專利名稱：具有金屬框架的crp/金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)的飛機或飛船機身的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CRP/金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)的飛機機身，其中所述飛機機身設(shè) 置有金屬框架。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中通常由金屬鑲板構(gòu)成飛機機身。然而，其具有的缺點是金 屬機身具有相對大的重量。
相反地，傳統(tǒng)的整體CRP結(jié)構(gòu)的飛機機身與金屬機身相比可節(jié)省相當(dāng) 大的重量。然而，如果要具備實現(xiàn)屏蔽電磁干擾以及對電氣系統(tǒng)安裝的預(yù) 處理的能力，所述CRP結(jié)構(gòu)幾乎完全失去了此優(yōu)勢。相反，金屬機身自動 帶有這樣的屏蔽電磁干擾的能力。
在大多數(shù)最近進展中，已經(jīng)有通過使用金屬框架構(gòu)件中和此缺點的嘗 試。然而，所述框架構(gòu)件大約533毫米的緊密間距減少了重量增加。而減 輕重量是使用CRP材料的一個非常主要的原因。
此外，對于CRP/金屬復(fù)合設(shè)計，必須采耳又特殊4晉施以防止電腐蝕或"l妄 觸腐蝕。在電腐蝕的情況中，在CRP構(gòu)件與金屬構(gòu)件之間的不同電壓與電 解液，例如冷凝水共同導(dǎo)致腐蝕。因此，必須采取適當(dāng)措施以將所述CRP 構(gòu)件與金屬構(gòu)件彼此分隔，以便它們不會彼此接觸。為了此目的，將例如 分隔層，比如玻璃纖維墊或泰德拉(Tedlar)薄膜置于所述CRP構(gòu)件與金屬 構(gòu)件之間，并且另外使用例如由GPR材料包裹的合適的連接裝置。此外，必 須規(guī)律地檢查所述保護措施。因此，對固定到CRP材料制成的鑲板上的框 架構(gòu)件的保護需要昂貴且與相對重的補救措施以阻止電腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種CRP結(jié)構(gòu)的飛機機身，所述CRP結(jié) 構(gòu)具有足夠的固有剛度，因而能夠基本省去或至少減少用于支撐所述飛機 機身的額外框架構(gòu)件的數(shù)量。
按照本發(fā)明，此目的由具有按照權(quán)利要求1所述的特征的飛機機身以 及由具有按照權(quán)利要求14所述的特征的具有飛機機身的飛機或飛船而實 現(xiàn)。
前述的現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)致不引入新技術(shù)就無法解決的目的沖突。這形成了 本發(fā)明的基礎(chǔ)。按照本發(fā)明， 一種可能的改進歸于整合所述框架構(gòu)件的功
4能，即在設(shè)計中將所述機身的橫截面支撐到艙壁自身中并因而消除所述框 架構(gòu)件，所述框架構(gòu)件的功能已被避免。
本發(fā)明想要的技術(shù)效果包括:克服現(xiàn)有已知機身設(shè)計的缺點和局限性，并 允許更高性能一一但同時更簡單、更輕質(zhì)且不昂貴的一一技術(shù)方案和最終 優(yōu)秀的產(chǎn)品。
因此，本發(fā)明的第一方面涉及一種包括殼體構(gòu)件或機身筒體的飛機機 身，其中，所述殼體構(gòu)件或機身筒體為CRP夾層結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)賦予所述 飛機機身以足夠的固有剛度，以便充分減少對用于支撐所述飛機機身的額 外框架構(gòu)件的需要。所述殼體構(gòu)件或機身筒體的所述CRP夾層結(jié)構(gòu)由外殼 和內(nèi)殼形成，在這兩層之間設(shè)置有復(fù)合芯部。此外，所述外殼和內(nèi)殼部分 或全部由CRP材料構(gòu)成或以CRP結(jié)構(gòu)制造。
