【0002】运输货物的基本单元是卡车。作为基本单元，卡车已经对联合运 输的集装箱做了很多限制，以使集装箱能典型地被船、火车和卡车运输。高度 商业化的今天，使用联合运输集装箱最方便的是大体积、低重量的产品，如计 算机就是一个例子。因此，体积替代了重量作为设计联合运输集装箱的限制因 素。因而，集装箱已经发展到了作为基本单元的卡车的最大的体积承载能力。 同样地，联合运输的集装箱受限于高速公路系统各部分允许的尺寸所限制。
【0003】上述联合运输的集装箱已经非常便利并且降低了货物运输的费用。 然而，空运货物通常被排除在参与联合运输的货物系统之外。有搬运大量货物 能力的飞机已经典型地被首先设计为乘客飞机。在所述的乘客飞机中，其圆筒 形的机身和缺乏大尺寸通路的舱门限制了此类飞机作为实际联合运输的货物系 统的使用。更确切地，飞机必须使用非常规外形且尺寸较小的集装箱以组成基 本单元。其结果是，为了有效率地分配空运货物，即使用集装箱装运货物，卡 车也必须装载多个单独的集装箱。这种飞机被设计成速度高但成本昂贵。军事 运输飞机与货物联合运输系统也不是特别地兼容，因为它们被设计为用于特大 尺寸货物如滚装货物，坦克和卡车，托盘化船运货物，不规则形状货物。大多 数专门设计用于军事的飞机也是以任务为导向的，而并不是首要考虑货物运输 整体效率上的竞争。
【0004】飞机不能参于联合运输集装箱货物系统对国际商业是不利的。例 如即时供给的商业规则和包括了快速的全球化互联网沟通的变化的商业环境产 生的对更快速的国际海运的需求超出了传统船舶能够提供的能力。但是，空运 货物系统仍然花费昂贵且不便于与海运联合运输。

【0005】本发明涉及一种具有能够接受至少一个刚性货物集装箱的横梁结 构的飞机，所述的横梁结构具有集成在所述至少一个刚性货物集装箱上的可拆 卸的支架，所述的支架作为横梁结构的一部分给飞行中的飞机提供结构上的刚 性。
【0006】在本发明第一个独立的方面中，飞机包括一个前部机身和附着到 横梁结构的任一侧的尾部。还提供了机翼和发动机。
【0007】在本发明第二个独立的方面中，和横梁结构关联的支架位于横梁 结构的最顶侧上，在其上可拆卸地支撑至少一个刚性集装箱。
【0008】在本发明第三个独立的方面中，支架在横梁结构的下侧上，从那 里可拆卸地悬挂至少一个刚性货物集装箱。
【0009】在本发明第四个独立的方面中，至少一个刚性货物集装箱是联合 运输集装箱的尺寸并且由复合轻质结构组成。
【0010】在本发明第五个独立的方面中，多个集装箱及其定位是规划好的。
【0011】在本发明第六个独立的方面中，尾翼被构造成可以从飞机的后方 纵向地提供直接的通道至横梁。
【0012】在本发明第七个独立的方面中，一个前部机身枢转地相对于框架 连接以容许完全的通路至框架前端。
【0013】在本发明第八个独立的方面中，飞机是无人驾驶飞机。作为无人 驾驶飞机，有效低速度以及相应地没有机组人员的较长途飞行是成本有效合算 的并有利的。
【0014】在本发明第九个独立的方面中，前部机身、尾翼、机翼和发动机 每个都可以从框架联合体上拆卸为单独的单元。
【0015】在本发明第十个独立的方面中，任何前述的单独的方面可以考虑 进行结合以获得更大优点。
【0016】因此，本发明的一个目的是提供一种改良的货运飞机。其它的和 进一步的目的和优点将会在下述的过程清晰可见。
附图说明
【0017】图1是飞机的第一个实施例的透视图。
【0018】图2是为清楚显示图1中飞机而部分拆除后的部分透视图。
【0019】图3是横截过图1中飞机的机身的截面图。
【0020】图4是货舱的透视图和集装箱的组合图。
【0021】图5是图1中飞机的部分分解透视图。
【0022】图6是图5中飞机的机身的详细的透视图。
【0023】图7是集装箱就位时图1中飞机的流线型框架的侧视图。
【0024】图8是图1中的飞机正在装货或卸货时的透视图。
【0025】图9是图1中飞机升起前部机身时的透视图。
【0026】图10是货物集装箱的框架结构的透视图。
【0027】图11是货物集装箱的较长框架结构的透视图。
【0028】图12是货物集装箱的分解组装的透视图。
【0029】图13是图12所示嵌板的部分截面图。
【0030】图14是在货物集装箱上的装配后的嵌板的细节截面图。
