一種飛機抗墜撞的吸能結構單元的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種飛機抗墜撞的吸能結構單元，包括配置于所述吸能結構單元兩側的面板1，配置于所述面板1之間的、中心軸垂直于面板1的多個復合材料圓管2，和填充于所述面板1和所述復合材料圓管2之間的聚氨酯發(fā)泡材料；所述復合材料圓管2包括管身2a和位于管身兩端、由管身延伸形成的翻邊2b；所述面板1與所述復合材料圓管2的翻邊2b通過膠接和碳pin4連接。本實用新型所述吸能結構單元，可以作為承力單元用于機身底部結構的設計，或者作為專門的抗墜撞單元使用。該結構形式重量輕，整體性好，能量吸收率高。
【專利說明】一種飛機抗墜撞的吸能結構單元
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于飛行器復合材料結構設計領域，具體涉及一種飛機抗墜撞的吸能結構單元。
【背景技術】
[0002]以每10000公里飛行死亡的人數作為度量單位，飛行運輸一直保持在0.5人左右。航空安全在某種程度上已經成為制約航空工業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的難題之一，只要在航空活動中有人類的參與，在航空器設計時就必須考慮到如何應對空難事故。
[0003]考慮粗暴著陸時乘員的安全防護設計是現代飛機結構設計的關鍵技術之一。飛機的耐墜撞性是指在“意外載荷”強烈沖擊下，飛機對乘員提供防護的能力。飛機的耐撞性設計主要針對起落架系統(tǒng)、機體結構、座椅和乘員約束系統(tǒng)以及燃油系統(tǒng)進行，本實用新型所提出的耐墜撞結構單元以提高機體結構的耐墜撞性為目的。
[0004]對于三、四級烈度的撞擊，僅僅依靠飛機的起落架和機身吸收能量難以滿足設計要求，在機體結構中需引入新型高效吸收能量單元(吸能單元)以提高機體在撞擊時的能量吸收能力。吸能單元的主要原理是通過其在沖擊過程中的不可逆破壞，使動能轉化為破壞所需的變形能、熱能等其他形式的能量。
[0005]歐美航空界在吸能結構方面開展了大量工作。德國宇航中心(DLR)提出了一種由塑性鉸和吸能結構件組成的地板下部吸能結構概念；荷蘭國家空間實驗室(NLR)針對直升機地板下部結構，設計制造了一種以波紋板為吸能元件的地板下部吸能結構；美國國家航空航天局(NASA)對復合材料機身段的適墜性進行過較為深入的研究，提出了 4種不同的地板下部吸能結構形式:夾芯板結構、桿系結構、管狀結構和泡沫填充結構。
[0006]我國現有吸能單元的設計中，主要將金屬壁板等吸能結構置于飛機地板下，在機體墜落時，利用金屬的塑性變形吸收能量。金屬吸能結構不僅能量損耗率不高，而且需要付出較大的重量代價，經濟性較差。
[0007]因此，有必要開發(fā)出一種吸能效率高、重量輕的飛機抗墜撞吸能結構。
實用新型內容
[0008]本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種具有較高能量吸收率同時具有較輕結構重量的飛機抗墜撞吸能結構單元。
[0009]為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0010]一種飛機抗墜撞的吸能結構單元A，包括配置于所述吸能結構單元兩側的面板1，配置于所述面板I之間的、中心軸垂直于面板I的多個復合材料圓管2，和填充于所述面板I和所述復合材料圓管2之間的聚氨酯發(fā)泡材料；所述復合材料圓管2包括管身2a和位于管身兩端、由管身延伸形成的翻邊2b ;所述面板I與所述復合材料圓管2的翻邊2b通過膠接和碳pin 4連接。
[0011]優(yōu)選的，所述面板I由碳纖維/環(huán)氧復合材料經緯編織而成。更優(yōu)選的，所述面板I具有碳pin橫向增強結構。
[0012]優(yōu)選的，所述復合材料圓管2彼此之間間隔相等的距離。
[0013]優(yōu)選的，所述復合材料圓管2為碳纖維和玻璃纖維經緯編織而成。