按照本發(fā)明，現(xiàn)有技術(shù)已知的所述艙壁的支撐被復(fù)合芯部其固有剛性 的結(jié)構(gòu)或連續(xù)支撐所取代，所述復(fù)合芯部設(shè)置在兩CRP鑲板部或?qū)又g。所 述復(fù)合芯部優(yōu)選為可通風(fēng)的，因此排除了水在其內(nèi)部積聚的可能。
按照本發(fā)明的一實施例，所述復(fù)合芯部包括例如蜂巢結(jié)構(gòu)和/或其他合 適的加強結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)由例如板和/或輪廓部構(gòu)成。
按照本發(fā)明，具有多個可以想到的加強結(jié)構(gòu)的設(shè)計。關(guān)鍵因素是由其 形成的所述殼體構(gòu)件和所述機身結(jié)構(gòu)具有足夠的固有剛度以允許去除用于 支撐所述機身結(jié)構(gòu)的框架構(gòu)件或至少在數(shù)量上減少。有多個可想到的用于 所述復(fù)合芯部的材料。這些材料例如包括有機材料、塑料泡沫、纖維增 強塑料、蠟或諾梅克斯紙和/或金屬或金屬合金?？赡艿慕饘倩蛳鄳?yīng)的金屬 合金的例子包括鈥、鋼和/或鋁。
作為例子，前面提及的所述板或輪廓部可由金屬或金屬合金制成。原 則上，也可以在所述復(fù)合芯部中使用復(fù)合材料。
在本發(fā)明的另 一實施例中，所述外殼和/或內(nèi)殼可由層壓板構(gòu)成。這些層 壓板可包含一個或多個CRP材料層，并且可選擇性地設(shè)置有至少一例如GRP 材料和/或ARP材津+的附加層。這樣的GRP或ARP材料層具有的優(yōu)點是它 們可用作所述CRP機身與所述金屬框架之間的分隔層，以阻止由CRP/金屬 對引起的接觸腐蝕或電腐蝕的發(fā)生。
本發(fā)明基于的物理原則是非常高的結(jié)構(gòu)機械效率以及允許沒有其他支 撐的長機身長度。因此，無需框架構(gòu)件。
然而，在機身中的必須將高荷載和力引入所述機身中的位置，則需要 框架構(gòu)件。這些形成部分所述框架的構(gòu)件由金屬或金屬合金制成，并形成 法拉第籠的一部分。相比之下，如果此類構(gòu)件由CRP材料制成，它們將不 能用作法拉第籠。
按照本發(fā)明的飛積4幾身的所述框架的構(gòu)件包括例如用于機頭部分的框架構(gòu)件以及用于前后加強桿的機翼連接件、用于起落架艙(后端(搶壁)) 的框架構(gòu)件以及用于后機身端部的框架構(gòu)件。除了框架構(gòu)件，還可以使用 與縱長方向的殼體接縫相連的、用于客運和貨運地板的橫撐。除了所述框 架構(gòu)件和橫撐外，還在所述機身表面上設(shè)置金屬織物或網(wǎng)。所述金屬網(wǎng)具
有有效保護飛機不受雷擊的優(yōu)點。在此情況下，所述金屬框架還具有充當(dāng) 法拉第籠的功能。
此外，上述框架具有最少量的構(gòu)件，尤其是需要作為傳力構(gòu)件的框架 構(gòu)件。所述金屬框架具有允許節(jié)省相當(dāng)大重量的優(yōu)點，因為所述機身結(jié)構(gòu) 自身形成有足夠的固有剛度，不需要用于支撐機身的額外框架構(gòu)件。
然而，按照特殊設(shè)計，原則上可能進一步增加金屬框架構(gòu)件和/或金屬 部件。此原則有賴于固定到機身側(cè)壁上的地板，所述地板獨立于導(dǎo)電殼體 連接部區(qū)域內(nèi)的框架構(gòu)件。這樣一來，也排除了對縱梁和所述框架構(gòu)件的 使用。所述縱梁例如可同樣由金屬或金屬合金制成。
所述固有剛性的機身壁優(yōu)選采用隔熱設(shè)計，以便充分防止機身內(nèi)部的 冷凝水。這通過例如對所述才幾身壁的兩部分設(shè)計而實現(xiàn)，所述兩部分包括 在其之間具有復(fù)合芯部的外殼和內(nèi)殼。這具有足夠的隔熱作用以充分防止 機身內(nèi)部的冷凝水。這極大地減小了電腐蝕的風(fēng)險。這樣一來，可使所述 防腐措施更輕質(zhì)且更^f更宜。
