專利名稱：飛行器結(jié)構(gòu)的制造方法以及由此得到的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛行器結(jié)構(gòu)的制造方法以及用所述方法得到的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
眾所周知，飛行器機(jī)身包括一個(gè)主要用來(lái)確保力的恢復(fù)作用的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)上有下面稱之為空氣動(dòng)力外殼的外殼，它將其空氣動(dòng)力性能提供給飛行器。這樣，該結(jié)構(gòu)包括彼此間組合在一起的大梁、加強(qiáng)肋、加固件等。這些元件可以是金屬和/或復(fù)合材料。眾所周知，空氣動(dòng)力外殼為多塊板并列或多個(gè)整段金屬板并列的形狀，利用鉚釘或所有合適的方式將這些板連接到所述結(jié)構(gòu)上。根據(jù)變型，這些板可以是復(fù)合材料。在圖1中示出了飛行器機(jī)身的一部分，該機(jī)身包括表皮12，處在該表皮的內(nèi)壁上并沿飛行器的縱向設(shè)置的一些加強(qiáng)肋14，以及上面裝有這些加強(qiáng)肋14和表皮12的一些框架16，這些框架處在與縱向方向基本垂直的平面中。每個(gè)框架確保軌道加固件的作用，而加強(qiáng)肋確保縱向加固件的作用。眾所周知，如圖2所示，利用夾件或角材18將框架16與表皮12連接。此外，每一個(gè)框架16通過(guò)一個(gè)穩(wěn)定器20與加強(qiáng)肋14連接。通常，框架的截面形狀為J型，I型，Z型， C型或L型，其中心部分22處在與表皮或與縱向方向垂直的平面中。這種截面可以在含有中心部分的平面中得到很大的硬度。需要補(bǔ)充的是，穩(wěn)定器20使框架在垂直于中心部分22 的平面中的硬度得到提高。每一個(gè)夾件或角材18包括貼緊加強(qiáng)肋14的內(nèi)壁的第一翼18a，以及與框架16連接的第二翼18b。同時(shí)，穩(wěn)定器20包括一個(gè)與框架的中心部分垂直的板形中心部分，其第一端與加強(qiáng)肋14連接，第二端與框架16連接。上述組裝件的缺陷之一在于，這些元件兩兩組裝，因此兩個(gè)元件就有四個(gè)連接件。 由于每個(gè)連接件會(huì)將幾何尺寸應(yīng)力施加到兩個(gè)表面上，即每個(gè)連接的元件一個(gè)表面，所以組裝件一共施加八個(gè)幾何尺寸應(yīng)力，這些應(yīng)力被添加到表皮的外表面處和沒有與穩(wěn)定器20 接觸的框架的外表面處的幾何尺寸應(yīng)力上。另一個(gè)缺陷在于，每一個(gè)框架都有一個(gè)由在理論上形成90°角的壁板構(gòu)成的開口型面，在加工以后或在焙燒以后，就會(huì)在各壁板之間出現(xiàn)角度誤差，這樣在它們之間形成與理論角度不同的角度。這種幾何誤差作用于楔對(duì)的連接處，用于補(bǔ)償和保證不同組裝元件的精確定位。這些公知元件的組裝方法在于提供至少四組工具。因此，根據(jù)第一個(gè)操作方式，將加強(qiáng)肋14固定到第一組工具上的表皮12上。然后，表皮12和加強(qiáng)肋14在第二組工具上成形，在表皮成形時(shí)，為保證力的恢復(fù)，該第二組工具應(yīng)當(dāng)足夠堅(jiān)硬。在第三組工具上添加夾件18以后，通過(guò)調(diào)節(jié)由框架16和夾件18構(gòu)成的系統(tǒng)(框架16和夾件18)與加強(qiáng)肋14 的相對(duì)位置，利用楔對(duì)將該系統(tǒng)固定到加強(qiáng)肋14上。最后，可以配備第五工具對(duì)穩(wěn)定器20 進(jìn)行定位。需要組裝的構(gòu)件以及工具的增加，幾何尺寸的應(yīng)力以及楔的定位都增加了生產(chǎn)時(shí)間和成本。在飛行器機(jī)翼的領(lǐng)域中，文獻(xiàn)US2010/00255^提出一種將兩個(gè)加固件進(jìn)行組裝的方法，利用一個(gè)三角形中空型材形式的連接元件可以將這兩個(gè)加固件以90°方式連接， 該連接元件代替T形角材，用以將每一個(gè)需要連接的加固件固定到確保這兩個(gè)加固件之間連接的中空型材的外表面上。為了確保表皮和框架之間的連接，可以考慮用一個(gè)與文獻(xiàn)US2010/00255^中描述的型材類似的三角形中空型材，用于代替夾件或角材18。