專利名稱：飛機(jī)構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛機(jī)構(gòu)件，制造飛機(jī)構(gòu)件的方法，以及用于在飛機(jī)構(gòu)件 的主體與罩蓋之間傳遞載荷的連接件。該連接件例如可以為用于在機(jī)翼
蒙皮(wing skin)與翼肋之間傳遞載荷的翼腳。
背景技術(shù)：
WO 01/76943中描述了飛機(jī)翼肋的翼腳。翼腳具有一對(duì)凸緣，每個(gè) 凸緣具有在最終裝配孔的最終位置鉆出的一對(duì)導(dǎo)孔，用于固定機(jī)翼蒙皮。
在翼腳發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)承載翼腳失效從而全部的載荷被傳遞至鄰 近的翼腳。這會(huì)導(dǎo)致過大的載荷被傳遞至鄰近的翼腳，這會(huì)危及機(jī)翼的 結(jié)構(gòu)整體性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面提供一種制造飛機(jī)構(gòu)件的方法，該方法包括
設(shè)置一主體，該主體具有兩個(gè)以上成一條直線布置在其上的連接件， 每個(gè)連接件均具有從所述主體延伸的臂、位于該直線的第一側(cè)上的第一 凸緣以及位于該直線的第二側(cè)上的第二凸緣；以及
將單獨(dú)的連接件安裝至所述主體，該單獨(dú)的連接件具有從所述主體 延伸的臂、位于所述直線的第一側(cè)上的第一凸緣以及位于所述直線的第 二側(cè)上的第二凸緣。
本發(fā)明第一方面的方法使得單獨(dú)的連接件能成一條直線地靠近鄰近 的連接器安裝，同時(shí)減少裂縫在它們之間傳播的機(jī)會(huì)。當(dāng)單獨(dú)的連接件 失效時(shí)，通過將凸緣定位在所述直線的相對(duì)側(cè)上，載荷將以對(duì)稱方式被 傳遞至其余連接件。
本發(fā)明的第二方面提供一種飛機(jī)構(gòu)件，該飛機(jī)構(gòu)件包括主體；和成一條直線布置在所述主體上的一系列連接件，每個(gè)連接件均具有從所 述主體延伸的臂、位于所述直線的第一側(cè)上的第一凸緣以及位于所述直 線的第二側(cè)上的第二凸緣；其中至少一個(gè)所述連接件是已安裝在所述主 體上的單獨(dú)的連接件。
所述構(gòu)件能通過焊接，或者更優(yōu)選地通過使緊固元件(諸如螺栓) 穿過連接件的凸緣并穿過罩蓋而緊固于該罩蓋上。該罩蓋通常為具有空 氣動(dòng)力學(xué)外表面的元件，例如機(jī)身蒙皮或機(jī)翼蒙皮。通常，所述罩蓋具 有支撐多個(gè)加強(qiáng)筋的內(nèi)表面，每個(gè)加強(qiáng)筋被接收在一對(duì)所述連接件之間 的通道內(nèi)。所述連接件和罩蓋可由不同的材料形成，例如分別由金屬和 合成物形成。
通常，當(dāng)從所述直線的一側(cè)看時(shí)，所述單獨(dú)的連接件的臂疊置在相 鄰連接件的臂上。這使得結(jié)構(gòu)緊湊，并使得所述單獨(dú)的連接件的臂和/或 所述相鄰連接件的臂具有加強(qiáng)部分，當(dāng)從所述直線的一側(cè)看時(shí)，該加強(qiáng) 部分疊置在其他臂上。優(yōu)選的是，該加強(qiáng)部分具有成角度的邊緣，以提 高其抗彎剛度。
通常，所述單獨(dú)的連接件的臂具有鄰近所述主體的相對(duì)較寬的基部 以及承載所述凸緣的相對(duì)較窄的遠(yuǎn)端。這也增大了所述臂的抗彎剛度。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述飛機(jī)構(gòu)件包括翼肋，且所述連接件包括翼 腳。但是，本發(fā)明可應(yīng)用于其他飛機(jī)構(gòu)件，例如機(jī)身構(gòu)件。
通常，每個(gè)凸緣具有一個(gè)或多個(gè)用于接收緊固元件的緊固孔。在下 述優(yōu)選實(shí)施方式中，所述單獨(dú)的連接件的凸緣以及相鄰連接件(緊鄰所 述單獨(dú)連接件)的凸緣具有比所述直線上的其他連接件更少的孔。
通常，至少一個(gè)連接件與所述主體一體形成。
諸如脊部的加強(qiáng)筋可沿著所述主體在所述連接件的附近延伸。在這 種情況下，所述單獨(dú)的連接件通常在所述加強(qiáng)筋的遠(yuǎn)側(cè)被固定至所述主 體。
本發(fā)明的第三方面提供一種用于在飛機(jī)構(gòu)件的主體和罩蓋之間傳遞 載荷的連接件，所述罩蓋具有空氣動(dòng)力學(xué)外表面，所述連接件包括
