P1)的任一侧上固定到所述工作结构(4)的所述第一部分(41)的两个发动机(5)挂架(15)。

6.根据权利要求2以及权利要求3至5中任一项所述的机身，

其中，所述第三机身区段(T3)包括后区(E2)，所述后区(E2)包括所述工作结构(4)的旨在接收所述飞行器(AC)的竖直尾部单元(18)的第二部分(42)。

7.根据权利要求1和2中任一项所述的机身，

其中，所述第三机身区段(T3)位于所述第一机身区段(T1)和所述第二机身区段(T2)之间，所述第三机身区段(T3)包括将所述第一机身区段(T1)和所述第三机身区段(T3)分开的第一密封舱壁(16)，所述第三机身区段(T3)进一步包括将所述第三机身区段(T3)和所述第二机身区段(T2)分开的第二密封舱壁(17)。

8.根据权利要求5所述的机身，

其中，所述第三机身区段(T3)包括位于所述两个壳体(2)和所述第二机身区段(T2)之间的后区(E3)，所述后区(E3)包括所述工作结构(4)的旨在承载所述飞行器(AC)的一个或多个推进系统(19)的部分(44)。

9.根据权利要求4所述的机身，

其中，所述机身包括在所述竖直对称平面(P1)的任一侧上固定到所述工作结构(4)的所述部分(44)的两个发动机(5)挂架(15)。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的机身，

其中，所述第三机身区段(T3)在所述第三机身区段(T3)的侧向部分中具有两个侧向开口(8)，所述两个侧向开口(8)分别与所述两个壳体(3)中的一个连接，所述两个侧向开口(8)中的每一个被构造成允许储罐(2)进入相应的壳体(3)中，所述第三机身区段(T3)包括两个可移除整流罩(9)，所述可移除整流罩(9)中的每一个被构造成交替地闭合和打开相应的侧向开口(8)。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的机身，

其中，所述第三机身区段(T3)在所述第三机身区段(T3)的下部分中具有两个下开口(10)，所述两个下开口(9)分别与所述两个壳体(2)中的一个连通，所述两个下开口(9)中的每一个被构造成允许储罐(2)进入相应的壳体(3)中，所述第三机身区段(T3)包括两个下工作门(11)，所述下工作门(11)中的每一个被构造成交替地闭合和打开相应的下开口(9)。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的机身，

其中，所述第三机身区段(T3)在所述第三机身区段(T3)的后部分中具有两个后开口(12)，所述两个后开口(12)分别与所述两个壳体(2)中的一个连接，所述两个后开口(12)中的每一个被构造成允许储罐(2)进入相应的壳体(3)中，所述第三机身区段(T3)包括两个后工作门(13)，所述两个后工作门(13)中的每一个被构造成交替地闭合和打开相应的后开口(12)。

13.根据权利要求2以及权利要求3至10中任一项所述的机身，

其中，所述工作结构(4)分隔所述两个壳体(3)。

14.根据权利要求2以及权利要求3至6和11中任一项所述的机身，

其中，所述工作结构(4)包围所述两个壳体(2)。

15.根据权利要求2以及权利要求3至14中任一项所述的机身，

其中，所述工作结构(4)具有沿着所述纵向轴线(A)伸长并且具有与所述竖直对称平面(P1)一致的对称平面的形式。

16.一种飞行器，

其包括根据权利要求1至15中任一项所述的机身(1)。