【0031】图15是在横梁结构和集装箱之间的支架的截面图。
【0032】图16是转角附件和连接器的分解透视图。
【0033】图17是飞机第二实施例的透视图。
【0034】图18是图17中飞机为清楚显示而部分拆除后的部分透视图。
【0035】图19是横截过图17中飞机的机身的截面图。
【0036】图20是并排有集装箱的飞机的透视图。
【0037】图21是图20的飞机机身的截面图。
【0038】图22是图21的改进横梁结构的截面图。
【0039】图23是图20中飞机为清楚显示而部分拆除后的部分透视图。
【0040】图24是飞机第四实施例的透视图。
【0041】图25清楚显示了图24中飞机的被分解后的部分透视图。
【0042】图26是图24中飞机机身的截面图。
【0043】图27是另外一个实施例的机身截面图。
【0044】图28是进一步的实施例的飞机的透视图。
【0045】图29是图7的流线型框架带有第一种导轨系统附件的部分侧视图。
【0046】图30是图7的流线型框架带有第二种导轨系统附件的部分侧视图。
具体实施例
【0047】图1表示第一种飞机设计，其具有一个整合和支撑横梁结构30， 横梁结构30有两端部。横梁结构30的细节更好地在图2和3中说明。横梁结 构30包括底板32，其包括滚筒和/或减磨擦装置以便于货物集装箱沿着底板32 表面纵向运动。限位边缘33沿着底板32的每个纵向侧边延伸。除了底板32， 横梁结构30包括I形状的梁34，其附带的舱壁36、38周期性地沿着横梁结构 30放置且附于底板32和I形状的梁34。横梁结构30为一种刚性结构，其更适 宜充分地支撑空载时飞行的飞机，但是不能支撑满载时飞行的飞机。
【0048】前部机身40位于横梁结构30的一端。前部机身40被显示为一种 没有驾驶员座舱的无人驾驶飞机的前部机身。自从航天飞机的SRTM测绘任务 以来，将商业飞行扩展到无需人类干涉已经成为可能。无人驾驶货机能以低速 度长距离飞行而不必考虑机组人员的时间和乘客的疲劳。飞机因此能被设计为 高效飞行外形，而不必考虑容纳组员机组人员和乘客。
【0049】如图9中所示，前部机身40相对于横梁结构30进行枢轴地安装， 以完全地暴露出从飞机的前端开始的横梁结构30上面的内部空间，用于装载货 物集装箱。飞机的导向和控制设备可以位于前部机身40内；但是，假设没有驾 驶员座舱，就可以在位于任何其他同等便利的地方。前部机身40可以从横梁的 联合体拆卸下来作为一个单元。
【0050】尾部42被附着到横梁结构30的另一端。尾部42包括横向延伸的 水平尾翼44和位于水平尾翼44外端的一对垂直尾翼46。如图8所示，形成部 分尾部42的后机身48可以被垂直地分离且枢轴地安装到主机身的任一侧。这 样，横梁结构30尾端形成通路，其穿过由包括水平尾翼44的尾部42所限定的 滑轨。尾部42可以作为一个单元从横梁联合体拆卸下来。
【0051】机翼50也在结构上和横梁结构30关联。机翼50和横梁结构30 一样可以包含燃料箱。起落架52设置在机翼50之下；而且一个前部起落装置 54设置在横梁结构30之下。机翼50可以作为一个单元从与横梁的联合体中拆 卸下来。
【0052】图1的实施例中显示的发动机56直接安装到横梁结构30上。预 期的是每侧一个、对称性地安装发动机。可选地，如图28所示，发动机56安 装在机翼50的顶上。这种设置可以理解为增加了飞机的效率。发动机56可以 作为一个单元从横梁的联合体中拆卸下来。
【0053】图5和6表示用于支撑气动力学嵌板的框架。框架包括垂直元件 58和水平元件60以及在飞机横向平面的转角元件62。这种框架63在图7、29 和30中被更详细地表示出来。这些元件58、60典型地是如传统的飞机结构中 具有减重孔的I形横截面梁。转角元件64在垂直元件58和水平元件60的交叉 处纵向地延伸。这些转角元件64可以提供结构的刚性以增加横梁结构30的强 度，并且无疑提供了充足的刚性以将流线型部件保持在框架62上的适当位置。 在图5中，示出了顶部流线型的嵌板66和侧面流线型的嵌板68。当然，第二侧 的流线型嵌板68也被配置在飞机的另一侧。
