本發(fā)明涉及一種直升飛機，該直升飛機具有機身和復合尾桁，該復合尾桁包括至少一個管狀尾桁錐部和復合附連環(huán)形區(qū)段，該復合附連環(huán)形區(qū)段限定匹配表面，其中，該匹配表面借助多個張力構件在相關聯(lián)的連接交界部處連接于該機身，這些張力構件相對于復合尾桁的縱向延伸部縱向地定向，且該多個張力構件分布在復合附連環(huán)形區(qū)段的周界之上，該直升飛機包括如權利要求1所述的特征。

背景技術：

傳統(tǒng)的直升飛機設計通常包含提供單個主旋翼和輔助尾部旋翼，該輔助尾部旋翼適合于抵抗扭矩并且提供定向偏航控制，其中，該尾部旋翼安裝在相關聯(lián)的支承結構的后端處，該支承結構附接于直升飛機的給定主要機身本體。通常，相關聯(lián)的支承結構由直升飛機的所謂尾桁所限定并且通常實施為具有后部的單個梁元件，且尾部旋翼位于該后部處。此外，翼部可設置在與尾部旋翼相同的位置處，用以在向前飛行期間提供方向穩(wěn)定性，由此減輕尾部旋翼并且減小反扭矩操作所需的動力供給。此外，水平尾翼平面可同樣設置在尾桁的后部處或者翼部的頂部上，以提供俯仰穩(wěn)定性。

通常，尾桁包括承載尾桁結構，該承載尾桁結構容納與尾部旋翼、天線和/或其它系統(tǒng)相關聯(lián)的驅動控制件。用于驅動尾部旋翼的對應的驅動軸通常設置在該承載尾桁結構的外部和頂部上，以易于檢查和維修。

承載尾桁結構必須大致根據(jù)靜態(tài)、動態(tài)和疲勞需求來設計，其中確切地說，疲勞設計是比較苛刻的需求。具體地說，承載尾桁結構必須設有合適的彎曲和扭轉剛度、合適的強度以及合適的質量。此外，對于合適的維修操作，必須考慮諸如耐腐蝕性、拆卸能力、更換能力和甚至可交換性之類的操作需求。術語“更換能力”大致涉及使得尾桁與另一個相交換，而術語“可交換性”大致涉及將一個直升飛機的尾桁用于另一個。

基于這些設計和操作需求，主要實施兩種類型的承載尾桁結構，這兩種承載尾桁結構關于它們在主要機身本體內的結構一體化而彼此不同。更確切地說，將第一種類型的尾桁限定為纖細梁元件，該纖細梁元件在其前端上附連于主要機身本體的后部區(qū)域和頂部區(qū)域。然而，此種布置導致主要機身本體的后部區(qū)域中的相應機艙高度減小，并且在后部裝載的直升飛機構造的情形下、導致對應的裝載間隙減小。根據(jù)第一種類型的此類尾桁通常包括具有平坦頂部或底部基部的基本上圓柱形橫截面。將第二種類型的尾桁限定為一個單個梁，該單個梁借助從主要機身本體向尾部(所謂的“魚尾”)的平滑錐形過渡部附連于該主要機身本體。然而，第二種類型的尾桁的橫截面大于根據(jù)第一種類型的尾桁的橫截面，因此導致由于主旋翼在操作中下沖而產生的較大卸載。

通常，兩種類型的尾桁均實施為復合尾桁，并且在這些尾桁與主要機身本體的過渡部處設有連接交界部。通常，在主要機身本體的挑高部中存在結構扭結，該結構扭結對應于尾桁的連接交界部，而該連接交界部安裝于該主要機身本體的對應連接部段。換言之，通常在主要機身本體和尾桁之間實施物理分隔，這允許相對于主要機身本體單獨地制造尾桁結構。此種分隔制造和連接交界部的有利之處在于，它們允許根據(jù)需要更換尾桁，并且能確保尤其是對于較大尺寸的直升飛機的合適可運輸性。

然而，在相應連接交界部的設計和定尺寸中，必須考慮這些連接交界部應能夠在相關聯(lián)直升飛機的操作中、傳遞由于基礎彎曲負載和阻力所產生的縱向負載以及由于橫向剪切和扭轉負載產生的切向負載。此外，在相應連接交界部的設計和定尺寸中必須考慮到的是，與根據(jù)第二類型的尾桁相比，具有相對較小橫截面的根據(jù)第一類型的尾桁呈現(xiàn)較大的交界負載。