但是，使用這種連接元件并未減少需要組裝的元件的數(shù)量，也未減少幾何尺寸應(yīng)力的數(shù)量，使用這種連接元件也未省略用于補(bǔ)償框架的幾何誤差而添加的楔。就飛機(jī)結(jié)構(gòu)而言，根據(jù)文獻(xiàn)DE-10. 2006. 002248和W0-2009/037006得知的框架確保兩個(gè)功能，即結(jié)構(gòu)功能和管道功能。根據(jù)文獻(xiàn)W0-2009/037006，框架為通過(guò)支撐件與表皮連接的管道的形狀。因此，除了框架外，這種組裝還需要在框架和表皮之間有連接元件。這些元件使組裝復(fù)雜化。根據(jù)另一個(gè)缺陷，如上所述，要在一個(gè)專用工具上使表皮成形，所以其形狀并不十分適合于框架的形狀，還是要在支撐件和表皮之間插入楔。根據(jù)文獻(xiàn)DE-10. 2006.002M8，框架為U字形加固件(開口型面)的形狀，有一根管道處在該加固件中，或者有一個(gè)壁與U形型面的一部分限定出一根管道。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，U形型面和所述壁可以做成整塊，為使絕緣體定位，壁與表皮不接觸。因此根據(jù)該文獻(xiàn)，框架為中空截面，在外周有兩個(gè)確保中空截面與表皮之間連接的腿部。該解決方案由于省略了可與框架分開的連接元件而使組裝得到簡(jiǎn)化。但是如上所述，表皮是在一個(gè)專用工具上成形的，所以其形狀并不十分適合于框架的形狀，還是要在框架和表皮之間插入楔。事實(shí)上，在該文獻(xiàn)中所述的框架，特別是確保中空截面與表皮連接的腿部沒有足夠的硬度能使框架用做工具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的這些缺陷。為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于飛行器結(jié)構(gòu)的制造方法，該方法可以減少需要組裝的元件的數(shù)量，因而減少裝載質(zhì)量，并且減少幾何尺寸的應(yīng)力數(shù)量，不需要用楔來(lái)調(diào)節(jié)它們之間的需要組裝的元件。本發(fā)明的第二個(gè)目的在于飛行器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括沿兩個(gè)方向用第一組加固件和第二組加固件增強(qiáng)的表皮，所述第一組加固件稱作沿飛行器的縱向方向設(shè)置的加強(qiáng)肋，所述第二組加固件稱作設(shè)置在垂直于縱向方向的平面中并確保軌道力的恢復(fù)的框架，其特征在于至少一個(gè)框架為由一個(gè)閉合型面限定的中空截面，將所述型面制造成整塊的給定截面，其一部分與表皮接觸。該幾何結(jié)構(gòu)使框架具有很大的強(qiáng)度，所以在使表皮成形時(shí)能將框架用作支撐表面。由于表皮在該框架上直接成形，因此這些形狀適合于框架的形狀，由此不再需要準(zhǔn)備楔。


通過(guò)閱讀下面結(jié)合附圖對(duì)僅作為例子的實(shí)施例的描述將會(huì)更清楚本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的飛行器局部機(jī)身內(nèi)部的透視圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的飛行器機(jī)身的局部結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖3是說(shuō)明本發(fā)明的飛行器機(jī)身的局部結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖4A-4C是根據(jù)本發(fā)明的變型說(shuō)明框架的不同制造步驟的剖視圖；圖5是在形成本發(fā)明飛行器機(jī)身結(jié)構(gòu)的一部分的機(jī)身內(nèi)部第一位置處的透視圖；圖6是在形成本發(fā)明飛行器機(jī)身結(jié)構(gòu)的一部分的機(jī)身內(nèi)部第二位置處的透視圖；圖7A是表示形成本發(fā)明飛行器機(jī)身結(jié)構(gòu)的制造方法的第一步驟的側(cè)向示意圖；圖7B是沿圖7A的AA線的剖視圖；圖8A是表示形成本發(fā)明飛行器機(jī)身結(jié)構(gòu)的制造方法的第二步驟的側(cè)向示意圖；圖8B是沿圖8A的AA線的剖視圖；圖9A是表示形成本發(fā)明飛行器機(jī)身結(jié)構(gòu)的制造方法的第三步驟的側(cè)向示意圖；圖9B是沿圖9A的AA線的剖視圖；和圖10是形成飛行器機(jī)身內(nèi)的地板的本發(fā)明結(jié)構(gòu)的透視圖。
