專利名稱：用于飛行器機身的結構構架的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于飛行器機身的結構構架。
背景技術：
在現(xiàn)今的商用飛行器中，飛行器機身的結構部件包括通常由多個層構 成的外蒙皮和設置在蒙皮內側的加強框架，所述加強框架由沿機身縱向和 機身橫向延伸的帶或撐桿構成?？v向撐桿在專業(yè)術語中也被稱作縱梁，而 橫向撐桿通常被稱作隔框。
在考慮客機時，對于空中^j:來說良好的外部視野是舒適和理想的一 種標準。因此舒適的機搶是客機最重要的銷售條件之一。所以目標是在機 身上盡可能多的配置窗戶區(qū)域。窗戶可以配置在隔框之間，4吏得窗戶的寬 度由隔框的間距決定。然而，相鄰隔框之間的間距不能為任意尺寸，因為 其對機身橫向剛度有影響，其最大間隔由機身的強度需求來確定。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出 一種能夠增加窗戶寬度的用于飛行器機身的結構 構架。
為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明提供了一種用于飛行器機身的結構構架，包 括外蒙皮和多個橫向于機身縱向并排間隔延伸的隔框，其中，根據(jù)本發(fā)明， 至少一部分數(shù)量的隔框包括槽形截面的主隔框部分，且槽的邊緣鄰近外蒙 皮。由于主隔框部分的槽形構造，所以該隔框具有兩個相互隔開^^伸的壁， 在各種情況下其形成槽側邊之一，且在各種情況下在遠離槽底部的端部區(qū) 域處其可連接外蒙皮，例如通過焊接、鉚接、膠粘或層壓。這種"雙壁" 構造的隔框比傳統(tǒng)的單壁隔框(例如z形或i形截面)可以在很大程度上 加固外蒙皮，其中傳統(tǒng)的單壁隔框只能沿著一條線或一個隔框壁接合到外 蒙皮上。由于具有更大的加固效果，所以可以增加相鄰隔框之間的間隔， 從而與傳統(tǒng)的單壁隔框的情況相比，每給定機身長度上需要總數(shù)更少的隔 框。由于可以增加相鄰隔框之間的間距，所以為窗戶拔_供了更大空間，因 而窗戶可以更寬，并且因此增加了飛行器乘客的舒適感。
由于主隔框部分的槽形構造，可以在槽形空間內另外提供容納組件的
空間，否則這些組件就必須容納在隔框之間從而會減小裝配窗戶的可用空 間。這里特別考慮空調系統(tǒng)的立管?？照{系統(tǒng)通常包括龐大的空氣管線系 統(tǒng)，通過其將供應空氣分配到飛行器并輸送給不同的排氣口，調溫過的供 應空氣通過排氣口^機搶?？諝夤芫€系統(tǒng)的一部分由安M機身結構內 的立管構成，所述立管沿隔框延伸并使得供應空氣分布在橫向于機身縱向 的平面內，特別是從下向上，作為供應空氣的主要部分通常在上機艙區(qū)域 ^JV機搶。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，至少在一部分數(shù)量的隔框由槽
形主隔框部分構成的情況下，在主隔框部分和外蒙皮之間的空間內i殳置或 形成有至少一個用于輸送供應空氣的空氣管線。
空氣管線可以由獨立的管線形成或者至少部分由實際的隔才匡限定，特 別是由隔框的槽形主隔框部分限定。當空氣管線至少一部分由隔框限定 時，至少一個限定管線的壁可以與隔框分開制造，而牢固地與隔沖醫(yī)相接。 甚至可以想到將空氣管線的所有周邊壁都與隔框整體成型。
為了減小飛行期間很冷的外蒙皮對空氣管線內輸送的供應空氣合適溫 度的影響，建議在外蒙皮和空氣管線之間設置至少隔熱的材料結構。該材 料結構也可以具有隔音性能，以減小噪音對a的困擾。