用于將該連接件固定至所述飛機(jī)構(gòu)件的主體上的板；該板具有位于該連接件的第一側(cè)上的第一表面、位于該連接件的第二側(cè)上的第二表面 以及位于第一表面和第二表面之間的邊緣； 從所述板的所述邊緣延伸的臂；
在所述連接件的第一側(cè)上由所述臂承載的第一凸緣；以及 在所述連接件的第二側(cè)上由所述臂承載的第二凸緣； 其中所述臂具有鄰近所述板的所述邊緣的較寬基部以及承載所述凸 緣的較窄遠(yuǎn)端。
所述連接件的對(duì)稱結(jié)構(gòu)使其適用于根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法。 所述板可被焊接到所述主體上，但是更優(yōu)選的是，所述板具有兩個(gè) 或多個(gè)用于接收緊固元件(例如螺栓)的緊固孔。


下面將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式，圖中
圖l是飛機(jī)的平面圖2是翼肋的已加工面的一部分的視圖3是翼肋的相對(duì)面的一部分的放大視圖4表示單獨(dú)的螺栓連接部分；
圖5是翼肋的已加工面的一部分的放大視圖，去除了螺栓連接部分； 圖6是完整的翼肋和機(jī)翼蒙皮的視圖；以及
圖7是翼肋和機(jī)翼蒙皮的放大視圖，詳細(xì)地示出了二分式翼腳。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了具有機(jī)身2和一對(duì)機(jī)翼的飛機(jī)1，該對(duì)機(jī)翼均具有翼尖3。 每個(gè)機(jī)翼具有安裝于機(jī)身上并沿翼展方向延伸的一對(duì)梁(未示出)。24個(gè) 肋(未示出)沿翼弦方向延伸。襟翼4安裝在每個(gè)機(jī)翼的尾緣處。襟翼 由四個(gè)襟翼附件(未示出)承載，每個(gè)襟翼附件被固定于相應(yīng)的肋上。 每個(gè)機(jī)翼承載一對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)5，且每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)通過支撐結(jié)構(gòu)(未示出)與相 應(yīng)的肋連接。
圖2示出了其中一個(gè)肋IO的已加工面，省去了肋的前緣和尾緣。肋10由鋁坯加工而成以形成多個(gè)垂直加強(qiáng)筋11、下弦桿脊部12和上弦桿 脊部13、以及水平的加強(qiáng)筋14。形成燃料系統(tǒng)孔15以容納燃料系統(tǒng)管。 在內(nèi)肋輻(intra-rib web)中形成孔16以減少肋的重量。襟翼軌道附 件形成有垂直加強(qiáng)筋18。
肋10的上緣和下緣均承載有一系列一體式翼腳19，這些翼腳沿著 肋成一條直線布置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，肋的上緣還承載有二 分式翼腳20，其與一體式翼腳布置成一條直線。翼腳19和20在肋的主 體和機(jī)翼蒙皮之間傳遞載荷。
圖3詳細(xì)示出了二分式翼腳20和相鄰的一體式翼腳19。圖3示出 了肋的與圖2所示一側(cè)相對(duì)的一側(cè)。圖3還示出了肋10的安裝于前梁(未 示出)上的前緣21。
一體式翼腳19由與肋的其余部分相同的鋁件制成，并包括從肋的上 緣延伸的臂22、在肋的第一側(cè)上由該臂承載的第一凸緣23a，和在肋的 第二側(cè)上由該臂承載的第二凸緣23b。凸緣23a、 23b在一端形成有一對(duì) 螺栓孔24a、 24b且在另一端形成有一對(duì)螺栓孔25a、 25b。 一體式翼腳 19通過一對(duì)U形通道26與相鄰的翼腳分開。因此，當(dāng)從肋的左手側(cè)或右 手側(cè)看時(shí)，翼腳呈堞形外觀。
二分式翼腳20包括圖4中詳細(xì)示出的單獨(dú)的螺栓連接部分30，以 及圖5中詳細(xì)示出的一體形成的部分40。
參照?qǐng)D4，螺栓連接部分30包括具有10個(gè)螺栓孔32的垂直板31。 如圖3所示，板31形成有凹槽33，以提供用于孔16的間隙。板31通過 穿過肋中的螺栓孔34 (圖5中示出的螺栓孔34)的螺栓(未示出)而緊 固于肋10。
臂35從板31的上緣延伸。當(dāng)從側(cè)面看時(shí)，臂35具有鄰近板31的 相對(duì)較寬的基部、相對(duì)較窄的遠(yuǎn)端、垂直邊緣36和帶有成角度邊緣37 的三角形加強(qiáng)部分。臂35的遠(yuǎn)端承載板的第一側(cè)的第一凸緣38a以及板 的相對(duì)側(cè)上的第二凸緣38b。凸緣38a、 38b分別具有螺栓孔39a、 39b。