于是，當前可使用如下兩種類型的連接交界部：剪切類型的連接交界部和張力螺栓連接交界部。剪切類型的連接交界部適合于借助通過剪切加載的緊固件來傳遞操作中產生的縱向和切向負載，即其中，給定的尾桁層壓件由平面內軸承加載。采用此種剪切類型的連接交界部，給定尾桁的相應尾椎蒙皮通常借助蒙皮拼接貼合機附連于直升飛機的主要機身本體。剪切類型的連接交界部通常被認為限定最有效的連接交界部，因為拼接倍增器是簡單的并且因為剪切類型的連接交界部激勵少量的偏移力矩并且通過剪切傳遞所有負載，從而避免二次彎曲和使用大型且重型螺栓的需求。然而，剪切類型的連接交界部在公差、更換能力以及可交換性方面不太合適。然而，在操作期間的載荷引入需要所施加緊固件的緊密配合，這會在處理重復的附連和拆卸時引起特定的挑戰(zhàn)。

與此相對，張力螺旋連接交界部通常采用環(huán)形元件，該環(huán)形元件具有通常包括“l(fā)形”橫截面的側壁，其在下文中也稱為“l(fā)-型概念”。該環(huán)形元件通常將操作中產生的縱向和切向負載從尾桁傳遞至主要機身本體。因此，該環(huán)形元件包括細長管狀部段和徑向定向突緣，該細長管狀部段大體鉚接于尾桁，而該徑向定向突緣設置在該細長管狀部段的設有通孔的軸向端部處。張力螺栓以寬大的間隙配合穿過這些通孔而沿著徑向定向突緣的整個周界安裝，以將徑向定向突緣夾持至主要機身本體的相鄰連接結構。于是，縱向負載經由張力螺栓通過張力來傳遞，而切向負載借助摩擦來傳遞，該摩擦是張力螺栓的基礎緊固扭矩和相關聯(lián)的夾持負載的作用。此外，對于一些應用而言，環(huán)形元件同時實現(xiàn)框架的功能以支承由結構扭結引發(fā)的縱向負載偏差。例如，在文獻us5,676,335中說明相應的張力螺栓連接交界部。

通常，環(huán)形元件實施為典型地是鋁制金屬環(huán)，該金屬環(huán)鉚接至復合尾桁。然而，由鋁制成的較高應力環(huán)形元件和復合尾桁的組合導致電偶不兼容性，這導致腐蝕問題，因此在維護和維修期間需要特定的表面保護裝置以及特定的護理和檢查。特別是對于油和天然氣任務，需要特別注意腐蝕問題。

此外，尾桁是直升飛機的通常遭受疲勞問題的結構部件，且將負載傳遞至主要機身本體的金屬環(huán)受到相對較高的應力，且由此在該金屬環(huán)的壽命期間易于出現(xiàn)相對較早產生的裂紋。此種疲勞敏感性通常導致重型設計，其中，例如將肋部分配在金屬環(huán)內以避免該金屬環(huán)的突緣之間出現(xiàn)打開效應，并且結合特定的檢查間隔這需要專門的證明和驗證。當將具有此類不同的疲勞和強度性能特征的兩種材料進行混合時，此種過程變得甚至更為復雜。

此外，由于無法接近尾桁的內部而必須從尾桁的外部執(zhí)行將環(huán)形元件附接于尾桁，因而金屬環(huán)在尾桁外部需要小的軸向橫截面足夠設計空間。然而，金屬環(huán)構建在尾桁外部對于將給定尾部旋翼軸容納在尾桁的頂部上造成限制。更確切地說，具有較大直徑的先進尾部旋翼軸無法安裝在傳統(tǒng)的尾桁體系結構中。新的體系結構從尾部旋翼軸至徑向定向突緣需要一定間隙，由此需要較大的整流罩。