在本發(fā)明的一實施例中，所述殼體構(gòu)件或機身筒體的所述夾層結(jié)構(gòu)的
尺寸以這樣的方式形成按照所述復(fù)合芯部的結(jié)構(gòu)和厚度、所述外殼和內(nèi) 殼的厚度以及所使用的材料，以使得其形成足夠的隔熱性能。由于所述飛 機機身的所述殼體構(gòu)件或機身筒體附加的隔熱功能，如前說述，可以在機 身內(nèi)部防止冷凝水的形成、從而阻礙電腐蝕。如目前的情況一樣，這對于 CRP/金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)的情況是非常重要的。
本發(fā)明的另 一方面涉及具有按照本發(fā)明的飛枳4幾身的飛機或飛船。 下面，基于實施例并參照相應(yīng)附圖對本發(fā)明進4亍更詳細說明。


機身圖la示出按照本發(fā)明的飛機機身的立體圖，其中示出的所述飛沖幾 機身的框架沒有外部鑲板。
圖lb示意性地示出具有外部鑲板的圖la中的所述框架。
圖2示出如圖lb所示的、按照本發(fā)明的飛機機身框架的示意性主視圖。
1: 框架
2: 用于前部加強桿的機翼連接件的框架構(gòu)件 用于后部加強桿的機翼連接件的框架構(gòu)件 4: 用于起落架艙的后部連接件(艙壁)的框架構(gòu)件5:后機身端部的框架構(gòu)件
6:縱長方向的殼體接縫
7:客運和貨運地板的橫撐
8:金屬網(wǎng)或織物
9:外部4裏斧反
10:飛機或飛船的機身
11:才幾頭部分的框架構(gòu)件
12:機翼連接件
13:桿件
具體實施例方式
圖la概略性地描述了按照本發(fā)明的飛才幾機身10。該圖首先示出沒有外 部鑲板9的飛機機身10的框架1。所述框架1例如從后機身端部延伸到機 頭部分的始端。
所述框架1具有用于所述4幾頭部分的框架構(gòu)件11、用于前部加強桿的 機翼連接件的框架構(gòu)件2 (CWB前部承載框架)以及用于后部加強桿的機翼連 接件的框架構(gòu)件3(CWB后部承載框架)。此外，具有用于起落架艙(MLG后部 艙壁框架)后端(論壁)的框架構(gòu)件4以及用于后機身端部(框架式后部壓力 圓頂)的框架構(gòu)件5。所述框架1還具有多個客運地板(圣像牌地板橫梁)的 橫撐7，其與在縱長方向的殼體接縫6(縱向板接縫)相連。如圖l所示的所 述橫撐7完全由例子以及以很簡單的形式給出。所使用的所述橫撐7的數(shù) 量取決于例如計劃目的和飛機的類型，并且所述橫撐可例如在整個機身部 分上充分延伸。此外，這種類型的橫撐7還可用于貨運地板，如下面的圖 lb所示。
如圖1所示的按照本發(fā)明的所述飛機機身10的所述框架1基本具有最 少量的例如用作傳力構(gòu)件的框架構(gòu)件或框架構(gòu)件，包括所述框架構(gòu)件，和/ 或用于形成法拉第籠。按照本發(fā)明的實施例，現(xiàn)有技術(shù)已知的機身壁的不 連續(xù)支撐被由有機材料制成的、位于兩CRP之間的復(fù)合芯部的連續(xù)支撐所 代替。此物理原則具有高結(jié)構(gòu)機械效率，以便可無需另外的支撐或僅需幾 個附加支撐而制造長的機身長度。所述機身和/或殼體構(gòu)件的所述固有剛性 結(jié)構(gòu)使得省去框架構(gòu)件成為可能。然而，在必須引入高荷載和/或力到所述 機身的位置仍然需要前面提及的框架構(gòu)件2、 3、 4、 5。
如前所述，根據(jù)設(shè)計，還可能再增加金屬框架構(gòu)件和其他金屬構(gòu)件，例如 橫撐或者縱軒和縱梁等。用于構(gòu)建所述框架l的所述金屬框架構(gòu)件2、 3、 4、 5 和/或其他金屬構(gòu)件6、 7、 8具有的優(yōu)點是即使鑲板由CRP材料制成，所 述機身也可形成法拉第籠的類型。這樣一來，可實現(xiàn)例如在所述機身中所需的對電磁干擾的屏蔽以及對電氣系統(tǒng)安裝的預(yù)處理。