【0054】如此限定的飞机提供一个货舱，其尺寸被设计为紧密接受形成直 角平行六面体的刚性集装箱70，此平行六面体的尺寸等于联合运输集装箱的尺 寸。这种联合运输的集装箱典型地是给定高度和宽度而在长度上逐渐增加变化。 在前部机身40和尾部42之间限定一个货舱的流线型外壳结构的替代方案是通 过具有气动力学的表面来限定联合运输集装箱的装载空间。前部机身40和尾部 42会转变为具有气动力学表面的前部机身40和尾部42。无论它们具有或不具 有气动力学的表面，集装箱70都将被设计为与卡车运输相兼容。
【0055】在各个实施例中，刚性的货物集装箱70为横梁结构30提供强度。 横梁结构30设计成尽可能轻。同样地，横梁结构30能够支撑起飞负荷、飞行 负荷和飞机空载时的着陆负荷。另外，横梁结构30必须足以支撑即使是满载时 的着陆压缩负荷。然而，当刚性集装箱或多个这种集装箱在飞机中就位时，横 梁结构30不需要在飞行、着陆和起飞中完全支撑弯曲和扭转负荷。所需的附加 的刚性由刚性集装箱70提供。为此，集装箱70用足够结构和刚性进行构并固 定安装到横梁结构30上，以致将由横梁结构30经受的弯力和扭力施加到牢固 安装的集装箱或集装箱组70上。
【0056】在横梁结构30上提供支架72。这些支架可以被闩住或者以其它 方式保持在底板32上。进一步地，当支架容纳不同长度和位置的集装箱时，提 供逐渐增加的调整以使支架72可以附着到集装箱或集装箱组70上。这种逐渐 增加的调整可以通过在底板32中的附着洞的样式提供，以允许集装箱或集装箱 组70一旦就位后侧向或纵向地重新定位支架72。图15中表示的支架72中，一 个肩部螺栓72在横梁结构30和集装箱70之间延伸。这种螺栓72提供基本的 剪切阻力和拉力载荷。支架72可以沿着底板32的整个长度或者在递增位置上 进行定位或设置，以反映标准集装箱的大小。支架可以从底板32的侧面朝向内。 可以提供穿过流线型外壳的通道口，以允许通向支架72。可选地，可以使用自 动或远程致动的机构。
【0057】图16中表示的附件74为成形的盒体76，槽孔78经过该盒体76 延伸。通过使用成形的盒体76，槽孔78终止并提供一个内表面。附件74位于 刚性集装箱或集装箱组70的结构之内。同样地，附件74与带有槽孔78穿过其 壁的成形盒体76协同工作。成形的盒体76可以在外部的一侧或底部包括厚壁 以接受支架72。
【0058】连接器84被用于彼此固定附件74。每个连接器84包括两个连接 头86，其从连接器主体88向相对的方向延伸。连接头86在主体88和每个连接 头86之间被切去下部，以便在连接头86的内侧形成相对的接合表面。连接头 86在一个方向上也适配在槽孔76内。连接头86具有一个凸面，易于与关联槽 孔76的定位。
【0059】连接器84可以如此形成，使得连接头86位于主体88内的可旋转 轴上。通过成形的盒体76的侧壁厚度和轴环90大体具有足够的直径，使得轴 环90不能安装在槽孔78里面，从而将轴环90和每个连接头86分开。轴环90 也提供了定位方法，当连接头86旋转一个锁定方向进入槽孔78后，连接头86 就被定位在槽孔78中。主体88具有足够的大小并且包括平坦的侧面92，这样 它被底板32禁止转动。一旦连接头86已经正确定位，一组螺栓94可以被放置 以确保连接头86将不会相对于附件74转动。相同的机构用于毗连的集装箱70 上的附件74之间。
【0060】支架72可以配合于附件74且使用如图16中所示的相同机构。底 板32的同一槽孔78或限位边缘33能与槽孔78共同作用于集装箱70和连接器 84，以限定集装箱70且将其结构与横梁结构30集成为一体。
【0061】每个刚性集装箱70被构造为如图10到16所示。集装箱的第一个 内部结构如图10所示。这种结构包括四个立柱96和八个横梁98，其通过图10 所示的转角附件74固定在一起以形成一个直角平行六面体。然后，嵌板100被 装配到纵梁102上形成集装箱70的顶部、底部和侧面。一个代表性的嵌板100 在图13中示出。嵌板100由轻质材料形成。在这个实施例中，嵌板100由蜂窝 结构108隔开的两张薄板104、106限定。内部的纵梁110也被放置在薄板104、 106之间并且附着在其上。围绕每张嵌板100的周边，薄板104、106会合到一 起形成附着边缘112。每个这些嵌板100都可以是铝薄板104、106和成形蜂窝 结构108的复合材料或混合物。