此外，強制性地使用相對較長的螺接張力螺栓、即拉伸螺栓，以防止螺栓夾持壓力的過度損失。這需要使用附加的間隔襯套，因此引起附加的重量。此外，高度、即“l(fā)形”環(huán)形元件的徑向定向突緣的徑向延伸部是相應的螺釘直徑和所需承載表面的函數(shù)，用以抵消與尾桁的受應力蒙皮和螺釘?shù)幕A作用線之間的偏移相關聯(lián)的力矩。更確切地說，對于以夾層設計實施的尾桁，由于相應的夾層殼體相對于尾桁的外部挑高部向內運動，因而此種偏移尤為明顯。偏移增大了每個張力螺釘處的有效負載，因此，需要較大的張力螺栓和較大的緊固扭矩，以避免傳遞剪切流所需的摩擦力出現(xiàn)不可接受的損失，或者甚至避免徑向定向突緣與主要機身本體的接觸分離。

于是，應用如上所述的金屬環(huán)的特征在于在重量、一體化、性能和維護方面的一些重要缺點。已試圖通過將l型概念轉換為具有基礎復合基質的復合設計來解決這些缺點，其中，環(huán)形元件仍呈現(xiàn)“l(fā)形”橫截面，但相應的纖維鋪層平行于“l(fā)形”橫截面鋪置。然而，這由于縱向負載而產生展開效應，該展開效應在從細長管狀部段至徑向定向突緣的過渡半徑處引起橫向的張力應力。這些橫向張力應力對于基礎復合基質直接地施加應力，且由此直接地作用在復合基質的機械性能的薄弱點上，引起相對較低的靜態(tài)和疲勞性能，從而使得幾乎會喪失所有由于使用復合材料產生的常見益處和優(yōu)點。如果并不提供加強肋部來用于將徑向定向突緣連接于具有復合設計的環(huán)形元件的細長管狀部段，則此種效應會更加惡化。此外，必需特別關注與由相應的夾持壓力引起的橫向張力應力相關的復合材料的摩擦負載和松弛性能，該夾持壓力由于將復合設計的徑向定向突緣與主要機身本體相連接而產生。

張力螺栓連接交界部的其它方案的特征在于結合單獨的框架來使用離散重型拉伸裝配件。在該情形中，縱向負載收集在預定數(shù)量的互連點處、通常是至少四個互連點處，并且通過拉力和摩擦傳遞至主要機身本體。換言之，除了如同如上所述的張力螺栓連接交界部所實現(xiàn)的那樣具有連續(xù)負載傳遞，還實現(xiàn)離散的負載傳遞，然而這被認為較重且剛度較低。

技術實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種直升飛機，該直升飛機具有尾桁的連接交界部、以及該直升飛機的主要機身本體的相關聯(lián)連接交界部的高度有效結構設計，與傳統(tǒng)的連接交界部相比，該連接交界部適合于呈現(xiàn)改進的操作性能和機械效率。

上述目的通過具有機身和復合尾桁的直升飛機來解決，該直升飛機包括如權利要求1所述的特征。

更確切地說，根據(jù)本發(fā)明，該直升飛機包括機身和復合尾桁，該復合尾桁至少包括管狀尾桁和復合附連環(huán)形區(qū)段，該復合附連環(huán)形區(qū)段限定匹配表面。該匹配表面借助多個張力構件在相關聯(lián)的連接交界部處連接于機身，這些張力構件相對于復合尾桁的縱向延伸方向縱向地定向。該多個張力構件分布在復合附連環(huán)形區(qū)段的周界之上。該復合附連環(huán)形區(qū)段包括夾持環(huán)部段，該夾持環(huán)部段具有多個張力構件容納部，其中，該夾持環(huán)部段限定復合附連環(huán)形區(qū)段的匹配表面。多個張力構件至少部分地容納在多個張力構件容納部中。該復合附連環(huán)形區(qū)段限定具有中性線的徑向橫截面，該中性線基本上平行于縱向延伸方向定向并且相對于縱向延伸方向包括至多1:5的偏差斜率。較佳地，夾持環(huán)部段包括纖維層，這些纖維層至多以小于1:5的斜率偏離縱向延伸方向。

根據(jù)一個方面，將相關聯(lián)的連接交界部設置成復合設計，由此允許利用復合材料的優(yōu)點。更確切地說，相關聯(lián)的連接交界部由復合附連環(huán)形區(qū)段提供，且張力螺栓用于將該復合附連環(huán)形區(qū)段連接于直升飛機的機身。