具體實(shí)施例方式在圖3、5和6中，示出的是飛行器機(jī)身的一部分，該機(jī)身包括沿兩個(gè)方向用第一組加固件和第二組加固件增強(qiáng)的表皮觀，所述第一組加固件稱作沿飛行器的縱向方向設(shè)置的加強(qiáng)肋30，所述第二組加固件稱作設(shè)置在垂直于縱向方向的平面中并確保軌道力的恢復(fù)的框架32。加強(qiáng)肋30通過(guò)任何合適的方式設(shè)置在表皮28的內(nèi)表面上。眾所周知，表皮觀為多塊板并列或多個(gè)整段金屬板并列的形狀，利用鉚釘或所有合適的方式將這些板連接到所述結(jié)構(gòu)上。根據(jù)變型，這些板可以是復(fù)合材料。因?yàn)楸砥び^和加強(qiáng)肋30是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，所以不再對(duì)它們進(jìn)行描述。根據(jù)本發(fā)明，至少一個(gè)框架32為由一個(gè)閉合型面限定的中空截面，型面的一部分與表皮接觸。將該閉合型面制造成整塊的給定截面，而不是多個(gè)部件的組裝件。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，該閉合型面為梯形截面。因此，框架32包括與表皮觀接觸的第一壁板；34，在一個(gè)變型中，第一壁板與對(duì)應(yīng)于大底的加強(qiáng)肋30接觸；稱作側(cè)面的第二壁板36，該壁板提供支撐面；與第一壁板34平行且對(duì)應(yīng)于小底的第三壁板38 ；以及稱作側(cè)面的連接第一壁板和第三壁板的第四壁板40，該第四壁板相對(duì)于第一壁板34傾斜(不垂直)。閉合型面可以得到一個(gè)匣的形狀，這樣就提高了框架的強(qiáng)度，因此不再需要提供
穩(wěn)定器。根據(jù)另一方面，對(duì)應(yīng)于小底的第三壁板38可以提高與表皮垂直的平面中的慣性矩?？梢砸庾R(shí)到的是，具有中空截面的閉合型面可以有厚度不同的壁板，從而根據(jù)使用時(shí)施加至其上的外力改善框架的機(jī)械性能。這樣，壁板34、40、36和38可以有不同的厚度。根據(jù)框架的截面，梯形的大底和第二壁板36之間的角度可以為鈍角或是銳角，為的是使其適合于表皮觀的曲率，并使側(cè)面壁板36與飛行器的縱軸保持垂直。環(huán)繞形框架32可以由在整個(gè)周邊延伸的單件制成，也可以通過(guò)將多個(gè)區(qū)段頭尾相接地組裝獲得。另一方面，根據(jù)截面在周邊上的位置框架32可以有恒定或變化的截面。因此，大底；34和小底38之間的距離可以由于兩個(gè)側(cè)面壁板36、40之間的間距和/或側(cè)面壁板40 的傾斜度而改變。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，框架32可以是金屬，并可以用拉絲模的型材制成，然后將其彎曲成形。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，可以借助公知方法例如擠壓拉伸法、織造法、懸垂軌道 (drappage orbitaux)法等用復(fù)合材料制造框架32。在將纖維定位以后，使框架部分聚合，以便得到半焙燒過(guò)的元件，也可使其全部聚合，以便得到焙燒過(guò)的元件。如圖5和6所示，框架32在對(duì)應(yīng)于大底的壁板34處包括一些切口 42，這些切口還在側(cè)面壁板36和40處延伸，用于讓加強(qiáng)肋30通過(guò)。為了使加強(qiáng)肋變輕和/或?yàn)榱吮ＷC用連接元件44(圖幻例如鉚釘將其固定在表皮上，相對(duì)于大底；34傾斜的側(cè)面壁板40包括一些切口 46。這些切口 42和46可以通過(guò)加工實(shí)現(xiàn)。制備一個(gè)具有中空型面的框架32可以不產(chǎn)生幾何誤差(與中空型面的制造有關(guān)或與切口 42和46的加工有關(guān))，并且消除了需要組裝的元件之間用于調(diào)節(jié)的楔。