用于飞机的衬层

申请号 CN200880002901.7 申请日 2008-01-18 公开(公告)号 CN101636315A 公开(公告)日 2010-01-27
申请人 空中客车运营有限公司; 发明人 赫尔曼·本廷;
摘要 本 发明 涉及一种用于飞机的衬层(1)。衬层(1)以压 力 密封方式分开中间空间6和飞机的内部空间(7)。衬层板(3-5,44,45,66)大致 水 平地延伸或大致垂直地固定在由型件(47,67)形成的衬层 框架 上,用于连接到 机身 单元(2)。根据本发明,在内部空间(7)中的压力降低到大约定制的0hPa(称为“迅速减压”)的情况下,至少一个衬层板(3-5,44,45,66)允许内部空间(7)和中间空间(6)之间的自动压力均衡。这个压力对应在10,000米之上的高度处占主导的空气压力。为此目的,衬层板(3-5,44,45,66)的 支架 (46,68)设置有预定的断裂点(30,59,70)。预定的断裂点(30,59,70)特别地由塑料 螺母 (28,58,69)形成,当超过临界 载荷 -承载能力时,塑料螺母(28,58,69)的 螺纹 扯开。
权利要求

1.一种用于飞机机身单元(2)的衬层(1),所述衬层(1)包括彼此邻接的多个衬层板(3-5,44,45,66),中间空间(6)位于所述机身单元(2)和所述衬层(1)之间,其特征在于:至少一个衬层板(3-5,44,45,66)连接到所述机身单元(2),使得当所述机身单元(2)的内部空间(7)和所述中间空间(6)之间存在快速的压降时,至少一个衬层板(3-5,44,46,66)露出至少一个间隙(38,39,64,65)以允许压均衡。
2. 根据权利要求l所述的衬层(l),其特征在于:所述衬层板(3-5)大致平地延伸,并且通过至少一个拉伸缆索(11,31)将所述至少一个衬层板(3-5)连接到所述机身单元(2),所述至少一个衬层板(3-5)被支撑在至少两个支撑件(18,19,33)上,所述两个支撑件(18,19,33)在长度上可以调节,并且被固定到所述机身单元(2)。
3. 根据权利要求1或2所述的衬层(1),其特征在于:所述缆索(11,31)从至少一个衬层板(3-5)的第一边缘(9)的区域中的第一关节点(10)开始,被引导越过布置在支撑件(18)上的第一缆索导向件(12),并越过固定在所述衬层板(3-5)的中心区域(13)中的至少一个保持点(14),并且,所述缆索(11,31)从所述保持点(14)被进一步引导越过布置在支撑件(19)上的第二缆索导向件(15)到达与所述第一边缘(9)相对的第二边缘(17)区域中的第二关节点(16)。
4. 根据权利要求1至3的任一所述的衬层(1),其特征在于:所述至少一个保持点(14)具有预定的断裂点(30),使得在超出所述至少一个衬层板(3-5)的临界载荷承载能力时保持点(14)脱开。
5. 根据权利要求1至4的任一所述的衬层(1),其特征在于:所述至少一个保持点(14)通过螺栓(26)形成,所述螺栓(26)具有第三缆索导向件(25)并且特别地通过作为预定的断裂点的塑料螺母(28)被固定到所述至少一个衬层板(3-5)中。
6. 根据权利要求1至5的任一所述的衬层(1),其特征在于:所述至少一个缆索(ll,31)的长度确定成防止所述至少一个衬层板(3-5)不受控制地降低。
7. 根据权利要求1至6的任一所述的衬层(1),其特征在于:所述衬层板(3-5)具有在所有情况下沿着所述衬层板(3-5)的边缘(9,17)的密封件,并且以压力密封方式彼此邻接。
