CN219487711U - 一种轻量化飞行器机体结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种轻量化飞行器机体结构，包括：依次设置的第一仪器舱、第二仪器舱、载荷舱、第三仪器舱、发动机舱、第四仪器舱和尾舱；第一仪器舱的舱段、第二仪器舱的舱段、载荷舱的舱段、第三仪器舱的舱段、发动机舱的舱段、第四仪器舱的舱段和尾舱的舱段均为轻量化结构；其中，轻量化结构包括：多个整体壁板和多个C型金属梁；相邻的整体壁板相互连接，构成舱段外壳；多个C型金属梁均匀设置于舱段外壳的内侧。本申请采用整体壁板和C型金属梁构成的轻量化结构取代传统的蒙皮和框梁等主要承力元件加工机体舱段，在满足设备装载的前提下使用金属框增加横向承载，支持蒙皮维型，更大限度的实现了飞行器结构的轻量化设计。

Description

一种轻量化飞行器机体结构

技术领域

本申请涉及航天技术领域，尤其涉及一种轻量化飞行器机体结构。

背景技术

为了满足设计、使用及工艺方面的需要，根据内部装载设备的不同，飞行器机体一般会设计成若干功能舱(如：仪器舱、发动机舱、燃料舱和尾舱等)，用于装载任务荷载。飞行器机体结构是飞行器受理基础，不仅需要承受横向载荷，还需要承受很大的纵向载荷，其主要内力不仅包括剪力和弯矩，还包括很大的轴力。为减少飞行阻力，机身应具有良好的气动外形，较高的容积利用率，较轻的结构重量以及适当的舱口，因此常见的机身多为轴对称或面对称形式。

按照结构特征，飞行器机体结构的基本结构(例如：舱段)一般采用硬壳式或半硬壳式薄壁结构。如图1所示，采用硬壳式结构构成的整个舱段仅由蒙皮和隔框组成，蒙皮较厚，属于壳。但硬壳式结构承受纵向集中应力能力较弱，仅适用于直径较小的飞行器，随着直径增加，结构质量越大。如图2所示，半硬壳式结构由多块蒙皮、桁条、普通框和加强框组成，横向梁或桁条用于承受平面内的力，纵、横向隔框用于支持蒙皮维持外形，半硬壳式结构采用蒙皮和框梁的薄壁结构，且蒙皮与框梁一般采用金属或复合材料结构。由于半硬壳式结构切断了较多的受力原件和桁条，零部件数量较多，为弥补强度削弱，一般会增加结构质量。另外，金属框梁机加难度大，与蒙皮配合位置容易出现间隙或干涉，蒙皮受力结构复杂，局部补强方法有限。复合材料蒙皮成型相对容易，但与框梁配合处公差不易保证。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种轻量化飞行器机体结构，采用整体壁板和C型金属梁构成的轻量化结构取代传统的蒙皮和框梁等主要承力元件加工机体舱段，在满足设备装载的前提下使用金属框增加横向承载，支持蒙皮维型，更大限度的实现了飞行器结构的轻量化设计。

为达到上述目的，本申请提供一种轻量化飞行器机体结构，包括：依次设置的第一仪器舱、第二仪器舱、载荷舱、第三仪器舱、发动机舱、第四仪器舱和尾舱；第一仪器舱的舱段、第二仪器舱的舱段、载荷舱的舱段、第三仪器舱的舱段、发动机舱的舱段、第四仪器舱的舱段和尾舱的舱段均为轻量化结构；其中，轻量化结构包括：多个整体壁板和多个C型金属梁；相邻的整体壁板相互连接，构成舱段外壳；多个C型金属梁均匀设置于舱段外壳的内侧。

如上的，其中，整体壁板包括：蒙皮和多个骨架；多个骨架设置于蒙皮内侧。

如上的，其中，多个骨架沿舱段的宽度方向均匀间隔设置于蒙皮内侧。

如上的，其中，蒙皮和骨架为一体式结构。

如上的，其中，多个C型金属梁沿舱段的长度方向均匀间隔设置于蒙皮内侧，且与骨架垂直连接。

如上的，其中，C型金属梁包括：第一板、第二板和第三板；第一板上设置有多个第一开口；第二板上设置有多个第二开口；第二板的两端分别与第一板的一端和第二板的一端连接，连接后，构成横截面为C型的梁，且多个第一开口和多个第二开口一一对应，构成骨架通孔；第一板远离第二板的一侧与蒙皮连接；骨架贯穿骨架通孔，且与第二板连接。