當(dāng)該結(jié)構(gòu)是金屬時(shí)，它形成一個(gè)法拉第籠，該籠保護(hù)其內(nèi)的各元件，并確保電流的反射功能和噴鍍金屬的功能或電力系統(tǒng)施加相同電勢(shì)的功能。當(dāng)該結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料構(gòu)成時(shí)，根據(jù)圖4A-4C所示的實(shí)施方式，可以將與金屬框架相同的功能集中在電路板上，并且可以包括至少一個(gè)導(dǎo)電材料層。這樣，在圖4A所示的第一階段，用導(dǎo)電材料(金屬網(wǎng)、連續(xù)板材、展開的金屬等) 制成一個(gè)外殼48，如圖4B所示，在該外殼上有涂層50，例如玻璃纖維層，用于防止腐蝕。然后，如圖4C所示，再在該涂層50上涂敷用于構(gòu)成框架32的增強(qiáng)纖維52。根據(jù)變型，可以在框架的纖維皺褶之間插夾金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)具有中空截面的框架提供的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，可以用框架32來(lái)保證將形成表皮的板進(jìn)行成形。根據(jù)一個(gè)完成的方式，如圖7A和7B所示，將機(jī)身一部分的框架32設(shè)置在第一工具M(jìn)上。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，第一工具M(jìn)包括一個(gè)具有一些立柱56的支座，每個(gè)框架32 有一個(gè)立柱，每個(gè)立柱有框架的一些定位設(shè)備58。為此，立柱56可以包括一些作為定位設(shè)備58的銷子，將這些銷子穿到各個(gè)框架上的中心孔中。該第一工具M(jìn)可以利用相同于需要得到的部分機(jī)身的結(jié)構(gòu)中的方法對(duì)框架定位。通過(guò)任何合適的方法將利用加強(qiáng)肋30增強(qiáng)的表皮觀固定到第二工具60上。在這種情況下，由于存在加強(qiáng)肋30，所以表皮觀沿第一方向會(huì)難以發(fā)生柔性變形，但是在另一個(gè)與第一方向垂直的方向上可以發(fā)生變形，這是因?yàn)樗€沒有被框架32增強(qiáng)。如圖8A和8B所示，將這兩個(gè)工具M(jìn)和60彼此相互定位。
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然后如圖9A和9B所示，通過(guò)將表皮洲平貼在框架32上使其變形，從而使其適合于所述框架32的曲率半徑。根據(jù)本發(fā)明，由于考慮了框架32的強(qiáng)度，所以與現(xiàn)有技術(shù)的框架不同的是，能將這些框架用作工具來(lái)使表皮有一定的形狀。接著，利用任何合適的方法，即利用連接元件例如鉚釘或通過(guò)聚合作用連接框架 32和表皮28。本發(fā)明的框架32的特定截面可以省略卡夾和穩(wěn)定器。由于考慮了需要組裝的構(gòu)件的數(shù)量，所以減少了組裝時(shí)間，將幾何尺寸應(yīng)力數(shù)量限定到框架32的表面34和36，以及限定到表皮28的內(nèi)表面。根據(jù)變型，框架32由所述結(jié)構(gòu)的整個(gè)周面上的連續(xù)軌道型材(無(wú)拼接)構(gòu)成。在這些框架上，將并列的板材平貼貼緊，或是將開槽管形狀的板材繞在由連續(xù)軌道框架形成的支架上。本發(fā)明的閉合型面的框架和組裝方法不僅可以適用于與飛行器的各個(gè)截面基本為圓形的板段對(duì)應(yīng)的機(jī)身各部分，而且也適用于機(jī)身的其他部分，例如機(jī)頭和尾錐。如圖10 所示，這種技術(shù)還可用于形成飛行器的地板。在這種情況下，地板的橫梁62可以像框架32 一樣為中空閉合型面。這種技術(shù)可以提高橫梁62的扭力強(qiáng)度。有利地，橫梁62的各端進(jìn)行特形銑加工，以便得到斜邊形狀，從而能將其固定到框架32上。優(yōu)選地，利用切口 64將橫梁62鏤空，以便使它們變輕或能夠進(jìn)入到橫梁62內(nèi)部?？蚣?2和橫梁62可以與現(xiàn)有技術(shù)中的框架和橫梁組合。根據(jù)另一優(yōu)點(diǎn)，橫梁62和框架32的中空截面可以用作電纜或管路的通道。
權(quán)利要求
