[发明专利]飞机机架和用于获得飞机机架的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料制成的飞机机架的新结构，特别地用于集成为单件的机身，以及获得它们的方法。

背景技术

鉴于构成飞机的其余元件都直接或间接地连接到机身，机身是飞机的主要组件。机身的蒙皮赋予机身形状，将随着飞机将具有的主要任务而不同。

除了蒙皮(被认为是CFRP-碳纤维增强塑料)，飞机的机身包括具有关于飞机的纵向轴线的垂直架构形状的某些元件，称为机架(由碳纤维增强塑料或金属制成，成C形、Z形等)，机架负责给予机身结构形状和刚度，这些机架以给定间隔位于飞机机身的内侧上。除了机架，机身包括其他加固元件，如纵梁(一般成Ω形、T形或类似物)，以实现载荷分布和刚度的优化。纵梁纵向地位于机身蒙皮上，允许优化机身蒙皮，从而减轻结合结构的重量。以这种方式，机架的整个栅格、纵梁和蒙皮连接在一起以形成完整结构。

传统上，飞机的机身以分段的方式构建，以使蒙皮由几个板和段形成，所述几个板和段随后被连接以形成圆筒形状的典型机身。这些段或板之间的连接通过被设计用于这一目的一系列连接零件实现。在这些机身的情况中，在先前结构上手动调整机架。由于构成机身蒙皮的零件通过多段以允许简单和正确地调整地机架的方式在内侧打开，因此布置和放置机架的这个过程是一种简单装配。然而，这个过程需要大量机架的段或隔板，这还涉及必须在构成机身的机架和蒙皮之间使用大量连接部件。这导致装配机架的过程非常漫长和昂贵，使用大量装配劳动。

如今，构成飞机的机身的蒙皮的制造以一整块(称为360°全筒形或一次性机身)实现正变得越来越普遍。形成机身的蒙皮从单个模具一体地形成单一封闭件。在使用这些一体蒙皮的情况下，机架的分割需要不同于迄今为止使用的分割来进行，因为必须注意包括在生产和装配过程中的不同公差，并且还要受到用于布置这些被分割的机架的限制。

本发明提供一种解决上述限制的技术方案。

发明内容

因此，根据第一方面，本发明涉及由复合材料制成的飞机机架的新设计，这些机架由具有确定长度的隔板(partition)或段(segment)制成，机架将布置在形成飞机的机身的蒙皮的内部上。机身将被一体地制造成单件(称为全筒形或一次性机身)。这个机身可以包括从上述机身的相同的制造过程集成的纵梁。机架的隔板或段的长度将是最大可能值(这将导致机身部件的每一直径的隔板数量最小)，以使这些机架段和蒙皮之间的最大间距允许使用用于将所述机架段连接到蒙皮的液态密封剂，这个间距是从蒙皮的内部测量的。这种类型的密封剂的使用简化了操作并且减少装配时间，在这一点上这允许再次降低成本。将基于由蒙皮和相同机架段的制造公差所给定的制造限制来计算机架段的最大长度。

此外，在这些机架的隔板或段的设计中，必须考虑如下因素：

-在机架元件的制造过程中的收缩或弹回影响；

-机架隔板或段的组装工艺；

-由其中将布置机架隔板或段的蒙皮给定的机身部件的几何形状；

-由其中将布置机架隔板或段的蒙皮给定的、机身部件经受的载荷。

根据第二方面，本发明涉及用于以计算出的机架段保持关于蒙皮的内部的最大间距的这种方式获得飞机机架的结构的方法，飞机机架由复合材料制成，飞机机架包括给定长度的隔板或段，所述最大间距使得其将允许使用液态密封剂将机架段连接到形成机身的蒙皮。

因此，本发明的方法包括以下几个步骤：

a)对于机身的给定部分，确定用于机身蒙皮(3)的上部的第一类型机架段(1)，在蒙皮上的空气动力公差导致这个第一机架型段具有最大有效外部尺寸(11)的情况中，在蒙皮的厚度公差尽可能低的情况下，以蒙皮(12)的内部尺寸最大并且这个第一机架型段的制造公差最小这样的方式，计算这个第一机架型段(1)，这种方式导致上述第一机架型段(1)的尺寸(13)最小；

b)作为步骤a)的结果，确定第一机架型段(1)与蒙皮(3)的内侧的接触点；

c)确定在上述接触点的两侧的第一机架型段(1)的多个点，在所述多个点处，所述第一机架型段(1)和蒙皮(3)的内侧之间的最大间距(5)是使用液体类型密封剂所允许的最大值；

d)按照上述步骤a)至c)计算第一机架型段(1)的最大长度(2)，并且使得第一机架型段(1)的两个端部都布置在所述部分的两个相邻纵梁(4)之间的跨距的一半处；

e)为在整体上将形成机架的隔板的其余段(1)重复上述步骤a)至d)；