CN206437192U - 一种无框无梁复合材料机身大开口加强框 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无框无梁复合材料机身大开口加强框，为“口”字形结构，呈弯曲状态，弯曲弧度随机身外形变化，加强框的4边由3层缘条和2层腹板组成，所有缘条和腹板均由上、下、左、右4个直段和连接直段的圆角构成，所有直段均为等宽长矩形。本实用新型采用整体成型的复合材料加强框对开口进行加强，加强框与机身之间进行胶接连接。零件数量少，生产装配简单，装配、维护成本低。并且不需要额外的机身框和长桁与加强框进行配合连接，因此，该方案完全适用于无框无梁的复合材料机身结构。
Description
技术领域
本实用新型涉及机身结构的舱门大开口加强结构形式，尤其是一种用于无框无梁复合材料夹层结构机身的舱门大开口加强结构框。
背景技术
飞机机身由于需要设置舱门，因此需在机身上进行开口。但是，开口切除了部分机身蒙皮，导致开口处载荷的重新分配以及刚度减弱，因此需对开口进行加强以便承受重新分配后的载荷同时传递机身的载荷。另外，加强还需满足舱门的安装要求、与舱门的刚度匹配要求等。
常规机身开口加强结构一般由上主槛梁1、下主槛梁3、边缘框架4形成“井”字形加强框架，另外还需在纵向布置加强肋5用于载荷传递，所有加强件之间通过角盒和螺栓等紧固件进行连接：采用横向件和纵向件在开口周围围成“井”字形(双“井”字形为围2层)对开口进行加强，用于承受开口处得载荷，如图1所示。
常规机身开口加强结构加强件，主槛梁1、下主槛梁3、边缘框架4、加强肋5的截面形式一般采用图中“工”字形截面形式或“C”字形截面形式，如图2所示。
同时，加强件与机身开口周围的横向件(一般为机身框)和纵向件(一般为机身长桁)进行连接用于传递载荷。各加强件之间通过连接角片和紧固件进行连接。由于复合材料的发展，在飞机上的应用日益广泛，目前在飞机上大范围的使用复合材料成为新的趋势，特别是无框无梁的复合材料机身结构，在飞机减重、生产、装配工序和成本上有较大优势，但是由于飞机机身没有框和梁，因此上述传统的加强形式不适用于无框无梁的复合材料机身大开口的加强。
实用新型内容
针对现有技术无法满足无框无梁的复合材料结构机身的加强，本实用新型提供一种能够适用于无框无梁的复合材料结构机身的开口加强的结构。
本实用新型采取的技术方案为：一种无框无梁复合材料机身大开口加强框，为“口”字形结构，呈弯曲状态，弯曲弧度随机身外形变化，加强框的4边由3层缘条和2层腹板组成，3层缘条分别为外侧缘条9、中间缘条10、内侧缘条14，2层腹板分别为内侧腹板13、外侧腹板15，所有缘条和腹板均由上、下、左、右4个直段和连接直段的圆角构成，所有直段均为等宽长矩形。
上述外侧缘条9和内侧缘条14在4个圆角的位置面积增大，即显著大于直段宽度，用于分散载荷，中间缘条10在圆角位置宽度不变用于安装密封橡皮。内侧腹板13和外侧腹板15圆角位置宽度与直段相同。
此外，为方便上、下飞机，将内侧腹板13的上下直段设计成与内侧缘条14成40°角，使内侧腹板13的下直段与机身地板平面平齐。
在外侧缘条9的上、下直段中间位置布置下陷区构成合页安装区11，用于安装舱门合页，合页安装区11与外侧缘条9的上、下直段区设置60°的过渡斜角。
在外侧缘条9的左、右直段和内侧腹板13的上、下直段分别布置一个安装定位孔12，同时在机身上布置配合定位孔，用于加强框的装配。
内侧缘条14与内侧腹板13成直角，内侧腹板13与中间缘条10成直角，中间缘条10与外侧腹板15成直角。在外侧缘条9与外侧腹板15之间设置与机身的配合面16，与机身配合面16外侧平面与夹层结构机身8的外形面平齐。
在与机身配合面16和外侧缘条9之间设置角度为30°的过渡斜面。
加强框6与夹层结构机身8除了采用胶接连接外，另外采用湿法铺层17进行连接，减少剥离力。
湿法铺层17采用4层45°的碳纤维织物。
加强框6整体采用14层碳纤维织物。对内侧腹板13的左、右直段另增加10层碳纤维织物进行加强用于安装锁机构。
采用整体成型的复合材料加强框对开口进行加强，加强框与机身之间进行胶接连接。
加强框采用复合材料结构整体固化成型，采用特殊截面形式以利于承受开口的载荷。加强门框除满足机身开口加强的功能外，还用于舱门密封橡皮的安装及与舱门的安装。加强门框与机身采用胶接连接并在周圈采用湿法铺层加强连接强度，同时，左右两侧各有2个加强角盒连接加强框和机身，用于传递载荷。
有益效果：本实用新型采用整体成型的复合材料加强框对开口进行加强，加强框与机身之间进行胶接连接。零件数量少，生产装配简单，装配、维护成本低。并且不需要额外的机身框和长桁与加强框进行配合连接，因此，该方案完全适用于无框无梁的复合材料机身结构。
附图说明
图1为机身大开口及常规加强结构示意图；
图2为常规加强件典型截面示意图；
图3为加强框安装示意图；
图4为加强框示意图；
图5为加强框截面形式及与机身连接示意图；
