RU2564476C2 - Фюзеляж летательного аппарата, изготовленный из композитного материала, и способы изготовления - Google Patents

Фюзеляж летательного аппарата, изготовленный из композитного материала, и способы изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2564476C2
RU2564476C2 RU2013103823/11A RU2013103823A RU2564476C2 RU 2564476 C2 RU2564476 C2 RU 2564476C2 RU 2013103823/11 A RU2013103823/11 A RU 2013103823/11A RU 2013103823 A RU2013103823 A RU 2013103823A RU 2564476 C2 RU2564476 C2 RU 2564476C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frames
fuselage
section
beams
completed
Prior art date
Application number
RU2013103823/11A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013103823A (ru
Inventor
РОДРИГЕС Элена АРЕВАЛО
ДОМИНГЕС Франсиско Хосе КРУС
Original Assignee
Эйрбас Оперейшнз С.Л.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эйрбас Оперейшнз С.Л. filed Critical Эйрбас Оперейшнз С.Л.
Publication of RU2013103823A publication Critical patent/RU2013103823A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2564476C2 publication Critical patent/RU2564476C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/06Frames; Stringers; Longerons ; Fuselage sections
    • B64C1/061Frames
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/06Frames; Stringers; Longerons ; Fuselage sections
    • B64C1/064Stringers; Longerons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/06Frames; Stringers; Longerons ; Fuselage sections
    • B64C1/068Fuselage sections
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C2001/0054Fuselage structures substantially made from particular materials
    • B64C2001/0072Fuselage structures substantially made from particular materials from composite materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40Weight reduction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1002Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826Assembling or joining
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826Assembling or joining
    • Y10T29/49947Assembling or joining by applying separate fastener
    • Y10T29/49954Fastener deformed after application
    • Y10T29/49956Riveting
    • Y10T29/49957At least one part nonmetallic

Abstract

Изобретение относится к фюзеляжу летательного аппарата (ЛА), изготовленному полностью из композитного материала. Секция фюзеляжа ЛА содержит обшивку, множество шпангоутов и множество продольных элементов жесткости. При этом соотношение между расстоянием между шпангоутами и расстоянием между продольными элементами жесткости меньше чем единица. Достигается обеспечение возможности изготовления с высоким уровнем интеграции, высокой стойкости к повреждениям, снижение массы. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Представленное изобретение относится к фюзеляжу летательного аппарата, а более конкретно к фюзеляжу летательного аппарата, изготовленному полностью из композитного материала, а также к способам его изготовления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Широко известно, что для авиационной промышленности требуются конструкции, которые, с одной стороны, выдерживают нагрузки, которым они подвергаются, выполняя требования высокой жесткости и прочности, а с другой стороны, являются насколько возможно легкими. Следствием данного требования является непрерывно расширяющееся применение композитных материалов в основных конструкциях потому, что, за счет просто применения данных материалов, может быть достигнуто важное уменьшение массы по сравнению с конструкциями, выполненными из металлических материалов.
Было подтверждено, что интегрированные конструкции являются особенно эффективными в данном отношении. Конструкция называется интегрированной, когда все ее структурные составные элементы изготовлены за один заход. Еще одним преимуществом использования композитных материалов является наличие меньшего числа отдельных деталей для сборки, и вследствие того, что их изготавливают из независимых слоев, которые можно наслаивать в требуемом порядке, они обеспечивают возможность большей интеграции в конструкцию, что также обычно приводит к денежной экономии, существенному фактору для того, чтобы конкурировать на рынке.
Как хорошо известно, основными конструктивными элементами фюзеляжа летательных аппаратов являются обшивка, шпангоуты и стрингеры. Обшивку усиливают продольно стрингерами для уменьшения толщины обшивки, делая ее более конкурентоспособной в показателях массы, в то же время шпангоуты предотвращают общую неустойчивость фюзеляжа и могут подвергаться входу локальных нагрузок. Внутри фюзеляжа летательного аппарата могут быть обнаружены другие конструктивные элементы, такие как балки, который действуют в качестве шпангоута для открытых секций фюзеляжа или которые используются для противодействия нагрузкам, вводимым полом кабины летательного аппарата.
Конструкция фюзеляжа, изготовленного из композитных материалов, которые в наше время применяются более широко, состоит, с одной стороны, из обшивки с интегрированными стрингерами, совместно соединенными или совместно отвержденными, а с другой стороны, из завершенных или плавающих шпангоутов, которые изготавливают отдельно и которые затем приклепывают к обшивке фюзеляжа. Документ US 5242523 описывает конструкцию, такую как эта.