如上的，其中，第一板通过螺接或铆接的方式与蒙皮连接。

如上的，其中，第一板与第二板连接的一端还设置有固接板，固接板上设置有多个固接孔，螺钉或铆钉通过固接孔与蒙皮连接。

如上的，其中，骨架通过螺接或铆接的方式与第二板连接。

如上的，其中，相邻的整体壁板之间采用焊接的方式实现相互连接，构成舱段外壳。

本申请采用整体壁板和C型金属梁构成的轻量化结构取代传统的蒙皮和框梁等主要承力元件加工机体舱段，在满足设备装载的前提下使用金属框增加横向承载，支持蒙皮维型，更大限度的实现了飞行器结构的轻量化设计。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的硬壳式结构一种实施例的立体图和剖面图；

图2为现有的半硬壳式结构一种实施例的立体图和剖面图；

图3为本申请的轻量化飞行器机体结构一种实施例的结构示意图；

图4为本申请的整体壁板一种实施例的结构示意图；

图5为本申请的整体壁板另一种实施例的结构示意图；

图6为本申请的多个整体壁板相互连接构成舱段的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图3-6所示，本申请提供一种轻量化飞行器机体结构，包括：依次设置的第一仪器舱1、第二仪器舱2、载荷舱3、第三仪器舱4、发动机舱5、第四仪器舱6和尾舱7；第一仪器舱1的舱段、第二仪器舱2的舱段、载荷舱3的舱段、第三仪器舱4的舱段、发动机舱5的舱段、第四仪器舱6的舱段和尾舱7的舱段均为轻量化结构8；其中，轻量化结构8包括：多个整体壁板81和多个C型金属梁82；相邻的整体壁板81相互连接，构成舱段外壳；多个C型金属梁82均匀设置于舱段外壳的内侧。

具体的，整体壁板81的具体个数根据实际情况而定，本申请优选为4个。C型金属梁82的具体个数根据实际情况而定。

进一步的，整体壁板81包括：蒙皮811和多个骨架812；多个骨架812设置于蒙皮811内侧。

具体的，整体壁板81是将蒙皮811和骨架812加工成一体的一体式结构，即：整体壁板81采用将蒙皮811和主要承力原件加工成一体的结构形式。整体壁板81除具有硬壳式结构的优势外，还具有材料连续、强度刚度好，装配工序少，外形质量高等优势，适用于受力复杂、刚度要求较大的舱段。骨架812的具体个数根据实际情况而定。

进一步的，骨架812为梁、框、桁条等主要承力原件中的一种或多种，本申请优选为桁条。

进一步的，多个骨架812沿舱段的宽度方向均匀间隔设置于蒙皮内侧。

进一步的，蒙皮811和骨架812为一体式结构。

进一步的，多个C型金属梁82沿舱段的长度方向均匀间隔设置于蒙皮811内侧，且与骨架812垂直连接。

进一步的，C型金属梁82包括：第一板821、第二板822和第三板823；第一板821上设置有多个第一开口8211；第二板822上设置有多个第二开口8221；第二板822的两端分别与第一板821的一端和第二板822的一端连接，连接后，构成横截面为C型的梁，且多个第一开口8211和多个第二开口8221一一对应，构成骨架通孔；第一板821远离第二板822的一侧与蒙皮811连接；骨架812贯穿骨架通孔，且与第二板822连接。

具体的，第一板821、第二板822和第三板823可以为分离式结构，也可以为一体式结构，本申请优选为一体式结构。第一开口8211和第二开口8221的数量相等，第一开口8211和第二开口8221的具体数量根据实际情况而定。

