[发明专利]连接飞机构件的接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种连接一对飞机构件的接头。所述接头包括第一构件；以及在粘结区域范围内被粘结至所述第一构件的第二构件。所述构件可以通过共固化、共粘结、二次粘结(例如借助于粘合层)或任何其他适当的粘结方法而粘结在一起。

背景技术

图1示出了连接纵梁脚1和机翼蒙皮面板2的传统接头。构件通过粘合层3粘结在一起。如果粘合层3发生故障，则故障安全螺栓4维持构件之间的连接。

当机翼处于使用中时，三种主要类型的负荷典型地作用于接头。首先，由于由机翼的整体弯曲导致的机翼蒙皮2的局部曲率，负荷作用于接头。其次，剪切负荷作用于机翼蒙皮2，所述剪切负荷必须通过接头被传递到纵梁1。最后，由于在纵梁收尾(run-out)5处的几何中断，剥离负荷可以起作用以使纵梁脚1从蒙皮2分离。

如曲线7中所示，剪应力6通过粘合层3从蒙皮2传递到纵梁脚1。剪应力在传递开始的地方处于最大值，然后一旦所有的负荷在构件之间被按比例分布，则剪应力达到零。在粘合层3保持完好的同时，螺栓4传递很少的剪应力或不传递剪应力。

关于图1的布置的问题在于，粘合层3容易破裂，该破裂典型地在纵梁收尾5处开始，在该处剪应力7处于最大值。

虽然由于故障安全螺栓4的存在，在灾难性故障之前，上述结构总体上可以承受相对高的负荷，但是航空器规章要求保持结构的总体完整性。因此必须防止裂纹发生达到极限负荷水平，也就是在飞机的使用寿命期间很可能经历的最高负荷水平。这典型地通过加厚蒙皮2来实现。

发明内容

本发明的第一方面提供一种连接一对飞机构件的接头，所述接头包括：第一构件；在粘结区域内被粘结至所述第一构件的第二构件，所述粘结区域终止于一边缘处；位于所述粘结区域的所述边缘和所述第二构件的边缘之间的非粘结区域，所述构件在所述非粘结区域内不被粘结；以及一个或更多个紧固件，所述紧固件穿过所述非粘结区域并且将所述第一构件紧固至所述第二构件。

所述第一构件例如可以包括面板，并且所述第二构件例如可以包括纵梁，所述纵梁具有一对侧边缘和比所述侧边缘短的端边缘。在这种情况下，所述非粘结区域位于所述粘结区域的所述边缘和所述纵梁的所述端边缘之间。

优选地，所述接头还包括垫片层，所述垫片层在所述非粘结区域内定位在所述构件之间。所述垫片层由低摩擦材料形成，其中所述垫片层和所述第一构件之间的摩擦系数小于所述第二构件和所述第一构件之间的摩擦系数。所述垫片层优选地遍布大部分所述非粘结区域。

可选地，所述垫片层可以被省略，在这种情况下，所述第一构件和/或所述第二构件可以包括台阶部，所述台阶部基本上填满所述两个构件之间的所述非粘结区域。这防止了在没有所述垫片层的情况下在制造期间在所述非粘结区域中发生粘结。

优选地，所述紧固件穿过所述构件中的一个或两个，并且如果包括所述垫片层的话，则所述紧固件穿过所述垫片层。所述紧固件优选地是螺栓。

优选地，最接近于所述粘结区域的所述边缘的紧固件具有轴，所述轴以最小直径D穿过所述非粘结区域，其中所述轴的中心轴线与所述粘结区域的所述边缘之间的距离L大于2D。

所述第二构件可以通过共固化、共粘结或者二次粘结而在所述粘结区域范围内被粘结至所述第一构件。所述构件中的一个或两个可以由多个层形成，所述层例如可以由复合材料制成。

本发明的第二方面提供一种在所述构件之间传递剪切力的方法，所述方法包括基本上不经由所述非粘结区域在所述构件之间传递剪切力，并且经由所述紧固件在所述构件之间传递至少一部分剪切力。

优选地，所述方法还包括在所述粘结区域内将所述第二构件粘结至所述第一构件；防止所述构件在所述非粘结区域中被粘结；以及利用穿过所述非粘结区域的一个或更多个紧固件将所述构件紧固在一起。优选地，在粘结步骤期间，通过垫片层来防止所述构件在所述非粘结区域中被粘结，所述垫片层在所述非粘结区域内定位在所述构件之间。如上所述，该垫片层可选地可以被省略，在这种情况下，所述构件中的一个(或两个)可以另外包括台阶部，所述台阶部基本上填满所述非粘结区域，从而防止在制造期间在所述非粘结区域中发生粘结。

本发明的另一方面提供一种包括根据发明的第一方面所述的接头的飞机。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的实施方式，其中：

图1示出连接纵梁和面板的传统接头；

图2示出根据本发明的实施方式的接头；

图3示出附接于机翼蒙皮的内表面的三个纵梁；

图4是沿着图3所示的线A-A的横截面图；