Существенный признак данной конструкции состоит в том, что фюзеляж изготовлен из панелей, разделенных указанными шпангоутами и стрингерами, которые ориентированы продольно по причине того, что расстояние между стрингерами меньше, чем расстояние между шпангоутами. Другими словами, количество стрингеров на единицу площади поверхности обшивки больше, чем количество шпангоутов.
Данная конструкция фюзеляжа имеет, среди прочего, проблему в том, что большое количество стрингеров делает трудным достижение высоких уровней интеграции в случае фюзеляжей, изготовленных из композитных материалов.
Представленное изобретение сконцентрировано на поиске решения для данных недостатков.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель представленного изобретения состоит в том, чтобы предоставить фюзеляж летательного аппарата, изготовленный предпочтительно из композитных материалов и выполненный таким образом, чтобы обеспечивать возможность его изготовления с высоким уровнем интеграции.
Еще одна цель представленного изобретения состоит в том, чтобы предоставить фюзеляж летательного аппарата, изготовленный предпочтительно из композитных материалов и выполненный таким образом, чтобы он имел высокую стойкость к повреждениям.
Еще одна цель представленного изобретения состоит в том, чтобы предоставить фюзеляж летательного аппарата, изготовленный предпочтительно из композитных материалов и выполненный таким образом, чтобы он предоставлял возможность включения зон с введением локальных нагрузок.
В одном аспекте, данные и другие цели достигаются с секцией фюзеляжа, конструкция которого содержит обшивку, множество шпангоутов, расположенных поперек продольной оси фюзеляжа, и множество продольных элементов жесткости, в котором соотношение между расстоянием между шпангоутами и расстояние между продольными элементами жесткости меньше чем единица.
В предпочтительном варианте осуществления, продольными элементами жесткости являются стрингеры, которые не соединены со шпангоутами, где они пересекаются. За счет этого достигается структурированный фюзеляж с меньшим количеством стрингеров, который облегчает его изготовление и снижает его стоимость.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления, данными продольными элементами жесткости являются балки, соединенные со шпангоутами, где они пересекаются. За счет этого достигается прочный и стойкий к повреждениям фюзеляж, конструкция которого облегчает его изготовление и снижает его стоимость.
В еще одном аспекте, в случае секции фюзеляжа, отдельными элементами жесткости которого являются стрингеры, упомянутые цели достигаются с помощью способа изготовления секции фюзеляжа, включающего следующие этапы: a) предоставляют шпангоуты в виде завершенных деталей, b) предоставляют обшивку в виде двух или более частей со стрингерами, соединенными с ней, c) собирают секцию фюзеляжа посредством соединения указанных частей обшивки со шпангоутами.
В еще одном аспекте, в случае фюзеляжа, отдельными элементами жесткости которого являются балки, упомянутые цели достигаются с помощью способа изготовления секции фюзеляжа, включающего следующие этапы: a) предоставляют внутреннюю конструкцию фюзеляжа, изготовленную из шпангоутов и балок, в виде одной детали, b) предоставляют обшивку, с) соединяют обшивку с указанной внутренней конструкцией фюзеляжа посредством заклепок.
В предпочтительных вариантах осуществления указанный этап a) выполняют в несколько подэтапов с использованием совместного отверждения, совместного соединения, вторичного соединения или технологий клепки для соединения всех составных элементов конструкции, которые, в зависимости от ситуации, будут предоставлены в виде заготовок или в виде отвержденных составных элементов.
Другие характеристики и преимущества представленного изобретения станут ясны из следующего подробного описания вариантов осуществления, иллюстрирующих его цель в связи с приложенными чертежами.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1a схематично показывает группу продольно ориентированных панелей фюзеляжа согласно предыдущему уровню техники, а Фиг. 2a схематично показывает группу панелей, ориентированных по окружности в фюзеляже согласно представленному изобретению.
Фиг. 2a и 2b показывают схематичные изображения в перспективе и в поперечном сечении вдоль плоскости A-A фюзеляжа согласно первому варианту осуществления представленного изобретения.
Фиг. 3a и 3b показывают схематичные изображения в перспективе и в поперечном сечении вдоль плоскости A-A фюзеляжа согласно второму варианту осуществления представленного изобретения.