8. 根据权利要求l所述的衬层(l),其特征在于:所述衬层板(44,45,66)大致垂直地延伸,通过布置在衬层板(44,45,66)的边缘(50,51)的区域中的至少一个支架(46, 66)连接所述至少一个衬层板(44,45,66),并且所述至少一个支架(46,68)被连接到大致垂直地或水平地延伸的型件(47, 67),所述型件(47.67) 被固定到所述机身单元(2)。
9. 根据权利要求8所述的衬层(1),其特征在于:所述至少一个支架(46.68) 在超过临界载荷承载能力的任何情况下具有预定的断裂点(59.70) ,使得所述至少一个衬层板(44,45,66)从所述型件(46, 67)脱开。
10. 根据权利要求8或9所述的衬层(1),其特征在于:所述至少一个支架(46,68)具有能够螺纹拧入的杆(56,71),所述杆(56,71)被引导穿过所述型件(47,67沖的至少一个孔,特别地,作为预定的断裂点(59,70)的塑料螺母(58,69)能够在带螺纹部分(57)的区域中螺纹连接在所述杆上。
11. 根据权利要求8至10任一所述的衬层(1),其特征在于:所述杆(56.71) 在末端具有档(60,72),以防止所述至少一个衬层板(44,45,66)脱落。
12. 根据权利要求8至11任一所述的衬层(1),其特征在于:所述衬层板(44,45禾口66)至少在沿着所述衬层板(44,45和66)的边缘(50,51)的一些部分具有密封件(52-55)。

说明书全文

用于飞机的衬层

技术领域

发明涉及用于飞机机身单元的衬层(lining),包括彼此邻接的多个衬层板,存在于机身单元和衬层之间的中间空间。

背景技术

用于飞机机身单元的衬层(特别地在推进器飞机中使用的)的衬层板的已知配置必须满足很多要求。
首先,衬层板必须具有适当的声音渗透性。而且,衬层板应在飞机中的电线没有适当地屏蔽的情况下提供适当的电磁屏蔽。另外,由于将形成衬层的板不充分地弹性紧固到机身单元引起应力,衬层板必须适当地与机身单元变形隔离。衬层板自身仅抵抗达到80hPa的压力差。而且,在机身单元内部空间压力突然降低的情况下,可以通过衬层达到压力均衡,而没有板侵入乘客室和可能伤害乘客。最后,衬层也意图允许适当补偿生产公差。
这类衬层板由夹层板生产,夹层板具有例如蜂窝状芯,且外层应用到蜂窝状芯两侧。外层优选地由纤维加强热固性聚合物材料形成,纤维加强热固性聚合物材料至少在某些区域设置有金属垫片,以实现适当的电磁屏蔽效果,同时实现适当的声音渗透性。衬层板通常连接到型件(profile),型件又通过支架(mounts)连接到机身单元。优选地以桁架的方式布置的型件形成所谓的"衬层框架"。衬层板和型件之间的压力紧密密封通过外围密封件实现。在机身单元内部空间中突然压力降低(称为"迅速减压")的情况下,机身单元内部空间与位于衬层和机身单元外皮之间的中间空间之间所需要的压力均衡通过衬层中另外的通挡板产生。

发明内容

本发明的目的是满足上述对飞机衬层的要求范围,并且省却衬层的已知配置的对另外的、重量集中的通风挡板的需要。
这个目的通过具有权利要求l的特征的衬层实现。
下面的事实:"至少一个衬层板连接到机身单元,使得当机身单元内 部空间和中间空间之间具有迅速的压力降低时,至少一个衬层板露出至少 一个间隙以允许压力均衡"意味着,在紧急情况下,在机身单元内部的空 间与在衬层和机身单元的外皮之间获得的中间空间之间可以发生自动压 力均衡。
在内部空间中压力突然地降低到大约OhPa值的情况下,在中间空间中 仍然继续暂时存在的大约500hPa的正压力产生作用,以使至少一个衬层板 在内部空间的方向受压,露出用于自动压力均衡的间隙。
优选地,衬层板的数量以实现在机身单元整个纵向范围尽可能一致的 减压效果的方式形成。