1.飛行器結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括沿兩個(gè)方向用第一組加固件和第二組加固件增強(qiáng)的表皮 ( )，所述第一組加固件稱作沿飛行器的縱向方向設(shè)置的加強(qiáng)肋(30)，所述第二組加固件稱作設(shè)置在垂直于縱向方向的平面中并確保軌道力的恢復(fù)的框架(32)，其特征在于，至少一個(gè)所述框架(3 為由一個(gè)閉合型面限定的中空截面，將所述型面制造成整塊的給定截面，其一部分與所述表皮接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少一個(gè)所述框架(32)包括與飛行器的縱軸垂直的壁板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少一個(gè)所述框架(32)包括與所述表皮08)接觸的第一壁板(34)，在所述第一壁板處開有切口(42)，這些切口在與所述第一壁板(34)相鄰的壁板(36，40)處延伸。
4.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少一個(gè)所述框架(32)為梯形中空截面，所述梯形的大底平貼在所述表皮08)的內(nèi)表面上。
5.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少一個(gè)所述框架(32)為矩梯形中空截面。
6.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少一個(gè)所述框架(32)包括與所述表皮接觸的第一壁板(34)，稱作側(cè)面的第二壁板(36)，第三壁板(38)以及連接所述第一壁板和所述第三壁板的稱作側(cè)面的第四壁板(40)，所述第四壁板相對(duì)于所述第一壁板 (34)傾斜，并利用切口 (46)將其鏤空。
7.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少一個(gè)所述框架(32)由復(fù)合材料制成，并具有至少一個(gè)導(dǎo)電材料層。
8.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少一個(gè)所述框架(32)在所述結(jié)構(gòu)的整個(gè)周邊是連續(xù)的。
9.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于，中空截面的閉合型面可以具有厚度不同的壁板，從而提高框架的機(jī)械性能。
10.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)包括一些橫梁(56)， 每一個(gè)橫梁均形成為支撐地板的中空閉合型材。
11.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的飛行器結(jié)構(gòu)的組裝方法，其特征在于，所述組裝方法在于設(shè)置一些具有由閉合型面限定的中空截面的框架(32)，其一部分根據(jù)所述框架在組裝結(jié)構(gòu)中的布置能夠與第一工具(54)上的表皮接觸，將所述表皮08)連接到第二工具(60)上， 將這兩個(gè)工具( ，60)相互間進(jìn)行定位，通過(guò)將所述表皮08)貼緊所述框架(3 使所述表皮變形，以便使所述表皮適合于所述框架(3 的曲率半徑，然后連接所述框架(3 和所述表皮(28)。
全文摘要
本發(fā)明是一種飛行器結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括沿兩個(gè)方向用第一組加固件和第二組加固件增強(qiáng)的表皮(28)，所述第一組加固件稱作沿飛行器的縱向方向設(shè)置的加強(qiáng)肋(30)，所述第二組加固件稱作設(shè)置在垂直于縱向方向的平面中并確保軌道力的恢復(fù)的框架(32)，其特征在于至少一個(gè)框架(32)為由一個(gè)閉合型面限定的中空截面，將所述型面制造成整塊的給定截面，其一部分與表皮接觸。
文檔編號(hào)B64C1/06GK102372084SQ20111019998
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者克里斯托夫·米亞勒, 埃萊娜·博內(nèi), 路易斯·佩爾蒂埃 申請(qǐng)人:空中客車運(yùn)營(yíng)公司