Фиг. 4 представляет собой частичное перспективное изображение внутренней конструкции фюзеляжа согласно первому варианту осуществления представленного изобретения для секции фюзеляжа, отдельными элементами жесткости которого являются стрингеры.
Фиг. 5 представляет собой перспективное изображение внутренней конструкции фюзеляжа согласно второму варианту осуществления представленного изобретения для секции фюзеляжа, отдельными элементами жесткости которого являются балки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ориентация панелей фюзеляжа по окружности
Основная идея представленного изобретения состоит в том, чтобы сконструировать секцию фюзеляжа летательного аппарата таким образом, чтобы его панели были ориентированы по окружности, в противоположность их продольной ориентации в известных фюзеляжах. В них, как проиллюстрировано на Фиг. 1a, расстояние X между шпангоутами 17 больше, чем расстояние Y между стрингерами 14, в то время как в секции фюзеляжа согласно представленному изобретению, проиллюстрированному на Фиг. 1b, расстояние X между шпангоутами 17 меньше, чем расстояние Y между стрингерами 14.
В известных фюзеляжах, обычное значение для соотношения X/Y может составлять 2,5, в то время как для фюзеляжей согласно представленному изобретению указанное обычное значение может составлять 0,6.
Первым результатом ориентации панелей по окружности является то, что они получают преимущество изгиба фюзеляжа для противодействия продольным нагрузкам, задерживая начало потери устойчивости. Данное улучшение характеристик панелей после потери устойчивости предоставляет возможность уменьшения массы обшивки.
Вторым результатом ориентации панелей по окружности является то, что это облегчает передачу нагрузок по окружности на шпангоуты, следовательно, уменьшая уровень нагрузки по окружности в панелях.
Третьим результатом ориентации панелей по окружности является то, что это обеспечивает возможность повышенной прочности конструкции и уменьшения затрат.
Среди прочего, "многошпангоутная" конструкция фюзеляжа согласно представленному изобретению, соответствующая ориентации панелей фюзеляжа по окружности, имеет следующие преимущества:
Она является более стойкой к повреждению, чем общепризнанная конструкция, так как она имеет больше путей передачи нагрузки.
Она особенно подходит для зон с входом локальных нагрузок (Плоскость Вертикального Хвостового Оперения, Пилон и т.д.) потому, что за счет наличия более большого количества шпангоутов, потоки по окружности в обшивке уменьшаются. В дополнение, в зонах, принимающих высокие локальные нагрузки, за счет наличия большего числа шпангоутов, нагрузка на каждый из них уменьшается, так что изготовление каждого из данных шпангоутов из композитных материалов упрощается.
Данные и другие преимущества будут лучше понятны в двух вариантах осуществления изобретения, которые будут описаны далее.
Фюзеляж с уменьшенным количеством стрингеров
На Фиг. 2a, 2b и 4 можно наблюдать, что в первом варианте осуществления изобретения секция 11 фюзеляжа содержит обшивку 13, которая выполнена с возможностью противодействия продольным, поперечным и преимущественно сдвигающим нагрузкам в плоскости. Стрингеры 14 (в меньшем количестве, чем в случае панелей, ориентированных продольно) используются для получения достаточной изгибающей жесткости обшивки 13, а шпангоуты 17 используются для стабилизации ее против потери устойчивости без увеличения ее толщины, предотвращения общей неустойчивости секции 11 фюзеляжа. Обшивка 13, усиленная стрингерами 14, принимает потоки продольной нагрузки фюзеляжа, в то время как шпангоуты 17 вместе с обшивкой 13 преимущественно выдерживают поперечные нагрузки фюзеляжа и сохраняют аэродинамическую поверхность.
И обшивка 13, и стрингеры 14, и шпангоуты 17 изготовлены из композитного материала, которым может быть либо углеродное волокно, либо стекловолокно, встроенное в матрицу термореактивной или термопластичной смолы.
Цель состоит в том, чтобы получить более эффективную конструкцию, как в показателях массы, так и стоимости. Вот почему возможным решением изготовления и сборки будет изготовление шпангоутов 17 в виде одной детали (360°), чтобы избежать соединений между различными сегментами, изготовление отдельно обшивки 13 в виде двух или более частей и соединение указанных частей обшивки со шпангоутами 17, получая преимущество более высокой гибкости указанных частей обшивки вследствие того, что они имеют меньшее количество продольных элементов жесткости (стрингеров).
Данная конструкция фюзеляжа применима для любого типа поперечного сечения стрингеров (T, омега и т.д.) и любого типа поперечного сечения шпангоутов (C, I, омега и т.д.).