相比之下，如果所述框架構(gòu)件2、 3也由CRP材料制成，將不得不設(shè)置 附加的金屬構(gòu)件以實現(xiàn)上述的屏蔽。然而，這將帶來額外的重量，這將抵 消由于使用CRP材料所節(jié)省的重量。
在圖lb中，圖la中的所述框架1已示意性地設(shè)置了所述外部鑲板9 和金屬網(wǎng)或織物8(金屬網(wǎng))。所述金屬網(wǎng)8如圖lb所示，且大體在機身整 個外表面上延伸。所述金屬網(wǎng)具有例如140g/m2的重量。如前所述，該金屬 網(wǎng)尤其用于防范雷電襲擊。此外，在圖lb中呈現(xiàn)的視圖也示出所述框架構(gòu) 件2和3，其具有各自的用于所述前、后加強桿的機翼連接件12。
由于所述CRP結(jié)構(gòu)優(yōu)點，^換照本發(fā)明的所述飛積4/L身具有一定的固有 剛度，即當(dāng)其彎曲時，所述機身例如不會"變平"。
為了獲得具有所需固有剛度的CRP機身結(jié)構(gòu)，所述機身結(jié)構(gòu)具有例如 CRP夾層結(jié)構(gòu)。所述CRP夾層結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)點是與傳統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)件 相比，其可實現(xiàn)更高的剛度。然而原則上，本發(fā)明不局限于CRP夾層結(jié)構(gòu)，也 可與生產(chǎn)出的局域足夠固有剛度的殼體構(gòu)件一起使用其他合適的CRP結(jié)構(gòu)。
如前面所解釋的，雖然其他合適的加強結(jié)構(gòu)或其組合基本上也是可能 的，但用于本方案中的所述復(fù)合芯部可包括例如在市場上可用到的蜂巢結(jié) 構(gòu)。所述復(fù)合芯部還可由多種材料和材料組合制成。
現(xiàn)有的CRP/金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)點是設(shè)置在兩CRP層之間的芯部 或復(fù)合芯部可為通風(fēng)的，因而阻止了其內(nèi)部水分的積聚。此外，機身壁的 雙殼設(shè)計具有足夠的隔熱功能以防止機身內(nèi)部水分的冷凝。因而極大的減 小了電冷凝的風(fēng)險，所以可減小防止腐蝕發(fā)生所需的保護措施的范圍。
圖2示出如圖l所示的、按照本發(fā)明的飛機機身框架的示意性主視 圖。如箭頭所示，舉五個殼體構(gòu)件固定于所述框架1的例子，其形成所述 飛機機身10的外周并從前機頭部分延伸到后機身端部。按照本發(fā)明的一實 施例，所述飛積4幾身可由至少兩個殼體構(gòu)件或三個、四個或多于五個殼體 構(gòu)件組成。此外，還可以使用殼體構(gòu)件和使用機身筒體構(gòu)建固有剛性的機 身結(jié)構(gòu)，這可按照前述的CRP夾層結(jié)構(gòu)或任何其他合適的CRP結(jié)構(gòu)制造。 在此情況下，附圖對于所述殼體構(gòu)件的說明可相應(yīng)地用于所述^L身筒體。
圖2還在主視圖中示出客運地板的橫撐7以及貨運地板的橫撐7。如圖 lb中概略性示出，所述客運地板可額外由桿件或縱桿13支撐。
本發(fā)明旨在發(fā)展未來的飛機機身，其一方面具有優(yōu)異的性能，另一方 面可便宜地制造。
雖然本發(fā)明已基于前述優(yōu)選實施例進行了說明，但其不局限于此，而 是可以多種方式改變。
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權(quán)利要求
1、一種具有CRP結(jié)構(gòu)的機身構(gòu)件的具有固有剛性的飛機或飛船機身(10)，其中，每個所述機身構(gòu)件具有外殼和內(nèi)殼，每一個所述外殼和內(nèi)殼的至少部分由CRP材料形成，其中在所述外殼與所述內(nèi)殼之間設(shè)置有復(fù)合芯部，且所述機身(10)在內(nèi)部具有與所述機身構(gòu)件相連的金屬框架(1)。