如果空氣管線由獨立的管線形成，可以在空氣管線和隔框之間設置至 少隔熱的材料結構。然而，如果隔框由低傳熱性材料制成，則可以想到在 隔框和管線之間省去另外的隔熱材料。在這種情況下空氣管線甚至可以至 少部分地抵靠隔框。
一個或多個縱梁可以穿過主隔框部分的槽側邊上的孔。在這種情況下 有利于確?？v梁與空氣管線不接觸，特別是當縱梁由高傳熱性材料如鋁基 材料制成的情況下。
為了減輕重量，有利地，至少主隔框部分由纖維增強特別另_碳纖維增 強塑料材料制成。這類材料還以特別低的傳熱性而與眾不同，這符合在隔 框附近容納輸送調溫供應空氣的空氣管線的理念。為了在空氣管線和隔框 之間實現(xiàn)良好的隔熱性，也可以用高傳熱性的基材例如鋁基材料制造隔 框，而在其上至少局部涂覆纖維增強特別是碳纖維增強塑料材料。特別地， 這種涂層可以設置在槽形主隔框部分的內側。
空氣管線可以具有大致圃形的截面。當然同樣也可以想到空氣管線具 有非圓形的截面形狀。特別是可以使用截面至少大致適應于主隔框部分的 槽側邊和/或槽底部的輪廓線的空氣管線。通過與主隔框部分的輪廓的這種
緊密適配，其可以在管線截面面積和隔框寬度及高度之間達到良好的折 中。在隔框中，需要一定的最小管線尺寸以保證足夠的流量，而這當然并 非一定產(chǎn)生過大的隔框尺寸。通過使管線的截面形狀與主隔框部分的輪廓 線相適應可以最優(yōu)利用可用的槽形空間。
在主隔框部分的槽邊緣處方^更地設置有朝向相互遠離的緊固部分以將 隔框緊固到外蒙皮上。
主隔框部分可以包括底壁和接合到底壁的兩個相對的側壁，截面類似
于u形。當然也可以想到不同形狀的主隔框部分，例如大致v形，在這種 情況下沒有實際的底壁，槽底部由v形的尖部構成。 一般來說，在本發(fā)明
范圍內可以想到能提供槽形截面的任何截面形狀的主隔框部分。例如，除
了上述u形和v形截面形狀外，半圓形、梯形或者矩形截面形狀的主隔框
部分都是可以想到的。
可以在主隔框部分的至少其中一個壁面上形成至少一個邊界閉合的開 口。這類開口可以用于例如穿過空氣管線，而它們也可以作為隔框的槽形 空間的入口用于維修或測試。不用的開口可以用可拆卸的蓋封閉。


下面基于附圖詳細說明本發(fā)明，附圖中
圖l表示根據(jù)本發(fā)明的用于飛行器機身的結構構架的第一實施例， 圖2表示根據(jù)本發(fā)明的結構構架的第二實施例，以及 圖3表示根據(jù)本發(fā)明的結構構架的第三實施例。
具體實施例方式
圖1示出具有根據(jù)本發(fā)明第一實施例的結構構架的飛行器機身的局部 細節(jié)剖面透視圖?？傮w上由10表示的機身部分具有外蒙皮12、隔框14和 縱梁16。在圖1所示的各種情況下僅示出其中一個隔框14和縱梁16;可 以理解飛行器機身在各種情況下總共可以包括多個并排間隔布置的隔框 14和縱梁16。隔框14橫向于機身縱向延伸，而縱梁16沿機身縱向設置。 外蒙皮12、隔框14和縱梁16可以用例如鋁、鋁合金、碳纖維增強塑料材 料制造?？梢韵氲?，外蒙皮12可以用鋁基材料制造，而至少某些由隔框 14和縱梁16構成的加強撐桿可以由碳纖維增強塑料材料制成。至少隔框 14優(yōu)選由這類塑料材料制造。隔框14和縱梁16通過例如鉚接或焊接等未
示出的方式結合到外蒙皮12上。如本身公知的那樣，未詳細示出的夾具可 以將隔框14和縱梁16結合到一起。
至少一部分數(shù)量的隔框14是如圖l所示形式。不需要機身上所有的隔 框都是這種形式；可以想到一部分數(shù)量的隔框可以以不同形式構造。