进一步的，第一板821通过螺接或铆接的方式与蒙皮811连接，但不仅限于螺接或铆接，本申请优选为螺接或铆接。

进一步的，第一板821与第二板822连接的一端还设置有固接板824，固接板824上设置有多个固接孔8241，螺钉或铆钉通过固接孔8241与蒙皮811连接。

具体的，第一板821和固接板824可以为分离式结构，也可以为一体式结构，本申请优选为一体式结构。

进一步的，骨架812通过螺接或铆接的方式与第二板822连接，但不仅限于螺接或铆接，本申请优选为螺接或铆接。

进一步的，如图6所示，相邻的整体壁板81之间采用焊接的方式实现相互连接，构成舱段外壳。

进一步的，针对金属材料的舱段，采用板弯焊接成型方式实现相邻的整体壁板81之间的相互连接，构成舱段外壳。

具体的，如图5和6所示，作为一个实施例，针对金属材料的舱段，采用板弯焊接成型方式实现相邻的整体壁板81之间的相互连接，即通过机械加工铣切或化学铣切金属材料形成整体壁板81，将整体壁板81弯曲后，再将相邻的整体壁板81焊接为一体，再通过机械加工形成舱段，整体壁板81的内表面由骨架812(例如：纵向和横向加强筋)分起桁条和框的作用，使用整体壁板81参与承力，减少配合面，减少装配不协调发生的可能性。

作为另一个实施例，针对复合材料的舱段，将一体成型的复合材料的蒙皮和复合材料的桁条通过金属框螺接。

本申请采用整体壁板和C型金属梁构成的轻量化结构取代传统的蒙皮和框梁等主要承力元件加工机体舱段，在满足设备装载的前提下使用金属框增加横向承载，支持蒙皮维型，更大限度的实现了飞行器结构的轻量化设计。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，本申请的保护范围意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请保护范围及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种轻量化飞行器机体结构，其特征在于，包括：依次设置的第一仪器舱、第二仪器舱、载荷舱、第三仪器舱、发动机舱、第四仪器舱和尾舱；所述第一仪器舱的舱段、所述第二仪器舱的舱段、所述载荷舱的舱段、所述第三仪器舱的舱段、所述发动机舱的舱段、所述第四仪器舱的舱段和所述尾舱的舱段均为轻量化结构；

其中，轻量化结构包括：多个整体壁板和多个C型金属梁；

相邻的所述整体壁板相互连接，构成舱段外壳；

多个C型金属梁均匀设置于所述舱段外壳的内侧。

2.根据权利要求1所述轻量化飞行器机体结构，其特征在于，所述整体壁板包括：蒙皮和多个骨架；多个所述骨架设置于所述蒙皮内侧。

3.根据权利要求2所述轻量化飞行器机体结构，其特征在于，多个所述骨架沿舱段的宽度方向均匀间隔设置于所述蒙皮内侧。

4.根据权利要求3所述轻量化飞行器机体结构，其特征在于，所述蒙皮和所述骨架为一体式结构。

5.根据权利要求4所述轻量化飞行器机体结构，其特征在于，多个所述C型金属梁沿舱段的长度方向均匀间隔设置于所述蒙皮内侧，且与所述骨架垂直连接。

6.根据权利要求5所述轻量化飞行器机体结构，其特征在于，所述C型金属梁包括：第一板、第二板和第三板；所述第一板上设置有多个第一开口；所述第二板上设置有多个第二开口；所述第二板的两端分别与所述第一板的一端和所述第二板的一端连接，连接后，构成横截面为C型的梁，且多个所述第一开口和多个所述第二开口一一对应，构成骨架通孔；所述第一板远离所述第二板的一侧与所述蒙皮连接；所述骨架贯穿所述骨架通孔，且与所述第二板连接。

7.根据权利要求6所述轻量化飞行器机体结构，其特征在于，所述第一板通过螺接或铆接的方式与所述蒙皮连接。

8.根据权利要求7所述轻量化飞行器机体结构，其特征在于，所述第一板与所述第二板连接的一端还设置有固接板，所述固接板上设置有多个固接孔，螺钉或铆钉通过所述固接孔与所述蒙皮连接。

9.根据权利要求8所述轻量化飞行器机体结构，其特征在于，所述骨架通过螺接或铆接的方式与所述第二板连接。

10.根据权利要求9所述轻量化飞行器机体结构，其特征在于，相邻的所述整体壁板之间采用焊接的方式实现相互连接，构成舱段外壳。