Способ изготовления секции 11 фюзеляжа с уже описанной конструкцией тогда включает следующие этапы:
a) предоставляют шпангоуты 17 в виде завершенных деталей,
b) предоставляют обшивку 13 в виде двух или более частей, с прикрепленными к ней стрингерами 14,
с) собирают секцию 11 фюзеляжа посредством соединения указанных частей обшивки 13 со шпангоутами 17.
Тот факт, что внутренняя конструкция фюзеляжа 11 сделана из завершенных шпангоутов 17, устраняет проблемы допусков в стыках между указанными частями обшивки 13, уменьшая возможные отклонения от теоретического аэродинамического профиля. Уменьшение количества стрингеров 14 уменьшает количество пересечений со шпангоутами 17, следовательно, облегчая сборку секции 11 фюзеляжа.
Фиг. 4 показывает внутреннюю конструкцию фюзеляжа, которая содержит шпангоуты 17 с двойным T-образным поперечным сечением и стрингеры 14 с T-образным поперечным сечением и большое отверстие 29, выполненное с возможностью приема, например, кессона горизонтального хвостового стабилизатора, короба поддерживающего элемента двигателей или других составных элементов, имеющее две балки 15 в виде рамки для указанного отверстия.
В других вариантах осуществления представленного изобретения, шпангоуты 17 и стрингеры 14 могут иметь поперечные сечения с различными формами, например формы C, I или J.
ФЮЗЕЛЯЖ С БАЛКАМИ
Следуя Фиг. 3a, 3b и 5, можно наблюдать, что во втором варианте осуществления изобретения секция 11 фюзеляжа содержит обшивку 13, выполненную с возможностью выдерживать продольные, поперечные и преимущественно сдвигающие нагрузки в плоскости. Балки 15 используются для получения достаточной изгибающей жесткости обшивки 13, а шпангоуты 17 используются для стабилизации ее против потери устойчивости, без увеличения ее толщины, предотвращая общую неустойчивость фюзеляжа 11. Балки 15 вместе с обшивкой 13 принимают преимущественно потоки продольной нагрузки конструкции, в то время как шпангоуты 17 вместе с обшивкой 13 преимущественно выдерживают поперечные нагрузки конструкции и сохраняют аэродинамическую поверхность.
Внутреннюю конструкцию фюзеляжа, сделанного из завершенных шпангоутов 17 и балок 15, изготавливают, как будет видно позже, в виде единой детали для уменьшения насколько возможно соединений между его элементами. Обшивку (изготовленную отдельно в виде двух или более частей) затем приклепывают к внутренней конструкции фюзеляжа, следовательно, значительно упрощая процесс сборки и уменьшая затраты. Это приводит к сильно интегрированной внутренней конструкции фюзеляжа, в которой шпангоуты 17 и балки 15 образуют решетку, конструкция которой является очень эффективной в показателях прочности и жесткости и которая облегчает оптимизацию массы всего фюзеляжа. Подобная сильно интегрированная конструкция, в которой также отсутствуют какие-либо стрингеры, влечет за собой экономию на процессе сборки.
С данной конструкцией обшивка 13, наряду с балками 15, занимается изгибающими и продольными нагрузками, в то время как шпангоуты 17 предотвращают общую неустойчивость фюзеляжа 11, распределяют и выдерживают вместе с обшивкой 13 нагрузки по окружности и могут иметь вход локальных нагрузок, и, в заключение, решетка, образованная шпангоутами 17 и балками 15, соединенными, где они пересекаются, вместе с обшивкой 13, выдерживают скручивающие нагрузки.
В свою очередь, балки 15 также предоставляют опору стенкам шпангоутов 17, что означает, что для предотвращения потери устойчивости указанных стенок не требуются никакие дополнительные элементы жесткости, что уменьшает количество вспомогательных деталей и количество стыков между деталями, следовательно, упрощая способ изготовления.
Так как нет никаких стрингеров, в шпангоутах не должно быть никаких "мышиных" отверстий для прохождения через них, поэтому фюзеляж не имеет конструкционных ухудшений, а из процесса изготовления устраняется этап создания данных отверстий.
Внутренняя решетка, которая является результатом соединения шпангоутов 17 и балок 15, представляет собой более стойкую к повреждениям конструкцию, чем обычная конструкция, так, что сталкиваясь с серьезным повреждением в одной части фюзеляжа, остальная часть конструкции способна лучше справляться с требованиями к нагрузкам, не приводя к катастрофе.