圖1所示隔框14具有槽形的主隔框部分18,槽的開口部分朝向外蒙 皮12，槽的邊緣與外蒙皮12相鄰。M截面看，主隔框部分18形狀近似 U形，包括底壁20和與底壁20連接的兩個相對的側壁22。底壁20相對 較平，側壁22 9W目互向外呈弧形。分別從槽內部向外伸出的整體備^的 緊固部分24設置在側壁22的遠離底壁的端部，該緊固部分用于將隔框14 固定到外蒙皮12上。例如，將隔框14牢固地連接到外蒙皮12上的鉚釘可 以插入到該緊固部分24中。
可以讓所涉及的縱梁16穿過的孔24在各自情況下形成在隔框14的側 壁22上縱梁16穿過隔框14的位置處。根據(jù)圖1所示示例，縱梁16可以 由大致Z形截面的異型鋼帶構成；其高度遠小于隔框14的高度，從而在 縱梁16上方的隔框14的槽形空間中能留有足夠的設置空氣管線的自由空 間。這種空氣管線在圖1中形成為管線28,其橫截面形狀接近于主隔框部 分18的底壁20和側壁22的輪廓線。管線28可以置于縱梁16上；然而優(yōu) 選地，管線28和縱梁16不接觸，在這種情況下可以通過插入在管線28 和外蒙皮12之間的填充隔絕材料30保ii^目互不接觸。填充材料30的隔絕 特性至少包括隔熱特性；填充材料30優(yōu)選還具有隔音特性，其有助于保持 飛行器機搶內的低噪音水平。如果縱梁16例如由高傳熱性材料例如鋁或鋁 合金等制成，則管線28與縱梁16不接觸是特別有利的。在這種情況下， 建議防止縱梁16和管線28之間的冷橋,從而不影響管線28中運送的供應 空氣的適宜溫度。填充材料30可以用作管線28的支撐并確保在管線28 和縱梁16之間有足夠間隔。
如果隔框14由低傳熱性材料制成，特別是由碳纖維增強塑料材料制 成，則可以省去實現(xiàn)管線28與主隔框部分18的壁面隔熱的專門措施。因 此，在圖l的實施例中，在管線28和主隔框部分18的側壁22和底壁20 之間沒有填充材料30。根據(jù)該實施例，管線28可以直接抵住底壁20和/ 或側壁22,在這種情況下填充材料30可以保證一定的系統(tǒng)壓力，并且管 線截面形狀與主隔框部分18的輪廓線的這種接近可以保證管線28牢固定 位而基本不會在隔框14的槽形空間中晃動。作為可替代方式，或者另外地， 也可以設置將管線28固定到主隔框部分18的壁面上的緊固裝置?？梢韵?br> 到，例如將管線28膠粘到底壁20和/或側壁22上。
然而，如果不能保證飛行期間外部低溫不會通過外蒙皮12傳遞給隔框 14，則建議將填充材料30擴展到管線28和主隔框部分18的壁面20、 22 之間，使得管線28全部嵌入到填充材料30包圍之中。
管線28構成了飛行器空調系統(tǒng)的立管。這類立管4吏得調溫后的供應空 氣可以分布在橫向于機身縱向的平面內。例如，圖1所示管線28可以伸入 到飛行器機搶的上機槍區(qū)域并在那兒與 一個或多個機艙排氣口相連，通過 排氣口可以將供應空氣^機艙。可以理解不是所有的飛行器機身的槽形 隔框14都要用于容納空氣供給管線。還應理解，在隔框14的槽形空間中， 可以形成不止一條空氣供應管線，而可以形成兩條或更多的空氣供給管 線。為此，在圖l的改型中，可以在槽形空間中容納兩條或更多的這種空 氣供給管線來替代一條管線28。下面結合圖2解釋另一種用于形成一個或 多個空氣管線而省去獨立的管線的可替代方式。