这里提供的不同的紧固系统分别地用于大致平地或垂直地安装的 衬层板。
在大致水平地延伸的衬层板,特别是用于飞机内部空间天花板的衬 层,的情况下,通过至少一个缆索悬挂至少一个衬层板,至少一个缆索从 衬层板的两个相对侧引导到布置在衬层板中心并且具有预定的断裂点的 保持点。
这个改进使水平地延伸的衬层板的灵活性和节省重量的悬挂成为可能。
提出对衬层进一步的发展,衬层板的至少一个保持点具有预定的断裂点。
这确保当内部空间与中间空间之间具有足够大压力差时,如机身单元 内部空间中突然的压力降低("迅速减压")时发生的,至少一个衬层板相 对于邻近的衬层板自动地降低,并且因而露出用于减压的间隙。预定的断 裂点优选地由具有用螺纹连接上的塑料螺母螺栓形成,当超过临界载荷 承载能力时螺母的螺纹扯开,并且允许板向下降落,所述降落受限于缆索 的长度。用于紧固或引导缆索的缆索导向件布置在螺栓上。塑料螺母可以 通过例如热固性或热塑性聚合物材料(诸如通过聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、 聚丙烯(PP)或聚醚(PEEK))形成。可选择地,预定的断裂点也可以通过根据本发明的衬层的进一步改进为,衬层板大致垂直地在衬层框架的 垂直地和水平地布置的型件上延伸,衬层框架用于紧固衬层到机身单元。 利用布置在至少一个衬层板的边缘区域中的至少一个支架实现至少一个 (可拆卸的)衬层板的连接,至少一个支架连接到衬层框架的型件,衬层框 架又连接到机身单元。
结果,在内部空间中压力突然降低的情况下,内部空间(乘客舱)和中 间空间之间的自动压力均衡是可能的。
支架包括内部保持件和外部保持件,内部保持件和外部保持件可以彼 此螺纹连接、夹住或住,以在衬层板边缘区域夹紧。密封件确保衬层板 和型件之间的压力紧密密封。内部保持件螺纹连接到杆上,杆被引导穿过 型件中的至少一个孔,特别地,塑料螺母在作为预定的断裂点的带螺纹部 分的区域中螺纹连接到杆上。
内部空间中压力突然降低的情况下,衬层板被大的作用力在内部空间 方向上加压。作用力的强度运行超过塑料螺母的预先确定的临界载荷承载 能力,所以塑料螺母被扯下,并且杆可以自由地在型件的孔中移动。杆在 端部处具有档,以防止杆被拉出孔,并且避免衬层板不受控制地掉落。 因而,优选地,至少一个衬层板在落区域中设置有支架,可拆卸的垂直 衬层板的运动大致平行于所述垂直线,所以排除了杆在型件的孔中的倾斜 或阻塞。
代替塑料螺母的其它设计变化可以提供用于产生预定的断裂点。例 如,可以使用横截面在预定的断裂点区域以限定的方式减少的螺栓,或者 使用与在支架中的杆相比具有限定的降低拉伸强度的金属和/或聚合物材 料。根据本发明的衬层在任何情况下允许自动压力均衡,所以可以免除先 前需要的重量集中的压力平衡片。
衬层的进一步有益改进表现在另外的专利权利要求中。
附图说明
图l显示根据本发明的衬层的在正常状态下大致水平地延伸的衬层板
的细节的侧视图;图2显示衬层沿着图1剖面线I1-II的视图;
图3显示根据本发明的衬层在压力均衡产生之后的侧视图;和
图4-7分别地显示根据本发明的衬层在大致垂直地延伸的衬层板情况
下的细节。 具体实施方式
在附图中,相同结构元件在每种情况中具有相同的附图标记。 图l显示衬层在正常状态下(即,在衬层板没有降低的情况下)的细
飞机机身单元2的衬层1主要是由三个大致水平地延伸的衬层板3至5 形成。衬层板3至5以己知的夹层类型结构形成,例如具有蜂窝状芯和应用 在两侧上的纤维加强聚合物材料外层。衬层1产生中间空间6,中间空间6 与飞机机身单元2的内部空间7分离。在机身单元2外侧的外部空间8的区域 中分布大气压力,大气压力对应于在接近OhPa时的飞机高度。在飞机的正 常操作状态下,在例如10,000米的高度处,大约500hPa的压力(对应于海 平面以上大约2000米高度)分布在飞机的中间空间6和内部空间7两者中。
