飞行器结构 |
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| 申请号 | CN201280053904.X | 申请日 | 2012-08-07 | 公开(公告)号 | CN103917450B | 公开(公告)日 | 2017-10-24 |
| 申请人 | 空中客车营运有限公司; | 发明人 | 大卫·泰伊; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种包括结构部件(130、230)和用于加强结构部件的一组加强带板(140、240)的 飞行器 结构，其中，该组加强带板包括：具有内表面和外表面的第一加强带板(141、241)，其中内表面附接至结构部件的第一表面使得第一加强带板沿着结构部件(130、230)纵向地延伸；具有内表面和外表面的第二加强带板(142、242)，其中内表面附接至第一加强带板的外表面使得第二加强带板沿着第一加强带板纵向地延伸。本发明还提供一种飞行器，一种加强飞行器结构的方法以及一种检查飞行器结构的方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种飞行器结构，包括： |
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| 说明书全文 | 飞行器结构技术领域[0001] 本发明涉及飞行器结构的领域。更加特别地但不排他地，本发明涉及包括结构部件和用于加强结构部件的至少一个加强带板的飞行器结构。本发明还涉及例如在结构修复期间或将附加的部件改装至结构期间加强飞行器结构的方法。本发明还涉及检查飞行器结构的方法。 背景技术[0002] 有时期望将附加的部件改装至现有的飞行器结构。例如，可以将诸如小翼之类的翼尖装置改装至现有的飞行器机翼。作为改装过程的一部分，飞行器结构需要加强。这是由于飞行器的结构原本未设计成包括附加部件。在翼尖装置的示例中，翼盒结构需要加强。有时作为修复过程的一部分也需要对现有飞行器结构进行加强。 [0003] 通常的翼盒结构包括：上盖和下盖，其包括蒙皮和在翼展方向延伸的桁条；以及沿翼盒结构在翼展方向延伸的前翼梁和后翼梁。翼盒结构还包括在蒙皮之间弦向地横跨翼盒结构延伸的翼肋。翼肋设置有用以允许桁条穿过的鼠洞(mouseholes)。下盖允许通过检修孔进入翼盒结构内部以允许检查翼盒结构内部。与检修孔相邻的桁条称为检修孔边界桁条。 [0004] 当将翼尖装置改装到机翼的外侧端部时，翼盒结构很可能需要加强，包括加强检修孔边界桁条。然而，由于桁条必须穿过鼠洞，因此没有太多空间进行加强，该空间必须是连续的。因此，桁条通常由高强度钢制成的加强带板进行加强，使得对于相同的负荷，这种带板比由铝合金制成的带板更小。 [0005] 图1中示出了具有加强的检修孔边界桁条的、现有技术飞行器外侧翼盒结构的一部分的侧视截面图。 [0006] 翼盒结构包括具有检修孔边界桁条30的下盖结构10，该检修孔边界桁条30从盖结构10向上延伸并且在翼盒结构的翼展纵向方向上延伸。具有鼠洞21的翼肋20在翼盒结构的弦向方向上延伸，该鼠洞21用于允许桁条30纵向地穿过翼肋20。桁条30包括从盖结构10向内延伸的腹板部31、和从腹板31的远端沿两个弦向方向延伸以提供弦向延伸的凸缘32的端部。加强带板40附接至桁条30的腹板部31的一侧并且沿桁条30纵向地延伸。加强带板40由高强度钢制成。 [0007] 然而，高强度钢与其它材料相比具有低的韧性。因此，高强度钢的耐裂纹扩展性较低。这意味着与其它韧性更强的材料相比，该材料中的小缺陷可能在更短的时限内发展成裂纹。这可能导致用以检查加强带板中的缺陷和裂纹的维护频率更高。每次维护操作都会造成飞行器的停工期并使运行该飞行器的航空公司花费资金。 [0008] 另外，重要的是改装或修理过程尽可能快以使飞行器的停工期最短。 [0009] 本发明寻求减轻上述问题。替代性地或另外地，本发明寻求提供一种改进的飞行器结构，尤其是例如在修理或改装过程期间进行加强之后，其不易发生裂纹扩展。 发明内容[0010] 根据第一方面，本发明提供一种飞行器结构，其包括结构部件和用于加强结构部件的一组加强带板，其中，该组加强带板包括：具有内表面和外表面的第一加强带板，其中，内表面附接至结构部件的第一表面使得第一加强带板沿着结构部件纵向地延伸；以及具有内表面和外表面的第二加强带板，其中，内表面附接至第一加强带板的外表面使得第二加强带板沿着第一加强带板纵向地延伸。在结构部件上设置多于一个加强带板提供了飞行器更大的冗余度。在一个加强带板上的裂纹不能扩展至第二加强带板，从而尽可能减少与单个裂纹相关的强度损失。这使得减轻了操作者的维护负担。 [0011] 加强带板彼此单独地形成并且与结构部件单独地形成。然后将第一加强带板附接至结构部件，第二加强带板附接至第一加强带板。 [0012] 术语“带板”用以指代平齐地贴靠在基本平坦的表面上的相对薄的、基本上平坦的、板状的部件。 [0013] 优选地，在加强带板的至少一部分长度上，第一加强带板的、在第一加强带板的顶部与底部之间的(沿着结构部件的)高度大于第二加强带板的、在第二加强带板的顶部与底部之间的(沿着结构部件的)高度。这允许在检查期间观察到第一(内)加强带板的一部分。换言之，第二(外)加强带板不覆盖整个第一(内)加强带板。这允许注意到第一(内)加强带板上的裂纹和缺陷。 [0014] 优选地，第一加强带板的高度为第二加强带板的高度的大约115％到125％。更加优选地，第一加强带板的高度为第二加强带板的高度的大约120％。这允许在检查期间观察到第一(内)加强带板的相当大的部分。 [0015] 优选地，在加强带板的至少一部分长度上，第二加强带板的、在第二加强带板的内表面与外表面之间的(基本上垂直于结构部件的平面的)平均厚度大于第一加强带板的、在第一加强带板的内表面与外表面之间的(基本上垂直于结构部件的平面的)平均厚度。更加优选地，第一加强带板的厚度沿着其高度变化。更优选地，第一加强带板的顶部部分和/或底部部分比第一加强带板的中间部分薄。 [0016] 优选地，第二加强带板的厚度沿着其高度恒定。 [0017] 优选地，第二加强带板的平均厚度为第一加强带板的平均厚度的大约115％到125％。更加优选地，第二加强带板的平均厚度为第一加强带板的平均厚度的大约120％。 [0018] 优选地，加强带板的至少一部分长度为加强带板的整个长度。这允许在检查期间可沿着其整个长度观察第一(内)带板。 [0019] 优选地，加强带板的高度和平均厚度使得第一加强带板和第二加强带板的截面面积基本相同。这使得第一加强带板和第二加强带板具有相同的负载能力并且因此没有不足或过大的带板冗余。 [0020] 优选地，结构部件具有与其第一表面相反的第二表面，并且其中，以将第一组加强带板附接至结构部件的第一表面相似的方式将第二组加强带板附接至结构部件的第二表面。这允许结构部件上设置有四个加强带板。这给予了飞行器结构更大的冗余量。 [0021] 优选地，结构部件是桁条。 [0022] 优选地，飞行器结构还包括附接有桁条的蒙皮部件，并且其中，桁条的第一表面为从蒙皮部件的内表面向内延伸的表面。这允许在不增加桁条从蒙皮向内延伸的距离的情况下将加强带板设置在桁条的表面上。换言之，加强带板有效地增加了向内延伸的表面的厚度而未增加其长度。特别地，应当注意的是桁条通常在桁条的远端具有增大部(具有更大的厚度)。因此，实际上，加强带板不增加桁条总体上的最大厚度。 [0023] 优选地，飞行器结构还包括横跨桁条延伸的翼肋，其中，翼肋设置有用于使桁条穿过的孔，并且其中，加强带板也穿过该孔。 [0024] 更加优选地，飞行器结构是翼盒结构，并且其中，翼尖装置装配至翼盒结构，并且其中，加强带板定位成朝向至少一个桁条的外侧端部以提供桁条的加强。 [0025] 根据第一方面，本发明还提供一种包括上述飞行器结构的飞行器。优选地，飞行器是商用运输飞行器。飞行器的尺寸优选地等同于设计为承载大于75名乘客、并且更优选地大于100名乘客的飞行器。 [0026] 根据本发明的第二方面，还提供了一种加强飞行器结构的方法，方法包括下列步骤：将第一加强带板附接至飞行器结构的结构部件，其中第一加强带板的内表面附接至结构部件的第一表面使得第一加强带板沿着结构部件纵向延伸；将第二加强带板附接至第一加强带板，其中，第二加强带板的内表面附接至第一加强带板的外表面，使得第二加强带板沿着第一加强带板纵向延伸。 [0027] 优选地，在加强带板的至少一部分长度上，第一加强带板的、在第一加强带板的顶部与底部之间的高度大于第二加强带板的、在第二加强带板的顶部与底部之间的高度。 [0028] 优选地，该方法实施为飞行器结构的修理过程的一部分或者为将其它部件改装至飞行器结构的过程的一部分。这允许在实施修理过程或改装过程的同时，使飞行器结构遭受裂纹扩展的弱点最小化和/或使所需的维护频率最小化。 [0029] 更加优选地，方法包括以下步骤：将翼尖装置装配至飞行器的机翼结构，和将第一加强带板和第二加强带板附接至机翼结构的桁条用以加强机翼结构。 [0030] 优选地，方法还包括以下步骤：以将第一组加强带板附接至结构部件的第一表面相似的方式，将第二组加强带板附接至结构部件的相反的第二表面。 [0031] 根据本发明的第三方面，还提供了一种检查飞行器结构的方法，飞行器结构包括结构部件和一组至少两个加强带板，第一加强带板沿着结构部件纵向延伸，第二加强带板沿着第一加强带板纵向延伸，方法包括下列步骤：检查第二加强带板，和检查第一加强带板的未被第二加强带板覆盖的部分。这使得在检查期间无需移开第二(外)带板就能观察到第一(内)带板。 [0033] 下面将仅以示例的方式参照示意附图来描述本发明的实施方式，在这些附图中： [0034] 图1示出了具有加强带板的现有技术桁条的侧视截面图； [0035] 图2示出了根据本发明的第一实施方式的具有两个加强带板的桁条的侧视截面图；以及 [0036] 图3示出了根据本发明的第二实施方式的具有四个加强带板的桁条的侧视截面图。 具体实施方式[0037] 图2示出了根据本发明的第一实施方式的、具有加强的检修孔边界桁条的飞行器外侧翼盒结构的一部分的侧视截面图。 [0038] 翼盒结构包括具有检修孔边界桁条130的下盖结构110，检修孔边界桁条130从盖结构110向上延伸并且在翼盒结构的翼展纵向方向上延伸。具有鼠洞121的翼肋120在翼盒结构的弦向方向上延伸，该鼠洞121用于允许桁条130纵向地穿过翼肋120。桁条130包括从盖结构110向上延伸的腹板部131、以及从腹板部131沿两个弦向方向延伸以提供弦向的凸缘132的端部。 [0039] 一组加强带板140附接至桁条130的腹板部131的一侧。该组加强带板包括附接至腹板部131的一侧并且沿桁条130纵向延伸的第一加强带板141。第一加强带板141具有厚度恒定的中间部分141b。第一加强带板141具有在第一加强带板的内表面上渐缩成点的顶部部分和底部部分141a。这允许第一加强带板141抵靠桁条130的腹板部131的侧面装配，从而能够实现腹板部131与盖结构110之间和腹板部131与弦向凸缘132之间的圆角。第一加强带板141的外表面为基本上平坦的。第二加强带板142附接至第一加强带板141的外表面并且沿第一加强带板141纵向延伸。第二加强带板142具有恒定厚度。第二加强带板142的顶部与第一加强带板141的顶部处于相同的高度。然而，第二加强带板142的底部高于第一加强带板141的底部。因此，第一加强带板141的下部被第二加强带板142露出。 [0040] 第一加强带板141和第二加强带板142都由高强度钢制成。为了提供相同的负荷承载能力，带板141、带板142的截面面积相同。由于第一加强带板141的高度大于第二加强带板142(超过大约20％)，因此第二加强带板142的厚度大于第一加强带板141的平均厚度(超过大约20％)。 [0041] 带板141、带板142设计为具有这样的截面面积：其允许其中一个带板已经发展出扩展成裂纹的缺陷并且因此该带板具有强度损失，而直到下一次检查之前，总体部段仍具有足够的剩余强度以承受足够的负荷。 [0042] 图3示出了根据本发明的第二实施方式的、具有加强的检修孔边界桁条的飞行器外侧翼盒结构的一部分的侧视截面图。 [0043] 翼盒结构包括具有检修孔边界桁条230的下盖结构210，检修孔边界桁条230从盖结构210向上延伸并且在翼盒结构的翼展纵向方向上延伸。具有鼠洞221的翼肋220在翼盒结构的弦向方向上延伸，该鼠洞221用于允许桁条230纵向地穿过翼肋220。桁条230包括从盖结构210向上延伸的腹板部231、和从腹板部231在两个弦向方向上延伸以提供弦向的凸缘232的端部。 [0044] 第一组加强带板240附接至桁条230的腹板部231的一侧。该第一组加强带板包括附接至腹板部131的一侧并且沿桁条230纵向延伸的第一加强带板241。第一加强带板241具有恒定厚度的中间部分241b。第一加强带板241具有在第一加强带板的内表面上渐缩的顶部部分和底部部分241a。这允许第一加强带板241抵靠腹板部231的侧面装配，从而能够实现腹板部231与盖结构210之间和腹板部231与弦向凸缘232之间的圆角。第一加强带板241的外表面为基本上平坦的。第二加强带板242附接至第一加强带板241的外表面并且沿第一加强带板241纵向延伸。第二加强带板242具有恒定厚度。第二加强带板242的顶部与第一加强带板241的顶部处于相同的高度。然而，第二加强带板242的底部高于第一加强带板241的底部。因此，第一加强带板241的下部被第二加强带板242露出。 [0045] 第一加强带板241和第二加强带板242都由高强度钢制成。为了提供相同的负荷承载能力，带板241、带板242的截面面积相同。由于第一加强带板241的高度大于第二加强带板242(超过大约20％)，因此第二加强带板242的厚度大于第一加强带板241的平均厚度(超过大约20％)。 [0046] 在桁条230的腹板部232的另一相反侧还设置有第二组加强带板250。第二组加强带板250与第一组加强带板240相似。以相同的方式，第二组中的第一加强带板251的下部被第二组中的第二加强带板252露出。 [0047] 带板241、242、251、252设计为具有这样的截面面积：其允许其中一个带板具有扩展成裂纹的缺陷并且因此该带板具有强度损失，而直到下一次检查之前，总体部段仍具有足够的剩余强度以承受足够的负荷。 [0048] 在修复过程或改装过程期间，翼盒结构的桁条可通过将第一和第二加强带板141、142、241、242、251、252附接至桁条130、230而加强。 [0049] 在检查期间，所有第一加强带板141、241、251的下部可通过盖110、210中的检修孔被观察并检查，而无需移开第二加强带板142、242、252。这意味着可无需拆解就能够检查在第一加强带板141、241、251和第二加强带板142、242、252中的裂纹和缺陷。 [0050] 尽管已经参照特定的实施方式对本发明进行了描述和说明，但是本领域的普通技术人员应当理解的是本发明本身适合于进行许多这里并未具体说明的不同变型。现在将仅通过示例描述某些可能的变型。 [0053] 可使用任何方便的附接机构将加强带板附接至结构部件。例如，可使用铆钉、螺栓或粘结剂。可在第一加强带板附接至结构部件之前将第二加强带板附接至第一加强带板。可使用穿过第一带板和第二带板的铆钉或螺栓将第一加强带板和第二加强带板附接至结构部件。 [0054] 关于本发明的第二实施方式，所有四个加强带板可使用穿过所有四个带板的铆钉或螺栓来附接。 |
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