側壁22彼此之間的間隔以及底壁20與外蒙皮12之間的間隔適合于管 線28形成的空氣供給管線的最小必需截面尺寸。管線28不能太小，否則 沿著管線28會產(chǎn)生過多壓力損失。出于聲學的考慮，管線28內輸送的空 氣的流速也不能太高。然而，另一方面，管線28必須能夠保證一定流量。 這些要求導致管線28得具有一定的最小截面尺寸。底壁20和側壁22之間 的槽形空間的大小必須相應地設計以使其中能夠容納期望截面面積的一 個或多個空氣供給管線。在這種情況下，對于給定的機身外部尺寸，需要 使隔框的寬度和隔框的高度之間最優(yōu)化，隔框的高度太高會減小機搶可用 空間，而隔框的寬度過寬會限制相鄰隔框之間安裝窗戶的可用空間。
朝向機艙內部的機身構架通過內罩32封閉，其下設置有隔絕材料結構 34，后者填充了罩32和外蒙皮12之間的空間。可以看到，在圖l的示例 中，類似于隔絕材料30的隔絕材料結構34至少保證隔熱，如果需要的話 還能隔音，其厚度在隔框14處減小，從而內罩32在隔框14的底壁20上 以較小的間隔延伸。如果從外蒙皮12通過隔框14向內罩32傳遞的低溫可 以通過使用低傳熱性材料顯著限制的話，則特別可以減小由例如絕熱泡沫 制成的這種隔絕材料結構34的厚度。如已經(jīng)提到過的那樣，為此隔框可以 整個由碳纖維增強塑料材料制成；也可以想到用更高傳熱性的材料制造隔 框14，而在至少局部設置低傳熱性涂層。這種涂層可以由例如碳纖維增強 塑料構成?？梢韵氲嚼缭诟艨?4的底壁20和至少部分側壁22的內側和 /或外側設置這種涂層。
由于如上文所述通過選擇適當?shù)牟牧蟻硐拗苹蚍乐购渫ㄟ^隔框14 傳遞到機搶內部，所以在隔框頂面即底壁20和內罩32之間相對較薄的隔 絕材料層就足以實現(xiàn)機槍整體的隔熱。其優(yōu)點是使得機身壁面的最大厚度 —一在圖1中用a表示一一保持相對較小，i^t機艙的可用空間也具有有 益效果。
在圖1中用36表示裝配到機身上的窗戶。
在圖2和圖3的實施例中，相同或等同的組件使用和圖l相同的附圖 標記，僅增加了一個小寫字母。除非下文另有指出，則上述聲明涉及這些 組件的解釋說明。
在圖2的變型中，隔框14a的槽形空間內形成有管線28a，其中該管 線與圖1的實施例不同，其不是由獨立的管線構成，而是由主隔框部分18a 的底壁20a和側壁22a以及邊界壁38a構成，邊界壁38a在兩個側壁22a 之間延伸，距外蒙皮12a—定間隔。在圖2的示例中，邊界壁38a是與主 隔框部分18a分開制造并且通過例如膠粘或焊接牢固地、緊緊地接合在側 壁22a上的一個部件?？梢韵氲竭區(qū) 38a可以與主隔框部分18a整體成 型，特別是如果隔框14a通過拉拔工藝制成的話。
如果在隔框14a的槽形空間內不是僅設置一個管線28a而是兩個或更 多的話，可以考慮引入進一步的邊界壁，其可以例如在底壁20a和邊界壁 38a之間延伸。
圖2還示出了形成在底壁20a上的開口 40a，其由蓋42a緊緊封閉。 空氣管線28a可以通過該開口 40a夠到，例如在維修或組裝時?？梢岳斫?， 能夠在底壁20a和/或一個或兩個側壁22a上i殳置多個開口 40a。這種開口 還可以用來將隔框14a的槽形空間內延伸的空氣管線28a連接到空調系統(tǒng) 的相鄰部件。例如，可以通過這類開口實現(xiàn)與機搶排氣口的連接，供應空 氣可通過該^L搶排氣口 t^Aj^搶。
在圖3的變型中，隔框14b包括大致V形截面的主隔框部分18b。在 這類隔框構造中，槽的底部形成在V形的尖部區(qū)域，在圖1和圖2的實施 例中設置的底壁在圖3情況下的隔框14b中不存在。
圖3還用虛線示出具有圓形橫截面的管線28b，其可以由主隔框部分 18b的側壁22b支撐。側壁22b之一上的開口 40b同樣由虛線示出。如果 合適地確定開口 40b的尺寸，其可以例如用于通過管線28b。也可以想到， 使與管線28b掩^的連接管穿過該開口 40b。