圖5中示出的一體形成的部分40由與肋的其余部分相同的鋁件加工 而成，并包括從肋的上緣延伸的伸出臂41。臂41承載肋的第一側(cè)的第一凸緣42a和肋的相對(duì)側(cè)的第二凸緣42b。凸緣42a、 42b分別具有螺栓孔 43a、 43b。臂41具有垂直邊緣44和帶有成角度邊緣45的加強(qiáng)部分。
圖6是表示安裝于機(jī)翼蒙皮50的肋10的視圖。機(jī)翼蒙皮50具有形 成機(jī)翼的空氣動(dòng)力學(xué)外表面的外表面(在圖6中不可見)和內(nèi)表面51， 該內(nèi)表面承載沿機(jī)翼順翼展方向分布的一系列縱梁?？v梁的截面為T形， 且T形的直立部52延伸進(jìn)入機(jī)翼的內(nèi)部并位于兩個(gè)翼腳之間的U形通道 26中，并且T形的臂53平行于蒙皮50的內(nèi)表面51設(shè)置。圖7詳細(xì)示出 了二分式翼腳和兩個(gè)相鄰的縱梁。如圖7所示，縱梁臂53在肋之間具有 平行的側(cè)面，但是隨著接近肋而向外呈錐形從而形成寬部54。螺栓(未 示出)穿過翼腳、板55、縱梁臂53的寬部54和蒙皮50。在示出的實(shí)施 方式中，機(jī)翼蒙皮50由合成材料(例如碳纖維增強(qiáng)塑料)形成。類似地， 縱梁由諸如碳纖維增強(qiáng)塑料的合成材料形成。
參照?qǐng)D6，肋的前緣21和尾緣60分別安裝于前梁和尾梁(未示出) 上。襟翼軌道附件70通過穿過螺栓孔71的螺栓(未示出)而螺栓連接 在肋上。 一對(duì)突耳(未示出)在一側(cè)被螺栓連接于襟翼軌道附件17，另 一側(cè)被螺栓連接于襟翼軌道附件70。襟翼的重量通過突耳傳遞至襟翼軌 道附件17、 70。如從圖6的視圖中可以理解的，在襟翼軌道附件17、 70 與安裝于肋的前緣21上的梁之間只有四個(gè)翼腳。這些翼腳，尤其是在梁 之前的最后一個(gè)翼腳，承載高載荷。當(dāng)其中一個(gè)翼腳發(fā)生故障時(shí)，載荷 被傳遞至相鄰的翼腳。在襟翼軌道附件與安裝于肋的前緣21上的梁之間 的區(qū)域中，如果整個(gè)翼腳(也就是說，承載四個(gè)螺栓的翼腳)失效，則 這些被傳遞的載荷可能過大。這個(gè)問題在合成機(jī)翼的情況下尤為突出， 因?yàn)楹铣傻臋C(jī)翼蒙皮與傳統(tǒng)的鋁制機(jī)翼蒙皮相比通常具有較低的支承強(qiáng) 度，且因此載荷集中于機(jī)翼蒙皮的隔離部分中，這會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)問題。為 了解決這個(gè)問題，如下面將要描述的一樣，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，二分式翼腳 20設(shè)計(jì)成僅導(dǎo)致?lián)p失兩個(gè)螺栓，而不是四個(gè)。
為此，當(dāng)水平的裂縫傳播經(jīng)過一體式翼腳19的臂22時(shí)，整個(gè)翼腳 19將失效。然而，裂縫至相鄰翼腳的傳播將會(huì)被U形通道26阻止(參見 圖3)。相反，在二分式翼腳20的情況下，經(jīng)過單獨(dú)的螺栓連接部分30的臂35的水平裂縫不會(huì)傳播經(jīng)過至相鄰部分40的臂41，反之亦然。這 是因?yàn)楸?5、 41之間在上弦桿13上方?jīng)]有連接(雖然臂在這個(gè)區(qū)域中 確實(shí)相互接合)。結(jié)果，部分30的失效將導(dǎo)致部分40失效，反之亦然。 這使得可接受的載荷作用于翼腳的完整部分的其余兩個(gè)螺栓以及相鄰連 接件的螺栓上。
將部分30形成為單獨(dú)的連接件(而不將其形成為與相鄰的連接件 40成一體)使其能靠近連接件40而安裝于肋的主體上，同時(shí)減少或消除 了裂縫在它們之間傳播的可能性。
二分式翼腳20被設(shè)計(jì)成以對(duì)稱方式失效。也就是說，如果部分30 或者部分40失效，則其余部分具有相對(duì)于肋的前后軸線對(duì)稱布置的兩個(gè) 螺栓。這與可選的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)不同，在非對(duì)稱結(jié)構(gòu)中，肋的一側(cè)的兩個(gè) 螺栓由螺栓連接部分承載，而肋的另一側(cè)的兩個(gè)螺栓由一體形成的部分 承載。在該可選的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)中， 一個(gè)部分的失效將導(dǎo)致其余的螺栓僅 位于肋的一側(cè)。該偏心會(huì)產(chǎn)生繞肋的力矩，從而導(dǎo)致沿合成的機(jī)翼蒙皮 產(chǎn)生沿翼展方向的載荷，該載荷超過機(jī)翼蒙皮的支承強(qiáng)度。相反，在二 分式翼腳20的情況下， 一個(gè)部分的失效將導(dǎo)致其余的承載螺栓位于成一 條直線的翼腳的兩側(cè)并因此產(chǎn)生對(duì)稱作用的載荷，該載荷雖然增大但繞 肋產(chǎn)生很小的力矩或不產(chǎn)生力矩。