在衬层板4的第一边缘9区域中具有第一关节点10。从这个第一关节点 IO开始,缆索11越过第一缆索导向件12延伸到布置在衬层板4的中心区域 13的保持点14。从那里,缆索11越过第二缆索导向件15被引导到衬层板4 的第二边缘17区域中的第二关节点16。缆索导向件12, 15布置在两个支撑 件18, 19上,两个支撑件18, 19在长度上可以调节并且固定到机身单元2。 四个型件21至24固定在衬层板4的内侧20上。型件21至24通过例如螺纹连 接、铆钉、钳位螺栓等等固定,被引入到插入衬层板4的衬套(称为"插入 物")。密封件(没有示出)可以设置在型件21至24与衬层板4的内侧20 之间。型件21和24形成两个关节点10, 16,缆索ll通过合适的配件固定在 两个关节点10,16中。另外,支撑件18, 19在型件22和23的区域中支撑衬 层板。缆索ll在预应力下,以使在正常状态下显示衬层板4克服重力效果 拉在两个支撑件18, 19上。为实现适当的衬层板4的横向引导,支撑件18, 19 在末端具有用于分别地容纳型件22, 23的V型槽(没有被更具体地示出)。 当型件22和23位于这些V型槽中时,型件22和23仅受到拉伸力,这提供衬层板4的适当的移动性,以补偿机身单元2的变形和与生产有关的公差。
保持点14具有第三缆索导向件25。第三缆索导向件25固定到螺栓26, 螺栓26被引导穿过衬层板4的中心区域13的孔27,优选地,塑料螺母28螺 纹连接到螺栓上以固定所述板。用于引导穿过螺栓26的插入物、衬套同样 可以设置在孔27中,插入物、衬套可选地具有外围边缘,塑料螺母可以靠 在所述外围边缘上。作为可选择的或者附加的,塑料螺母28可以具有一体 地附随的环形休止件,用于引入作用力和密封衬层板4中的孔27。在衬层 板4的第一和第二边缘9, 17和邻接在两侧的衬层板3, 5的边缘的区域处, 在每种情况下都具有密封件,仅仅其中一个密封件29 (在能够降低的衬层 板4的第一边缘9的区域中)设置有附图标记,作为其它密封件的代表。密 封件29提供中间空间6和内部空间7之间的主要压力密封终端的效果。
塑料螺母28与螺栓26—起作用形成预定的断裂点30,当超过临界载荷 承载能力时,断裂点30破裂。如果机身单元2内部空间7的压力突然降低到 大约OhPa量级(称为"迅速减压"),大约500 hPa的正压力仍然继续暂时 分布在中间空间6中。作为这个暂时的继续的压力差的结果,如此高的机 械作用力作用在衬层板4内侧20上,使得用于限定螺栓26上的塑料螺母28 的螺纹被扯开所需要的临界载荷承载能力被超过,并且引起衬层板4在垂 直方向受控制地向下降低预先固定的量。降低的量特别地取决于缆索ll的 长度。在整个衬层l中,可以设置当有压力降低时自动地降低的衬层板4的 数量。
衬层板4的降低大致平行于水平线发生,否则仅在一侧发生,g卩,衬 层板4围绕位于第一边缘9的区域中的虚拟枢转点枢转,并且实际降低的预 先限定的降低量仅发生在第二边缘17的区域。这样的效果可以例如通过在 第一缆索导向件12的区域中的缆索档块实现。
图2显示沿着图1的剖面线II-II的衬层剖面。
衬层板4两侧邻近衬层板3, 5。型件21大致在衬层板4的整个内侧20 上方延伸。密封件(为了更好地观察附图,仅仅密封件29设置有附图标记) 优选地在全部侧封闭板3至5。结果实现中间空间6的大致压力密封终端。