其中，1：上主槛梁，2：门锁座，3：下主槛梁，4：边缘框架，5：加强肋，6：加强框，7：加强角盒，8：夹层结构机身，9：外侧缘条，10：中间缘条，11：合页安装区，12：装配定位孔，13：内侧腹板，14：内侧缘条，15：外侧腹板，16：与机身配合面，17：湿法铺层。
具体实施方式
下面结合说明书附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。
碳纤维蜂窝夹层结构机身8，整个机身无框无梁，在机身左侧开有舱门大开口，在机身开口周边蜂窝收口加强，采用层合板结构，在开口区域布置一个整体加强框6，加强框与机身收口加强区域采用胶接连接，并在连接区周圈采用碳纤维湿法铺层连接加强框和机身，同时，左右两侧各有2个加强角盒7连接加强框和机身，如图3所示。
加强框6整体形状为“口”字形结构，整体形状弯曲，弯曲弧度随机身外形变化，加强框的4边均由3层缘条和2层腹板组成，3层缘条分别为外侧缘条9、中间缘条10、内侧缘条14，2层腹板分别为内侧腹板13、外侧腹板15，所有缘条和腹板均由上、下、左、右4个直段和连接直段的圆角构成，如图4所示，所有直段均为等宽长矩形。
外侧缘条9和内侧缘条14在4个圆角的位置面积增大，即显著大于直段宽度，目的在于分散载荷，中间缘条10在圆角位置宽度不变用于安装密封橡皮。
内侧腹板13和外侧腹板15圆角位置宽度与直段相同。此外，为方便上、下飞机，将内侧腹板13的上下直段设计成与内侧缘条14成40°角，使内侧腹板13的下直段与机身地板平面平齐。在外侧缘条9的上、下直段中间位置布置下陷区构成合页安装区11，用于安装舱门合页，合页安装区11与外侧缘条9的上、下直段区设置60°的过渡斜角。在外侧缘条9的左、右直段和内侧腹板13的上、下直段分别布置一个安装定位孔12(同时在机身上布置配合定位孔)用于加强框的装配。
参阅图5所示：内侧缘条14与内侧腹板13成直角(内侧腹板13的上下直段除外，具体参见图4，内侧腹板13与中间缘条10成直角，中间缘条10与外侧腹板15成直角。在外侧缘条9与外侧腹板15之间设置与机身的配合面16，与机身配合面16外侧平面与夹层结构机身8的外形面平齐。在与机身配合面16和外侧缘条9之间设置角度为30°的过渡斜面。
参阅图3、图5所示：加强框6与夹层结构机身8除了采用胶接连接外，另外采用湿法铺层17进行连接，减少剥离力。湿法铺层17采用4层45°的碳纤维织物。
加强框6整体采用14层碳纤维织物。对内侧腹板13的左、右直段另增加10层碳纤维织物进行加强用于安装锁机构。对内侧缘条14和外侧缘条9的全段，包括直段和圆角，另增加10层碳纤维单向带进行加强用于承受载荷。加强框6采用真空固化炉一次整体成型。
以上加强件以及连接方式构成了本实用新型的加强结构形式，本结构形式可以在无框无梁的复合材料机身上得到很好的应用。
Claims (8)
1.一种无框无梁复合材料机身大开口加强框，其特征在于为“口”字形结构，呈弯曲状态，弯曲弧度随机身外形变化，加强框的4边由3层缘条和2层腹板组成，3层缘条分别为外侧缘条(9)、中间缘条(10)、内侧缘条(14)，2层腹板分别为内侧腹板(13)、外侧腹板(15)，所有缘条和腹板均由上、下、左、右4个直段和连接直段的圆角构成，所有直段均为等宽长矩形。
2.根据权利要求1所述的无框无梁复合材料机身大开口加强框，其特征在于：外侧缘条(9)和内侧缘条(14)在4个圆角的位置面积增大，中间缘条(10)在圆角位置宽度不变，用于安装密封橡皮。
3.根据权利要求1所述的无框无梁复合材料机身大开口加强框，其特征在于：内侧腹板(13)和外侧腹板(15)圆角位置宽度与直段相同。
4.根据权利要求1所述的无框无梁复合材料机身大开口加强框，其特征在于：内侧腹板(13)的上下直段设计成与内侧缘条(14)成40°角，使内侧腹板(13)的下直段与机身地板平面平齐。
5.根据权利要求1所述的无框无梁复合材料机身大开口加强框，其特征在于：外侧缘条(9)的上、下直段中间位置布置下陷区构成合页安装区(11)，用于安装舱门合页，合页安装区(11)与外侧缘条(9)的上、下直段区设置60°的过渡斜角。
6.根据权利要求1所述的无框无梁复合材料机身大开口加强框，其特征在于：内侧缘条(14)与内侧腹板(13)成直角，内侧腹板(13)与中间缘条(10)成直角，中间缘条(10)与外侧腹板(15)成直角。
7.根据权利要求1所述的无框无梁复合材料机身大开口加强框，其特征在于：在与机身配合面(16)和外侧缘条(9)之间设置角度为30°的过渡斜面。
8.根据权利要求1所述的无框无梁复合材料机身大开口加强框，其特征在于：材料为碳纤维织物。
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2016
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