與合成的機(jī)翼蒙皮相關(guān)的另一問題在于，安裝這些機(jī)翼蒙皮的鋁制 翼腳與該合成的機(jī)翼蒙皮具有不同的熱膨脹系數(shù)。這導(dǎo)致差異膨脹，該 差異膨脹會(huì)對(duì)接頭處施加額外的載荷。二分式翼腳20的對(duì)稱特性意味著， 這樣的載荷在發(fā)生失效的情況下不僅均勻分布在成一條直線的翼腳的兩 側(cè)，而且還減少了沿翼弦方向的差異熱膨脹的大小，因?yàn)橥咕?8、 42以 間隙61分開(圖7中最清楚地示出)并具有比一體的凸緣23a、 23b沿 翼弦方向測(cè)得的尺寸更小的尺寸。
圖7示出了臂41的三角形加強(qiáng)部分(具有成角度邊緣45)，并示出 了當(dāng)從肋的己加工側(cè)看時(shí)加強(qiáng)部分如何疊置在相鄰臂35上。加強(qiáng)部分增 大了臂41的抗彎剛度，且疊置使得結(jié)構(gòu)緊湊。同樣，臂35的加強(qiáng)部分 疊置在其他臂41上，如圖3中最清楚地示出。加強(qiáng)部分的三角形狀以相對(duì)較低的重量賦予了高抗彎剛度。
雖然上面參照一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是應(yīng)明白 在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍內(nèi)可以作出各種變化或改進(jìn)。
權(quán)利要求
1、一種制造飛機(jī)構(gòu)件的方法，該方法包括設(shè)置一主體，該主體具有兩個(gè)以上成一條直線布置在其上的連接件，每個(gè)連接件均具有從所述主體延伸的臂、位于該直線的第一側(cè)上的第一凸緣以及位于該直線的第二側(cè)上的第二凸緣；以及將單獨(dú)的連接件安裝至所述主體，該單獨(dú)的連接件具有從所述主體延伸的臂、位于所述直線的第一側(cè)上的第一凸緣以及位于所述直線的第二側(cè)上的第二凸緣。
2、 一種制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括 利用權(quán)利要求1所述的方法制造飛機(jī)構(gòu)件；以及 通過使緊固元件穿過所述連接件的凸緣并穿過罩蓋，而將該構(gòu)件緊固于該罩蓋上，所述罩蓋具有空氣動(dòng)力學(xué)外表面。
3、 一種飛機(jī)構(gòu)件，該飛機(jī)構(gòu)件包括主體；和成一條直線布置在所 述主體上的一系列連接件，每個(gè)連接件均具有從所述主體延伸的臂、位 于所述直線的第一側(cè)上的第一凸緣以及位于所述直線的第二側(cè)上的第二 凸緣；其中至少一個(gè)所述連接件是已安裝在所述主體上的單獨(dú)的連接件。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的構(gòu)件，其中在從所述直線的一側(cè)看時(shí)所述 單獨(dú)的連接件的臂疊置在相鄰一個(gè)所述連接件的臂上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的構(gòu)件，其中所述單獨(dú)的連接件的臂和/或 相鄰一個(gè)所述連接件的臂具有加強(qiáng)部分，當(dāng)從所述直線的一側(cè)看時(shí)，該 加強(qiáng)部分疊置在其他臂上
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的構(gòu)件，其中所述加強(qiáng)部分具有成角度的邊緣。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其中所述單獨(dú)的連接 件的臂具有鄰近所述主體的相對(duì)較寬的基部以及承載所述凸緣的相對(duì)較窄的遠(yuǎn)端。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其中所述飛機(jī)構(gòu)件包 括翼肋，且所述連接件包括翼腳。