И обшивка 13, и балки 15, и шпангоуты 17 изготовлены из композитного материала, которым может быть либо углеродное волокно, либо стекловолокно, погруженное в матрицу термореактивной или термопластичной смолы.
Фиг. 5 показывает предпочтительный вариант осуществления представленного изобретения, в котором внутренняя конструкция фюзеляжа включает в себя шпангоуты 17 с омега-образным поперечным сечением и балки 15 с двойным T-образным поперечным сечением.
В других вариантах осуществления представленного изобретения шпангоуты 17 и балки 15 могут иметь поперечные сечения с различными формами, такими как формы C, I или J.
Представленное изобретение также относится к способу изготовления секции фюзеляжа с конструкцией, которая была описана, в которой первым этапом является изготовление отдельно внутренней конструкции фюзеляжа и обшивки, а вторым этапом является присоединение обшивки (разделенной, если удобно, на части) к внутренней конструкции фюзеляжа посредством заклепок.
Способ изготовления внутренней конструкции фюзеляжа, будь то завершенные секции (360°) или в два или три сектора, основан на помещении заготовок шпангоутов 17 и балок 15, будь то завершенных, либо в виде частей, на оснастку с формой решетки и их совместного отверждения за единственный цикл отверждения или совместного соединения между балками 15 и шпангоутами 17, представленного ранее, либо первым, либо после первого цикла отверждения. В случае шпангоутов 17, сечение которых имеет форму омега (либо любой другой тип замкнутого сечения), как проиллюстрировано на Фиг. 5, должны быть приготовлены некоторые заготовки стабилизирующих ребер шпангоутов 17 в зонах пересечения с балками 15.
В случае принятия формы конструкции посредством совместного отверждения, упомянутую выше решетку создают, начиная с отдельных элементов, которые объединяют, начиная с их наслаивания, и которые получают несколько конструктивных функций. Это означает, что получаются все преимущества, которые влечет за собой интегрированная конструкция, с уменьшением также производственных затрат вследствие того, что имеется меньше независимых деталей и что композитные материалы требуют дорогостоящего процесса отверждения, поэтому чем меньше количество независимых деталей, тем требуется меньшее число циклов отверждения, следовательно, уменьшая затраты, а также получая более равномерную передачу нагрузок между составными элементами, которые образуют конструкцию.
Как может хорошо понять квалифицированный специалист, изготовление внутренней конструкции фюзеляжа может потребовать дополнительной технологической оснастки, в зависимости от конкретных форм поперечного сечения балок 15 и шпангоутов 17 для обеспечения правильной передачи и непрерывности нагрузок, где они пересекаются, а также введения "ровницы" (полос равнонаправленных волокон, которые должны быть из такого же материала, что и полоса, используемая в наслаивании, или совместимая) для предотвращения отверстий и обеспечения оптимального совместного отверждения.
В свою очередь, квалифицированному специалисту будет понятно, что подготовка указанных заготовок шпангоутов и балок будет осуществляться с использованием обычных технологий для их наслаивания и принятия ими формы.
Также возможно создать конструкцию, предоставляющую отвержденные шпангоуты 17 и балки 15, будь то в виде завершенных деталей или в виде частей, и соединяя их в зонах их пересечения посредством вторичного соединения или заклепывания.
Что касается изготовления обшивки, удобным считается ее изготовление в виде двух или более частей для облегчения ее соединения с внутренней конструкцией фюзеляжа.
Несмотря на то, что представленное изобретение было полностью описано в связи с предпочтительными вариантами осуществления, очевидно, что могут быть введены модификации в пределах объема его правовых притязаний, не рассматривая его в виде ограничения данными вариантами осуществления, но содержанием следующей формулы изобретения.

Claims (15)

1. Секция (11) фюзеляжа летательного аппарата, конструкция которого содержит обшивку (13), множество шпангоутов (17), расположенных поперек продольной оси (9) фюзеляжа (11), и множество продольных элементов (14, 15) жесткости, отличающаяся тем, что соотношение между расстоянием (X) между шпангоутами (17) и расстоянием (Y) между продольными элементами (14, 15) жесткости меньше чем единица.
2. Секция (11) фюзеляжа летательного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что указанными продольными элементами жесткости являются стрингеры (14), которые не соединены со шпангоутами (17), где они пересекаются.