优选地具有可调节长度的支撑件18连接到机身单元2并且支撑第一缆 索导向件12。在与由缆索ll跟随的路径(参见图l)相应的路线中,延伸有另外的缆索31。缆索31同样引导在固定到另外的支撑件33的缆索导向件32 之上。支撑件33具有与两个(前面)支撑件18, 19相同的结构。支撑件33 的后面,具有垂直附图平面的另外的支撑件(没有在图2中示出,但是具 有用于缆索31的缆索导向件),其结构形式同样分别地对应支撑件18或缆 索导向件12(参见图1)。缆索ll, 31两者延伸,从而相对水平线倾斜大约 60°角度,因而提高衬层板4在水平线上的横向引导。
优选地,缆索ll, 31由不锈优质合金合金形成。可选择地,也 可能使用诸如纤维、玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维、陶瓷纤维等等的高 强度纤维。窄带或链条也可以使用以代替缆索ll、 31。为了实施如在中间 空间区域的线上的维修工作,通过旋松塑料螺母28可以容易地降低衬层板 4一个由缆索11, 31的长度确定的量(例如达到10cm)。
图3说明来自根据图1的衬层在降低(减压)状态中的细节。
由于大约500hPa的高的正压力作为压力降低的结果相对于内部空间7 在中间空间6占主导,衬层1的衬层板4被作用力F在垂直方向上向下压,作 用力F作用在白箭头34, 35方向上。以螺栓26和塑料螺母28的形式的预定的 断裂点30可以抵抗的预定的最大作用力效果因而被超过,所以螺栓26与固 定在第三缆索导向件25中的缆索11一起突然地在黑箭头36, 37的方向上从 塑料螺母28中拔出,并且向上移动。反过来,衬层板4在箭头34,35方向上 向下降低,型件22,23从支撑件18,19中的成型凹槽或槽中分开。结果,两 个间隙38, 39相对与邻近的衬层板3, 5打开,从而产生内部空间7和中间空 间6之间的压力均衡的结果(由点划线箭头40,41示出)。在减压状态,衬 层板4相对邻近的衬层板3, 5降低距离42, 43。由于缆索ll的长度被限制, 衬层板4的进一步降低没有发生。这避免衬层板4的不受控制的落下。
可选择地,例如可以仅在第二边缘17的区域中降低衬层板4而第一边 缘9保持大致在其位置中。这可以通过设置在第一缆索导向件12的区域中 的缆索夹具实现,缆索夹具具有阻塞缆索11穿过第一缆索导向件12运行的 效果。
间隙38, 39免除了衬层1中重量集中的单独通风挡板的需要。 图4至7分别地显示来自根据发明的衬层的细节,具有大致垂直地延伸 的衬层板。在这个结构中,衬层板的可拆卸的连接通过多个支架产生,优选地在角落区域处和/或沿着所述板的边缘,支架将衬层板连接到在衬层 板之下延伸的衬层框架的型件。
图4说明两个垂直地布置的衬层板44, 45,衬层板44, 45通过支架46可 拆卸地连接到垂直地延伸的(中空)型件47。型件47又是衬层框架的部分,
衬层框架没有示出但是用于连接衬层板l到飞机的机身单元。内部中空型 件47具有大约正方形横截面几何形状,但是可以基本上具有任何除此之外 的其它横截面几何形状。
图5和6显示支架46沿着图4剖面线V-V的剖面。图5中衬层板44在"正 常状态",图6中衬层板44在"减压状态"(被分开状态),在"减压状态" 下,在内部空间7中的压力迅速降低的情况下,内部空间7和中间空间6之 间的压力均衡是可能的。
支架46主要包括外部保持件48和内部保持件49,在外部保持件48和内 部保持件49之间,衬层板44, 45在衬层板44, 45的边缘处被夹住。外部保 持件48具有棒形构造并且接合在衬层板44, 45的相互平行边缘上(参见图 4)。为了衬层板44,45的夹紧,内部和外部保持件48,49彼此螺纹连接。夹 紧具有防止衬层板44, 45在减压状态下不受控制落下的效果。