有利地是，通過使用復合附連環(huán)形區(qū)段，即通過有效地應用復合材料并且面向目標地利用這些材料在疲勞性能方面的優(yōu)點，具體地與傳統(tǒng)的金屬方案相比，能獲得顯著改進的疲勞敏感性。此外，此種復合附連環(huán)形區(qū)段能與復合尾桁兼容，以使得能避免腐蝕問題。有利地是，復合附連環(huán)形區(qū)段可以是復合尾桁的一體部件，即與復合尾桁一起實施為單個部件，因此由于缺少附加地所需的互連裝置而節(jié)省一定程度的額外重量。然而，具有附加交界部的不同方案仍是可行和有利的，因為對于薄壁尾桁殼體和相對較厚的局部環(huán)形區(qū)段可選擇不同的制造技術并且能將制造風險降低至最低。此外，與使用金屬部件相比，使用復合材料將總體重量顯著地減小約30％。此外，通過使用張力螺栓來用于將復合尾桁實際地附連于機身，所實施的機械原理類似于傳統(tǒng)的方案。因此，可以確保容易的公差、組裝/拆卸、可更換性和可互換性。具體地說，可有利地避免對于附加的間隔襯套的需求，而傳統(tǒng)的方案需要間隔襯套來為張力螺栓提供充足的夾持長度，以避免預扭矩損失。這轉換為額外的重量減少。

該復合附連環(huán)形區(qū)段較佳地一體地設置成相應尾部錐部殼體的物理部件，該物理部件限定復合尾桁。復合附連環(huán)形區(qū)段優(yōu)選地基本上表示向上提供某一局部層壓件厚度的局部墊，由此與相應的尾桁殼體的蒙皮厚度相比，該局部墊在靠近接頭平面的區(qū)域中顯著地較厚，并且較佳地遠離接頭平面朝向復合尾桁的后端部逐漸地減小該局部墊的厚度。在本申請的上下文中，術語“接頭平面”用于限定平面，其中，相關聯(lián)的連接交界部附連于直升飛機的機身。

根據(jù)一個方面，復合附連環(huán)形區(qū)段示出楔形橫截面并且限定加強鋪層，這些加強鋪層在接頭平面處具有最大厚度、以及在尾桁殼體的規(guī)則結構、即規(guī)則尾桁殼體的過渡部處具有最小厚度。類似于形成規(guī)則尾桁殼體的對應蒙皮的相應鋪層，這些加強鋪層的對應復合鋪層較佳地基本上與尾桁殼體縱向地對準并且平行于該尾桁殼體。因此，能在復合附連環(huán)形區(qū)段的預定最大外部尺寸和規(guī)則尾桁殼體的預定外部尺寸之間實現(xiàn)可忽略的偏移。這允許緊靠于規(guī)則尾桁殼體來安裝相關聯(lián)的尾部旋翼軸，或者使用具有較大直徑的新型設計的尾部旋翼軸，而無需重新設計整個復合尾桁。

較佳地，復合附連環(huán)形區(qū)段的徑向橫截面的特征在于，中性線相對于復合尾桁的縱向延伸方向具有小斜率。該縱向延伸方向指代規(guī)則尾桁錐部的參照主要縱向軸線，意指整個尾桁橫截面的縱向軸線或者尾桁錐部在徑向橫截面中的挑高部輪廓。該斜率指代徑向對縱向長度單位的比值，該縱向單位沿著所述縱向延伸方向測得，而徑向單位沿相對于所述縱向單位的正交方向測得。

楔形橫截面優(yōu)選地通過使得復合附連環(huán)形區(qū)段的各個鋪層逐步地下降來獲得。較佳地，具有楔形橫截面的復合附連環(huán)形區(qū)段限定夾持環(huán)部段和嵌接部段，該夾持環(huán)部段優(yōu)選地呈現(xiàn)恒定厚度、即在恒定夾持寬度上的夾持環(huán)最大厚度，而該嵌接部段具有可變厚度。

