[发明专利]用于飞行器机翼或水平安定面的抗扭箱的肋结构

说明书

技术领域

本发明属于航空学的技术领域并且特别是属于组成飞行器安定面(stabilizer)和机翼的部件的抗扭箱部分的技术领域。 

背景技术

飞行器的机翼和安定面通常包括抗扭箱。抗扭箱的结构包括前梁(朝飞行方向)、后梁(朝飞行方向)、在前后梁之间延伸的肋和许多布置在上蒙皮和下蒙皮之间的垂直加固件。在抗扭箱内，桁条以垂直肋的方向延伸并且彼此间隔，并且加固件布置在上下蒙皮之间。每个桁条底部连接到蒙皮之一上。每个肋包括确定肋实际平面的平面中心元件。该元件构成肋与前后梁的连接装置并且形成垂直和水平加强件的支撑。该中心元件不是直接连接到蒙皮上。 

该肋是机翼和安定面的抗扭箱的典型构造单元，并且抗扭箱内的肋的主要功能是当承受载荷和遭受变形时保持箱截面的几何形状，此外，在载荷承载面的情况下，将作用于蒙皮(集中的或者分散的)载荷传递到前后梁上。 

近年来，由于重量轻的优点，在承载面使用复合材料的方式在航空制造中被迅速采用。然而，传统概念的肋的不能完全解决传统的金属肋所能解决的所有问题。这就意味着减轻重量的潜能不能完全由改进材料的性能而获得，因此，存在许多用于抗扭箱的传统结构设计，一种典型实例是设计出用于具有铝蒙皮和铝前后梁的金属抗扭箱的混合肋(碳纤维中心元件、金属成型件)。在常规设计中，肋和蒙皮的连接装置由成型件(角形状的金属元件)形成，这样结果是：增加了重量和成本，并且需要制造和装配这种附加工件。以前只需要铆接金属肋与蒙皮(蒙皮-肋)，而由于使用了成型件则需要双倍铆接(蒙皮-成型件和成型件-肋)。由于碳纤维不能由折叠而传递大载荷，这样成型件毫无疑问必须是金属材料。这样，由碳纤维组成的肋成为混合物(铝-碳)，由此减小了由于使用碳纤维产生的益处。同样地，在常规设计中，不是直接从蒙皮向垂直加固件传递垂直载荷，这就意味着当载荷路径变长，必然会对肋的更大部分产生结构阻力并且这样会更容易变形和下垂。在这点上，毫无疑问要考虑到垂直加固件不得不 支撑从蒙皮传递来的相当大的机械载荷。然而该载荷不直接作用于垂直加固件，反而直接作用于前述的成型件和中心元件而被偏心地引入。 

鉴于上文，现有技术中存在的问题是必须使用成型件并且不能将垂直载荷正确地传递到垂直加固件上。 

发明内容

本发明的目的是借助于一种用于飞行器机翼或安定面的抗扭箱的新颖肋结构和借助于用于该肋结构的新颖垂直加固元件解决上述提到的问题。 

本发明的肋结构以它本身传统的方式，在所述肋结构中，包括：在抗扭箱的前梁和后梁之间延伸的中心元件，多个布置在抗扭箱的上蒙皮和下蒙皮之间的垂直加固元件，每个垂直加固元件包括垂直主体、上端部分和下端部分，分别在内部连接到上下蒙皮并且布置在垂直于肋的中心元件的方向上的上下桁条，每个桁条具有可连接到相应蒙皮上的基座。该垂直加固元件包括朝所述前梁方向延伸的第一侧翼和朝所述后梁方向延伸的第二侧翼。这些侧翼从垂直主体的相应侧延伸并且并排地连接到肋的中心元件上。 

根据本发明，每个垂直加固元件的至少一端直接连接到桁条上，这样由加固元件实现至少一个蒙皮与肋的中心元件的连接。 

本发明的肋结构完全有可能通过利用碳纤维达到减小重量的效果，这是鉴于不需要利用角形的金属零件，例如上述的成型件。此外，肋可直接连接到蒙皮上，而不需要弯曲材料(鉴于这一事实：当载荷很大时，碳纤维不能承受弯曲)。因此，本发明提供了更多有效的结构设计并且这些结构的安装过程更加简单。本发明的水平加固元件很容易制造，例如，由图样标准预先形成，在装配过程中使用传统的粘结方法和必要时使用其它种可互换的或者互补的不矛盾的连接方法，例如铆接。最后，本发明的实施具有不使肋制造发生根本变化的优点，它可以容易地被现有设计采用，使制造更有效率。 

在本发明的一实施例中，垂直加固元件的主体的垂直伸长大于它的第二侧翼的垂直伸长。依据这种设计，垂直加固元件的上端伸出肋中心元件的上边缘和/或垂直加固元件的下端伸出肋中心元件的下边缘。这样垂直加固元件的端部部分可以连接到从桁条基座上伸出到扭转箱的内部的轴向肋上。在该实施例中，每个垂直加固元件的端部部分优选地向前连接到所述的轴向肋上，″向前″是指所述肋的侧面与前梁在同一侧。