2、 如權(quán)利要求i所述6^機身， 一其特征在于:所述復(fù)合芯部i有蜂巢結(jié)構(gòu)和/或其他合適的加強結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)由例如板和/或輪廓部構(gòu)成。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的機身，其特征在于所述復(fù)合芯部優(yōu)選由 至少一有^L材料，纖維增強塑^K列如CRP、 GRP或ARP,塑^H"泡沫，蠟紙例 如諾梅克斯紙和/或金屬或金屬合金例如鋁、鋼和/或鈦合金構(gòu)成或至少包 括這些材料。
4、 如前述至少一權(quán)利要求所述的機身，其特征在于所述外殼和/或 內(nèi)殼由層壓板構(gòu)成，所述層壓板包含一個或多個CRP材料層，并且還設(shè)置 有至少一 GRP材料和/或ARP材料的附加層。
5、 如前述至少一權(quán)利要求所述的機身，其特征在于所述金屬框架(l) 包括由金屬和/或相應(yīng)的金屬合金制成的構(gòu)件(2-8、 11、 13)，其中所述金 屬或金屬合金為例如鋁、鋼和/或鈦的形式。
6、 如前述至少一權(quán)利要求所述的機身，其特征在于所述框架(l)被 設(shè)計成法拉第籠的形式。
7、 如前述至少一權(quán)利要求所述的機身，其特征在于所述框架(l)包 括作為構(gòu)件的框架構(gòu)件(2、 3、 4、 11)、縱梁、橫撐(7)和/或縱桿(13)。
8、 如前述至少一權(quán)利要求所述的機身，其特征在于所述框架(l)包 括至少一用于機頭部分的框架構(gòu)件(ll)、用于前加強桿的機翼連接件的 框架構(gòu)件(2)、用于后加強桿的機翼連接件的框架構(gòu)件(3)、用于起落架搶 的后部連接件的框架構(gòu)件(4)、用于后機身端部的框架構(gòu)件(5)、 一個或多 個用于客運和貨運地板的橫撐(7)和/或至少一在縱長方向的殼體接縫的連 接件(6)。
9、 如前述至少一權(quán)利要求所述的機身，其特征在于包括所述外殼、內(nèi) 殼和設(shè)置在上述兩層之間的所述復(fù)合芯部的所述機身構(gòu)件的夾層結(jié)構(gòu)的尺 寸以這樣的方式形成使得所述機身構(gòu)件形成足夠的隔熱性能以至少減少 所述^/L身(10)內(nèi)部的冷凝水。
10、 如前述至少一;k利要求所述的^/L身，其特4i在于所述^L身(10) 包括金屬網(wǎng)(8),所述金屬網(wǎng)覆蓋所述機身的整個表面的至少一部分。
11、 如前述至少一權(quán)利要求所述的機身，其特征在于所述機身(IO) 由例如兩個、三個、四個或五個殼體構(gòu)件形成。
12、 如前述至少一權(quán)利要求所述的機身，其特征在于所述機身(IO) 由多個機身筒體形成，所述機身筒體在長度上構(gòu)成整體。
13、 具有按照前述任一權(quán)利要求的機身(10)的飛機或飛船。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含CRP結(jié)構(gòu)殼體構(gòu)件或機身筒體的具有固有剛性的飛機或飛船機身，其中，每個所述殼體構(gòu)件或機身筒體具有外殼和內(nèi)殼，每一個所述外殼和內(nèi)殼的至少部分由CRP材料形成，其中在所述外殼與內(nèi)殼之間設(shè)置有復(fù)合芯部，且所述機身在內(nèi)部具有可與所述殼體構(gòu)件或機身筒體相連的金屬框架(1)。
文檔編號B64C1/00GK101631715SQ200880001937
公開日2010年1月20日 申請日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月23日
發(fā)明者拉爾夫·赫爾曼, 漢斯-彼得·溫策爾, 沃爾夫迪特里希·多爾茨斯基, 米夏埃爾·柯拉克斯 申請人:空中客車德國有限公司