復合附連環(huán)形區(qū)段的制造較佳地借助使用兩個楔形預制件來實現(xiàn)，這些預制件交織在復合尾桁的相應蒙皮的連續(xù)鋪層之間。預制件的橫截面示出楔形形狀。這些預制件優(yōu)選地適當?shù)胤侄纬筛鲄^(qū)段，其中，將預制件的切向端部進行嵌接，以提供從一個區(qū)段至另一個區(qū)段的平滑切向過渡。因此，加強鋪層連接于三個連續(xù)鋪層，這允許將載荷直接地引導到復合尾桁的相應蒙皮中。較佳地，在合并之后，鉆取出通孔、機加工出切口并且修整匹配表面。

根據(jù)一個方面，該復合附連環(huán)形區(qū)段限定匹配表面，該匹配表面優(yōu)選地至少基本上平行于接頭平面定向。該匹配表面較佳地鄰抵于機身的相鄰結構連接結構，該連接結構設置在接頭平面中并且限定機身的合適連接部段。復合附連環(huán)形區(qū)段的相應復合鋪層優(yōu)選地至少基本上垂直于匹配表面定向。

較佳地，復合附連環(huán)形區(qū)段包括多個徑向定向的切口，這些切口優(yōu)選地沿著該復合附連環(huán)形區(qū)段的整個周界分布、切割穿過復合附連環(huán)形區(qū)段的整個材料。這些切口較佳地至少基本上設置在復合附連環(huán)形區(qū)段的嵌接部段內，每個嵌接部段均具有前端部分和后端部分，該前端部分朝向夾持環(huán)部段定向，而該后端部分朝向規(guī)則尾桁殼體定向。較佳地，每個前端部分呈現(xiàn)平坦的夾持表面，而每個后端部分呈現(xiàn)基本上橢圓形形狀。較佳地，凸耳部分設置在沿復合附連環(huán)形區(qū)段的周向方向的兩個相鄰切口之間，這些凸耳部分在前端部分的區(qū)域中具有最大寬度并且在后端部分的區(qū)域中具有最大寬度。由于給定凸耳部分在前端部分的區(qū)域中的相應厚度對應于夾持環(huán)厚度、即復合附連環(huán)形區(qū)段的最大厚度，并且由于給定凸耳部分的厚度在后端部分的區(qū)域中根據(jù)嵌接部段的減小厚度而較小，因而給定凸耳部分沿著其縱向延伸部所產生的橫截面積幾乎保持恒定。因此，給定凸耳部分的基礎機械能力幾乎是恒定的。

根據(jù)一個方面，該復合附連環(huán)形區(qū)段對于每個切口包括布置在中央的通孔，該通孔優(yōu)選地至少基本上定向在夾持環(huán)部段的基礎層壓件的平面內。換言之，每個通孔較佳地相對于匹配表面正交地設置并且平行于復合尾桁的縱向延伸方向設置，并從匹配表面延伸至相關聯(lián)的夾持表面。較佳地將相應的夾持環(huán)厚度選擇成，使得能夠在每個通孔的位置處提供充足的剩余層壓件厚度。

更確切地說，張力螺栓穿過至少一個且較佳地穿過每個通孔安裝。因此，這些通孔較佳地呈現(xiàn)預定過大尺寸，以為螺栓安裝提供充足的間隙。具體地說，每個切口的相關聯(lián)形狀呈現(xiàn)沿縱向延伸方向的預定長度，該預定長度優(yōu)選地足以允許安裝張力螺栓。因此，在安裝之后，仍可從復合附連環(huán)形區(qū)段的外部接近張力螺栓。此外，優(yōu)選地關于相關聯(lián)扭矩扳手的容納和操作來適當?shù)剡x擇每個切口的預定寬度。

有利地，并不存在寄生彎曲力矩，這是因為規(guī)則尾桁殼體的基礎中性線能與張力螺栓的相應螺栓軸線對準。因此，沒有彎曲力矩需要通過接觸匹配表面來補償，并且張力螺栓并未過載。這轉換成較小的張力螺栓并且需要較小的緊固扭矩。

每個張力螺栓較佳地包括相關聯(lián)的螺栓頭部或者附加地或替代地包括墊圈元件，該螺栓頭部或者墊圈元件與夾持環(huán)部段的夾持表面接觸。每個張力螺栓均將夾持環(huán)部段、即相應的夾持環(huán)部段材料夾持在復合附連環(huán)形區(qū)段的匹配表面和設置在夾持環(huán)部段中的相關聯(lián)切口的夾持表面之間。