3. Секция (11) фюзеляжа летательного аппарата по п.2, отличающаяся тем, что указанная обшивка (13), указанные шпангоуты (17) и указанные стрингеры (14) изготовлены из композитного материала.
4. Секция (11) фюзеляжа летательного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что указанными продольными элементами жесткости являются балки (15), и тем, что указанные балки (15) соединены со шпангоутами (17), где они пересекаются.
5. Секция (11) фюзеляжа летательного аппарата по п.4, отличающаяся тем, что указанная обшивка (13), указанные шпангоуты (17) и указанные балки (15) изготовлены из композитных материалов.
6. Способ изготовления секции (11) фюзеляжа по п.3 в виде завершенной секции или в виде одного ее сектора, отличающийся содержанием следующих этапов:
a) предоставляют шпангоуты (17) в виде завершенных деталей;
b) предоставляют обшивку (13) со стрингерами (14), соединенными с ней;
c) собирают секцию (11) фюзеляжа, соединяя обшивку (13) со стрингерами (14) со шпангоутами (17).
7. Способ изготовления секции (11) фюзеляжа по п.5 в виде завершенной секции или в виде одного ее сектора, отличающийся содержанием следующих этапов:
a) предоставляют внутреннюю конструкцию фюзеляжа, изготовленную из шпангоутов (17) и балок (15);
b) предоставляют обшивку (13);
c) соединяют обшивку (13) с указанной внутренней конструкцией фюзеляжа посредством заклепок.
8. Способ изготовления секции (11) фюзеляжа по п.7, отличающийся тем, что указанный этап a) выполняют посредством следующих подэтапов:
a1) предоставляют подходящую оснастку;
a2) предоставляют заготовки шпангоутов (17) и балок (15), либо завершенных, либо в виде частей, таким образом, чтобы непрерывные и/или несплошные шпангоуты (17) и/или балки (15) могли принять форму, и помещают их на указанную оснастку;
a3) подвергают внутреннюю конструкцию циклу отверждения.
9. Способ изготовления секции (11) фюзеляжа по п.8, отличающийся тем, что если форма поперечного сечения указанных шпангоутов (17) представляет собой замкнутую форму, указанный подэтап a2) также включает в себя предоставление заготовок стабилизирующих ребер в зонах пересечения с балками (15).
10. Способ изготовления секции (11) фюзеляжа по п.7 в виде завершенной секции или в виде одного ее сектора, отличающийся тем, что указанный этап a) выполняют посредством следующих подэтапов:
a1) предоставляют подходящую оснастку;
a2) предоставляют отвержденные шпангоуты (17) и/или балки (15), либо завершенные, либо в виде частей, и помещают их на указанную оснастку;
a3) предоставляют заготовки шпангоутов (17) и/или балок (15), либо завершенных, либо в виде частей, необходимых для принятия формы внутренней конструкции и помещают их на указанную оснастку;
a4) совместное соединение указанных заготовок с указанными отвержденными шпангоутами (17) и/или балками (15) в цикле отверждения.
11. Способ изготовления секции (11) фюзеляжа по п.10, отличающийся тем, что если форма поперечного сечения указанных шпангоутов (17) представляет собой замкнутую форму, указанный подэтап a3) также включает в себя предоставление заготовок стабилизирующих ребер в зонах пересечения с балками (15).
12. Способ изготовления секции (11) фюзеляжа по п.7 в виде завершенной секции или в виде одного ее сектора, отличающийся тем, что указанный этап a) выполняют посредством следующих подэтапов:
a1) предоставляют подходящую оснастку;
a2) предоставляют отвержденные шпангоуты (17) и/или балки (15), либо завершенные, либо в виде частей, для принятия формы внутренней конструкции;
a3) соединения шпангоутов (17) и балок (15) в зонах их пересечения посредством вторичного совместного соединения.
13. Способ изготовления секции (11) фюзеляжа по п.12, отличающийся тем, что если форма поперечного сечения указанных шпангоутов (17) представляет собой замкнутую форму, указанный подэтап a2) также включает в себя предоставление стабилизирующих ребер в зонах пересечения с балками (15).
14. Способ изготовления секции (11) фюзеляжа по п.7 в виде завершенной секции или в виде одного ее сектора, отличающийся тем, что указанный этап a) выполняют посредством следующих подэтапов:
a1) предоставляют подходящую оснастку;
a2) предоставляют отвержденные шпангоуты (17) и/или балки (15), либо завершенные, либо в виде частей, для принятия формы внутренней конструкции;
a3) соединяют шпангоуты (17) и балки (15) в зонах их пересечения посредством заклепок.