【0062】图13表示完整集装箱70的侧面、顶部和底部以及相关联的由四 个立柱96和八个横梁98限定的结构。两块嵌板100关联在一起，而纵梁102 置于其间。附着边缘112固定到转角立柱96和横梁98上，为此目的转角立柱 96和横梁98包括平行边缘114。
【0063】在计划放置较长集装箱的地方，可以附加使用中间立柱96和横梁 98。这样，通过立柱96位于集装箱组的整个长度上(为图10中所示的集装箱 的若干倍)的适当位置，所有嵌板100可以是相同的大小。可改变长度的多个 集装箱可以用于为一架给定长度的飞机装载全部的负载量。图4表示了这种设 置，六十英尺长的货物区域和集装箱组70被打散成多个十英尺长度。
【0064】图8表示使用了第一实施例的货物集装箱70的配置情况。其中显 示一辆卡车116与飞机的载货区域对齐。在这种情况下，后机身48被以气动力 学形状延伸的舱门限定，并且可以打开到完全暴露出流线型外壳结构的内部， 用于刚性货物集装箱70的装入或卸出。这个集装箱70可以是，如图4所示， 一个单一的集装箱或预先装配好的集装箱组70。绞盘和其他的机构可以用于协 助重新定位飞机中或卡车116上的集装箱或集装箱组70。可选地，前部机身40 可以转动出如图9所示的通路，并且集装箱70可以通过飞机的前面从卡车116 装载或卸货到卡车116上。另外，起落架52和/或前部起落架54可以伸出或收 回，或者其支架能够上下移动以适应卡车116的底盘的高度。
【0065】在此描述的关于第一个实施例的一般原则也适用于被提及的几个 其他的实施例。第二实施例如图17到19所示。在此实施例中，横梁结构30被 安排在飞机的顶端，而刚性货物集装箱或集装箱组70通过横梁结构30下面的 附件悬挂在其下方。在第二实施例中，横梁结构被有效地转化并由与第一实施 例非常相似的结构形成。机翼50相应地与飞机的顶部关联，以作为横梁结构起 支撑作用。进一步地，发动机56也如此加以定位。
【0066】横梁结构30的重新定位使得集装箱通过尾部42的载入和卸出变 得更困难。然而，通过前部机身40转动出通路，前部机身40持续提供装载能 力。可选地，货舱门118，如图19所示，可以给集装箱或集装箱组70的装载从 下面提供通路。为了要适应这种在横梁结构30头上的布置，起落架52必须以 比第一个实施例所需的更大的距离支撑。起落架52、54本身或结构119可以在 附加的流线型外壳120里延伸到机身的任何一侧。
【0067】图20到23表示了另一配置，其具有加倍宽度结构的横梁结构30， 以容纳并排的刚性货物集装箱70。如果没有空间的变化和对横梁结构30内附加 结构刚性的需求，前面的讨论可以适用于本实施例。图21和22表示了I形横梁 34的两种不同结构，用于支撑不同的预期重量需求。这些附图也表示出了设置 在并排集装箱之间的中央立柱，其可以是一个舱壁或一系列独立的立柱。可选 地，并排集装箱70可以如上面讨论过的方式连接在一起，并且位于或邻接所述 接头的集装箱70也附着到与中央转角元件34关联的支架上，而目前没有中央 立柱。
【0068】图24到26也表示了另外一个实施例，其设计用于容纳刚性货物 集装箱70的不同设置。在这个实施例中，两个集装箱高的集装箱组并排放置以 达到第一个实施例中容纳货物截面区域的四倍。关于图26中集装箱70之间所 示的中央立柱、图21和22所用的同样方法应用于此实施例。
【0069】图27提供第一和第二实施例之间的一个混合实施例。两组并排的 集装箱70被放置在横梁结构30的上面和下面。关于图27中集装箱70之间所 示的中央立柱、图21和22所用的同样方法应用于此实施例。
【0070】图29和30也表示出了能增大系统结构的另外特征。一个导轨122 在二个位置和框架62连接，如两附图所示。一个对应的沟道124显示位于集装 箱70中。沟道124可以是联锁配合，如图所示其只在集装箱70的转角或完全 穿过集装箱，沿其提供附加的支撑。所示的导轨机构与流线型外壳关联但也可 以和横梁结构30关联。
【0071】因此，已经公开了改良的货运飞机。虽然显示并描述了本发明的 实施例和应用，但显而易见的是，本领域的技术人员可以做出更多可能的改进 而不偏离本发明的原理。因此，除了在附加的权利要求的精神之外，本发明是 不受限制的。