權利要求
1.一種用于飛行器機身的結構構架，包括外蒙皮(12)和多個橫向于機身縱向并排間隔延伸的隔框(14)，其特征在于至少一部分數(shù)量的隔框包括槽形截面的主隔框部分(18)，且槽的邊緣鄰近外蒙皮。
2.根據(jù)權利要求1所述的結構構架，其特征在于至少在一部分數(shù) 量的隔框(14)由槽形主隔框部分(18)構成的情況下，在主隔框部分 和外蒙皮(12)之間的空間內設置或形成有至少一個用于輸送供應空氣 的空氣管線(28)。
3.根據(jù)權利要求2所述的結構構架，其特征在于空氣管線由獨立 的管線(28)形成。
4.根據(jù)權利要求2所述的結構構架，其特征在于空氣管線(28a) 至少一部分由隔框(14a)限定。
5.根據(jù)權利要求2至4中任一項所述的結構構架，其特征在于在 外蒙皮(12)和空氣管線(28)之間設置有至少隔熱的材料結構(30)。
6.根據(jù)權利要求3或5所述的結構構架，其特征在于在隔框和空 氣管線之間設置有至少隔熱的材料結構。
7.根據(jù)權利要求3或5所述的結構構架，其特征在于空氣管線(28 ) 至少部分抵靠隔框(14)。
8.根據(jù)權利要求2至7中任一項所述的結構構架，其特征在于沿 機身縱向延伸的至少一個縱梁(16)穿過主隔框部分(18)的兩個槽側 邊上的孔(26)并且不接觸地橫跨空氣管線(28)。
9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的結構構架，其特征在于至少 主隔框部分(18)由纖維增強特別是碳纖維增強塑料材料制成，或者至 少在局部涂覆有這類塑料材料。
10.根據(jù)權利要求2至9中任一項所述結構構架，其特征在于空氣 管線(28)具有非囷的橫截面形狀。
11.根據(jù)權利要求3和5至10中任一項所述的結構構架，其特征 在于空氣管線(28)的橫截面至少大致適應于主隔框部分(18)的槽側 邊和/或槽底部的輪廓線。
12.根據(jù)前述權利要求任一項所述的結構構架，其特征在于在主隔 框部分(18)的槽邊緣處設置有朝向相互遠離的緊固部分(24)以將隔 框(14)緊固到外蒙皮(12)上。
13. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的結構構架，其特征在于主隔 框部分(18)包括底壁(20)和接合到底壁上的兩個相對的側壁(22)， 主隔框部分(18)的截面類似于U形。
14. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的結構構架，其特征在于在主 隔框部分(18a)的至少其中一個壁面(20a)上形成有至少一個邊界閉 合的開口 (40a)。
全文摘要
一種用于飛行器機身的結構構架(10)，包括外蒙皮(12)和多個橫向于機身縱向并排間隔延伸的隔框(14)。根據(jù)本發(fā)明，至少一部分數(shù)量的隔框包括槽形截面的主隔框部分(18)，且槽的邊緣鄰近外蒙皮(12)。在一優(yōu)選實施例中，主隔框部分(18)的槽形空間用于容納至少一個空氣供應管線，該管線可以由例如獨立的管線(28)形成。
文檔編號B64C1/06GK101374721SQ200780003156
公開日2009年2月25日 申請日期2007年1月5日 優(yōu)先權日2006年1月17日
發(fā)明者亨德里克·維爾威延 申請人:空中客車德國有限公司