15. Способ изготовления секции (11) фюзеляжа по п.14, отличающийся тем, что если форма поперечного сечения указанных шпангоутов (17) представляет собой замкнутую форму, указанный подэтап a2) также включает в себя предоставление стабилизирующих ребер в зонах пересечения с балками (15).
RU2013103823/11A 2010-06-30 2011-06-30 Фюзеляж летательного аппарата, изготовленный из композитного материала, и способы изготовления RU2564476C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ESP201031017 2010-06-30
ES201031017A ES2396328B1 (es) 2010-06-30 2010-06-30 Fuselaje de aeronave en material compuesto y procedimientos para su fabricación.
PCT/ES2011/070478 WO2012001207A2 (es) 2010-06-30 2011-06-30 Fuselaje de aeronave en material compuesto y procedimientos para su fabricacion

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013103823A RU2013103823A (ru) 2014-08-10
RU2564476C2 true RU2564476C2 (ru) 2015-10-10

Family

ID=44720025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013103823/11A RU2564476C2 (ru) 2010-06-30 2011-06-30 Фюзеляж летательного аппарата, изготовленный из композитного материала, и способы изготовления

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20120001023A1 (ru)
EP (1) EP2589532A2 (ru)
CN (1) CN102958802A (ru)
CA (1) CA2804095A1 (ru)
ES (1) ES2396328B1 (ru)
RU (1) RU2564476C2 (ru)
WO (1) WO2012001207A2 (ru)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2634086A1 (en) * 2012-02-28 2013-09-04 Airbus Operations S.L. Reinforcing structure integrated in the internal structure of an aircraft of composite material
DE102012111128B4 (de) * 2012-11-19 2014-06-26 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Flugkörper
EP2774854B1 (en) 2013-03-04 2017-05-03 Airbus Defence and Space SA An improved monolithic fan cowl of an aircraft engine and a manufacturing method thereof
ES2786124T3 (es) * 2013-12-27 2020-10-08 Airbus Operations Sl Método de fabricación de un elemento de refuerzo
ES2662853T3 (es) * 2014-12-29 2018-04-10 Airbus Operations S.L. Cono de cola de una aeronave
ES2701829T3 (es) * 2014-12-30 2019-02-26 Airbus Operations Sl Fuselaje de la parte final trasera de una aeronave
WO2017064646A1 (en) * 2015-10-16 2017-04-20 Bombardier Inc. Stringer-less fuselage structure and method of manufacture
DE102016210079A1 (de) * 2016-06-08 2017-12-14 Airbus Operations Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Rumpfabschnitts
CN106184697B (zh) * 2016-09-14 2019-02-05 北京航空航天大学 一种直线贯穿构架式复合材料机身结构
CN106596003B (zh) * 2016-11-29 2019-04-23 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种复合材料飞机机身段充压试验方法
US11332228B2 (en) * 2018-04-06 2022-05-17 Aurora Flight Sciences Corporation Aircraft fuselage with composite pre-form
ES2948927T3 (es) * 2018-06-19 2023-09-21 Airbus Operations Slu Procedimiento de fabricación de una sección trasera de una aeronave y sección trasera de aeronave fabricada según dicho procedimiento
CN109739064B (zh) * 2018-12-29 2020-04-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种航天遥感相机内嵌桁架与光阑一体化结构
US11660830B2 (en) * 2019-01-18 2023-05-30 The Boeing Company Contoured composite stringers
CN112027053A (zh) * 2020-09-10 2020-12-04 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种飞机中机身框梁骨架结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0444627A1 (en) * 1990-02-28 1991-09-04 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Aircraft fuselage structure and method of fabricating the same
RU2007330C1 (ru) * 1992-02-07 1994-02-15 Самарский государственный аэрокосмический университет Багажный отсек самолета
SU1777297A1 (ru) * 1990-02-12 1997-05-20 Обнинское научно-производственное объединение "Технология" Панель из композиционного материала и способ ее изготовления
GB2428417A (en) * 2005-10-27 2007-01-31 Hal Errikos Calamvokis Aircraft fuselage structure

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2389767A (en) * 1943-09-01 1945-11-27 Budd Edward G Mfg Co Structural frame
US4310132A (en) * 1978-02-16 1982-01-12 Nasa Fuselage structure using advanced technology fiber reinforced composites