[0014]優(yōu)選的，所述翻邊2b上開有一個或多個缺口。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]1.上、下面板和配置于上、下面板之間的復合材料圓管都采用比剛度與比強度大大高于金屬材料的復合材料，因此吸能結構單元與同面積的金屬吸能結構單元相比付出的重量代價更小，從而能夠減輕飛機的負載，降低油耗，降低飛機飛行成本，提高經濟性能。
[0017]2.復合材料圓管采用混雜編織復合材料，剪切性能優(yōu)異，止裂性好，在墜撞過程中能夠以“花瓣形”壓潰的形式吸收大部分能量。
[0018]3.復合材料面板不僅采用2D編織復合材料，同時還采用碳pin進行橫向增強，具有較高的層間斷裂韌性，能夠通過碳pin的拔出與斷裂提高面板分層斷裂時的能量吸收。
[0019]4.上、下面板與圓管翻邊膠接的同時采用碳pin連接，與機械連接相比，不僅重量輕，而且斷裂吸收能更高。
[0020]5.填充于上、下面板之間的聚氨酯泡沫，不僅能夠吸收一部分沖擊能，而且對復合材料圓管起到支撐作用，能進一步提高其抵抗橫向變形的能力，從而提高能量吸收率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結合附圖，對本實用新型做詳細說明。
[0022]圖1是實施例1所述飛機抗墜撞的吸能結構單元的結構示意圖，其中:A是吸能結構單元，I是面板，2是復合材料圓管，3是聚氨酯泡沫，4是碳pin。
[0023]圖2是圖1中復合材料圓管2的結構示意圖，其中2是復合材料圓管，2a是管身，2b是翻邊。
【具體實施方式】
[0024]下面通過【具體實施方式】對本實用新型做進一步說明。
[0025]實施例1 一種飛機抗墜撞的吸能結構單元
[0026]參見圖1和2，一種飛機抗墜撞的吸能結構單元A，包括配置于所述吸能結構單元兩側的面板1，所述面板I之間的、中心軸垂直于面板I的多個復合材料圓管2，和填充于所述面板和所述復合材料圓管2之間的聚氨酯發(fā)泡材料3。所述復合材料圓管2包括管身2a和位于管身兩端、由管身2a延伸形成的翻邊2b ;所述面板I與所述復合材料圓管2的翻邊2b通過膠接和碳pin4連接。
[0027]所述面板I由碳纖維/環(huán)氧復合材料經緯編織而成，具有碳pin4橫向增強結構。
[0028]所述復合材料圓管2彼此之間間隔相等的距離。所述復合材料圓管2為碳纖維和玻璃纖維經緯編織而成。所述圓管2的翻邊2b上對稱地開有四個缺口，這樣的結構既有利于圓管2的制造，也有利于墜撞時發(fā)生“花瓣形”壓潰吸收沖擊能量。
[0029]本實施例所述吸能結構單元，可以作為承力單元用于機身底部結構的設計，或者作為專門的抗墜撞單元使用。該結構形式重量輕，整體性好，能量吸收率高。
【權利要求】
1.一種飛機抗墜撞的吸能結構單元[A]，包括配置于所述吸能結構單元[A]兩側的面板[1]，配置于所述面板[I]之間的、中心軸垂直于面板[I]的多個復合材料圓管[2]，和填充于所述面板[I]和所述復合材料圓管[2]之間的聚氨酯發(fā)泡材料[3];所述復合材料圓管[2]包括管身[2a]和位于管身兩端、由管身延伸形成的翻邊[2b];所述面板[I]與所述復合材料圓管[2]的翻邊[2b]通過膠接和碳pin[4]連接。
2.根據權利要求1所述的吸能結構單元，其特征在于，所述面板[I]由碳纖維和環(huán)氧復合材料經緯編織而成。
3.根據權利要求2所述的吸能結構單元，其特征在于，所述面板[I]具有碳pin[4]橫向增強結構。
4.根據權利要求1至3任一所述的吸能結構單元，其特征在于，所述復合材料圓管[2]彼此之間間隔相等的距離。
5.根據權利要求4所述的吸能結構單元，其特征在于，所述復合材料圓管[2]由碳纖維和玻璃纖維經緯編織而成。
6.根據權利要求4所述的吸能結構單元，其特征在于，所述翻邊[2b]上開有一個或多個缺口。
【文檔編號】B64C1/06GK203528805SQ201320481010
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年8月8日 優(yōu)先權日:2013年8月8日
【發(fā)明者】杜龍, 彭志軍, 項小平, 王震, 張海周, 姜亞娟, 黃小均, 李朝光 申請人:江西洪都航空工業(yè)集團有限責任公司