9、 根據(jù)權(quán)利要求3至8中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其中每個(gè)凸緣具有一 個(gè)或多個(gè)用于接收緊固元件的緊固孔。
10、 根據(jù)權(quán)利要求3至9中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其中所述單獨(dú)的連 接件通過兩個(gè)以上的緊固件固定于所述主體上，每個(gè)緊固件穿過所述單 獨(dú)的連接件和所述主體。
11、 根據(jù)權(quán)利要求3至10中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其中至少一個(gè)所述連接件與所述主體形成為一體。
12、 根據(jù)權(quán)利要求3至11中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，該構(gòu)件還包括沿所 述主體鄰近所述連接件延伸的加強(qiáng)筋。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的構(gòu)件，其中所述單獨(dú)的連接件在所述加 強(qiáng)筋的遠(yuǎn)側(cè)被固定于所述主體上。
14、 一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)，該飛機(jī)結(jié)構(gòu)包括根據(jù)權(quán)利要求3至13中任一項(xiàng) 所述的構(gòu)件；以及固定于所述連接件上的罩蓋，該罩蓋具有空氣動(dòng)力學(xué) 夕卜表面。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)，其中所述罩蓋具有承載多個(gè)加強(qiáng)筋的內(nèi)表面，每個(gè)加強(qiáng)筋被接收在一對(duì)所述連接件之間的通道內(nèi)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的結(jié)構(gòu)，其中所述連接件和罩蓋由不同材料形成。
17、 一種用于在飛機(jī)構(gòu)件的主體和罩蓋之間傳遞載荷的連接件，所 述罩蓋具有空氣動(dòng)力學(xué)外表面，該連接件包括用于將該連接件固定至所述飛機(jī)構(gòu)件的主體上的板；該板具有位于 該連接件的第一側(cè)上的第一表面、位于該連接件的第二側(cè)上的第二表面 以及位于第一表面和第二表面之間的邊緣；從所述板的所述邊緣延伸的臂；在所述連接件的第一側(cè)上由所述臂承載的第一凸緣；以及 在所述連接件的第二側(cè)上由所述臂承載的第二凸緣； 其中所述臂具有鄰近所述板的所述邊緣的較寬基部以及承載所述凸 緣的較窄遠(yuǎn)端。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的連接件，其中所述板具有兩個(gè)以上用于 接收緊固元件的緊固孔。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的連接件，其中所述臂具有帶成角 度的邊緣的加強(qiáng)部分。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17至19所述的連接件，其中各個(gè)凸緣均具有一 個(gè)或多個(gè)用于接收緊固元件的緊固孔。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的連接件，其中各個(gè)凸緣均僅具有一個(gè)緊 固孔。
全文摘要
一種制造諸如翼肋的飛機(jī)構(gòu)件的方法。該方法包括設(shè)置一主體，該主體具有兩個(gè)以上成一條直線布置在其上的連接件(19，20)，每個(gè)連接件均具有從主體延伸的臂(35，41)、位于所述直線的第一側(cè)上的第一凸緣(23a)以及位于所述直線的第二側(cè)上的第二凸緣(23b)；以及將單獨(dú)的連接件(30)安裝于主體上，該單獨(dú)的連接件具有從主體延伸的臂(35)、位于所述直線的第一側(cè)上的第一凸緣以及位于所述直線的第二側(cè)上的第二凸緣。
文檔編號(hào)B64C1/12GK101410292SQ200780011421
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者安德魯·羅伯特·芒迪 申請(qǐng)人:空中客車英國(guó)有限公司