US4828202A (en) * 1979-09-27 1989-05-09 The Boeing Company Method and apparatus for wideband vibration damping of reinforced skin structures
US5242523A (en) * 1992-05-14 1993-09-07 The Boeing Company Caul and method for bonding and curing intricate composite structures
JPH10258463A (ja) * 1997-03-19 1998-09-29 Fuji Heavy Ind Ltd 複合材の小骨およびその成形方法
US6766984B1 (en) * 1998-07-16 2004-07-27 Icom Engineering Corporation Stiffeners for aircraft structural panels
JP4318381B2 (ja) * 2000-04-27 2009-08-19 本田技研工業株式会社 繊維強化複合材からなる胴体構造体の製造方法、及びそれにより製造される胴体構造体
JP4526698B2 (ja) * 2000-12-22 2010-08-18 富士重工業株式会社 複合材成形品及びその製造方法
SE519185C2 (sv) * 2001-06-07 2003-01-28 Saab Ab Flygplanspanel
US6648273B2 (en) * 2001-10-30 2003-11-18 The Boeing Company Light weight and high strength fuselage
US7134629B2 (en) * 2004-04-06 2006-11-14 The Boeing Company Structural panels for use in aircraft fuselages and other structures
US7159822B2 (en) * 2004-04-06 2007-01-09 The Boeing Company Structural panels for use in aircraft fuselages and other structures
US7503368B2 (en) * 2004-11-24 2009-03-17 The Boeing Company Composite sections for aircraft fuselages and other structures, and methods and systems for manufacturing such sections
US7410352B2 (en) * 2005-04-13 2008-08-12 The Boeing Company Multi-ring system for fuselage barrel formation
US8042767B2 (en) * 2007-09-04 2011-10-25 The Boeing Company Composite fabric with rigid member structure
US7967250B2 (en) * 2008-05-12 2011-06-28 EMBRAER—Empresa Brasileira de Aeronáutica Hybrid aircraft fuselage structural components and methods of making same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1777297A1 (ru) * 1990-02-12 1997-05-20 Обнинское научно-производственное объединение "Технология" Панель из композиционного материала и способ ее изготовления
EP0444627A1 (en) * 1990-02-28 1991-09-04 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Aircraft fuselage structure and method of fabricating the same
RU2007330C1 (ru) * 1992-02-07 1994-02-15 Самарский государственный аэрокосмический университет Багажный отсек самолета
GB2428417A (en) * 2005-10-27 2007-01-31 Hal Errikos Calamvokis Aircraft fuselage structure

Also Published As

Publication number Publication date
CN102958802A (zh) 2013-03-06
US20120001023A1 (en) 2012-01-05
ES2396328A1 (es) 2013-02-20
RU2013103823A (ru) 2014-08-10
WO2012001207A2 (es) 2012-01-05
ES2396328B1 (es) 2014-02-06
EP2589532A2 (en) 2013-05-08
CA2804095A1 (en) 2012-01-05
WO2012001207A3 (es) 2012-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2564476C2 (ru) Фюзеляж летательного аппарата, изготовленный из композитного материала, и способы изготовления
RU2505453C2 (ru) Единая конструкция летательного аппарата из композитного материала
US10889363B2 (en) Efficient sub-structures
AU2013228054B2 (en) Circumference splice for joining shell structures
US7806367B2 (en) Integrated multispar torsion box of composite material
RU2573692C2 (ru) Внутренняя конструкция летательного аппарата из композиционного материала
RU2693141C2 (ru) Конструкция панели и соответствующий способ
JP2010524770A (ja) 航空機の翼−胴体組立体
US10940936B2 (en) Stringer with plank ply and skin construction for aircraft
RU2519111C2 (ru) Конструктивный компонент и способ призводства конструктивного компонента
US20080179460A1 (en) Aircraft load frame made of a composite material
RU2435703C2 (ru) Фюзеляжная конструкция воздушного судна и способ изготовления этой конструкции
US8899522B2 (en) Aircraft fuselage with high strength frames
US9592900B2 (en) Method for the production of a connecting element, connecting element, and aircraft or spacecraft
US20150239207A1 (en) Composite structural element and torsion box
RU2545218C2 (ru) Шпангоут летательного аппарата и способ его изготовления
US8973870B2 (en) Wall component for an aircraft
CA3010856C (en) Co-cured spar and stringer center wing box
RU2607894C2 (ru) Высоконагруженный шпангоут фюзеляжа летательного аппарата со стенкой решетчатой конструкции

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170701