内部保持件49由型件47的凹槽对中其自身。外围密封件52至55优选地 设置在衬层板44, 45的边缘50, 51区域中,以实现内部空间7和中间空间6 之间的压力密封终端。在这个情况下,密封件52至55靠着衬层的框架型件 连续地展开。(中空)型件47具有两个孔(为了更好地观察没有设置附图标 记),杆56引导通过所述孔。在布置在杆56的中心区域的带螺纹部分57上, 具有例如塑料螺母58,塑料螺母58设置为预定的断裂点59,并且塑料螺母 58的螺纹在临界载荷承载能力之上被扯开,从而释放杆56以水平移动到左 侧。杆56穿过型件47的位移受到布置在杆56的端部的档块60的限制。塑料 螺母58的强度被选择以使当达到或超过允许的临界载荷承载能力时,塑料 螺母58可以被以受控制的方式从螺纹部分57扯开,并且板可以在白箭头61
的方向上移动到左侧。
在支架46之上存在另外的对应构造的支架。衬层板44, 45和没有示出
的另外的衬层板通过多个这种支架固定在衬层框架的型件上。
当在内部空间7中具有压力降低时,临界负载承载能力被突然地超过,因而然后作用在衬层板44, 45上大约500hPa的压力差将衬层板44, 45适当 地压到左侧。
图6中,衬层板44, 45已经达到衬层板44, 45的末端位置,并且如由 虚线表现的箭头62, 63所指示,内部空间7和中间空间6之间的压力均衡可 以通过露出在型件和密封件52至55之间的间隙64, 65产生。这具有内部空 间7和中间空间6"结合在一起"以形成相连容积单元的效果,所以中间空 间6最终归入内部空间7(参见灰色附图标记6)。
图7显示进一步垂直地布置的衬层1的衬层板66,衬层板66通过支架68 固定到水平延伸(平面)型件67,(平面)型件67表示衬层框架的连接到机身 结构的部分。支架68又具有作为预定的断裂点70的塑料螺母69,以使当在 内部空间7中有突然的压力降低时,衬层板66能够从型件67限定地拆开。
支架68的结构大致与图5和6的支架46的结构相同,考虑到型件67形成 为平面型件,因而具有档块72的杆71具有较小的长度。另外,支架68的外 部保持件不是如在支架46的情况下以棒型方式形成,而是以圆形方式形 成。附图标记列表
1衬层
2机身单元
3衬层板 4衬层板 5衬层板 6中间空间 7内部空间 8外部空间 9第一边缘
10 第一关节点
11 缆索
12 第一缆索导向件
13 中心区域
14 保持点
15 第二缆索导向件
16 第二关节点
17 第二边缘
18 支撑件
19 支撑件
20 内侧(衬层板)
21 型件
22 型件
23 型件
24 型件
25 第三缆索导向件(保持点)
26 螺栓
27 孔
28 塑料螺母29 密封件
30 预定的断裂点
31 缆索
32 缆索导向件
33 支撑
34 箭头
35 箭头
36 箭头
37 箭头
38 间隙
39 间隙
40 箭头
41 箭头
42 距离
43 距离
44 衬层板
45 衬层板
46 支架
47 型件
48 外部保持件
49 内部保持件
50 边缘
51 边缘
52 密封件
53 密封件
54 密封件
55 密封件
56 杆
57 螺纹部分
58 塑料螺母59 预定的断裂点
60 档块
61 箭头
62 箭头
63 箭头
64 间隙
65 间隙
66 衬层板
67 型件
68 支架
69 塑料螺母
70 预定的断裂点
71 杆
72 档块
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