匹配表面和夾持表面之間的相應距離限定張力螺栓的基礎夾持寬度。優(yōu)選地選擇此種基礎夾持寬度，以實現(xiàn)適合于防止損失夾持負載的合適的緊固長度。因此，層壓件能加載到平面內，而并非如同傳統(tǒng)的復合材料方案的情形那樣加載到平面之外。因此，能有利地利用復合材料在承載和剪切強度方面的優(yōu)良平面內機械特性。

根據(jù)一個方面，將復合尾桁的所產生縱向負載的作用線確定為與每個張力螺栓的相應螺栓軸線重合。對于夾層構造，這轉換成復合附連環(huán)形區(qū)段的外部挑高部和復合尾桁的外部錐部挑高部的可忽略偏移。較佳地，在外部錐部挑高部和相關聯(lián)的連接交界部的交界部挑高部之間僅僅產生小量偏移。

根據(jù)較佳的實施例，多個張力構件容納部的至少一個容納部實施為縱向通孔。

根據(jù)又一較佳的實施例，復合附連環(huán)形區(qū)段包括嵌接部段，該嵌接部段鄰近于夾持環(huán)部段設置。該嵌接部段包括多個開口。多個開口的至少一個開口與多個張力構件容納部的至少一個容納部相關聯(lián)。

根據(jù)又一較佳的實施例，至少一個開口包括定形，該定形適合于允許將多個張力構件的至少一個張力構件經由至少一個開口插入到至少一個容納部中。

根據(jù)又一較佳的實施例，該至少一個張力構件包括張力螺栓。至少一個開口在夾持環(huán)部段的區(qū)域中限定至少一個基本上平坦的夾持表面，該夾持表面至少大致平行于夾持環(huán)部段的匹配表面設置。

根據(jù)又一較佳的實施例，張力螺栓鄰抵至少一個基本上平坦的夾持表面和/或至少一個墊圈設置在張力螺栓和至少一個基本上平坦的夾持表面之間。

根據(jù)又一較佳的實施例，夾持環(huán)部段至少在至少一個容納部的區(qū)域中包括厚度，該厚度至少大于張力螺栓的直徑的1.5倍。

根據(jù)又一較佳的實施例，復合附連環(huán)形區(qū)段是管狀的。該夾持環(huán)部段限定管狀復合附連環(huán)形區(qū)段的最大厚度。該嵌接部段包括可變厚度。

根據(jù)又一較佳的實施例，嵌接部段的可變厚度朝向夾持環(huán)部段增大。

根據(jù)又一較佳的實施例，該復合附連環(huán)形區(qū)段包括具有鋪層的復合材料，這些鋪層至少基本上相對于復合尾桁的縱向延伸方向縱向地定向并且至少基本上平行于復合材料的限定管狀尾桁錐部的外蒙皮和/或內蒙皮的相應鋪層定向。

根據(jù)又一較佳的實施例，至少一個開口包括定形成橢圓形拋物面形狀的橫截面。

根據(jù)又一較佳的實施例，至少一個凸耳部分在復合附連環(huán)形區(qū)段的周界方向上設置在多個開口的兩個周向相鄰的開口之間。至少一個凸耳部分包括寬度，該寬度在遠離夾持環(huán)部段指向的方向上增大。

根據(jù)又一較佳的實施例，夾持環(huán)部段設置成管狀尾桁錐部的一體部件。

根據(jù)又一較佳的實施例，夾持環(huán)部段和管狀尾桁錐部包括至少一個復合層，該至少一個復合層從管狀尾桁錐部直至夾持環(huán)部段的匹配表面延伸。

根據(jù)又一較佳的實施例，過渡區(qū)段設置在復合附連環(huán)形區(qū)段和管狀尾桁錐部之間。過渡區(qū)段包括厚度，該厚度至少比夾持環(huán)部段的厚度小6至15倍。

附圖說明

通過參照附圖的下文描述借助示例來概括本發(fā)明的較佳實施例。在這些附圖中，相同或功能相同的部件和元件由相同的附圖標記和字母所標示，并且因此在以下描述中僅僅描述一次。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明具有復合尾桁的直升飛機的側視圖，

圖2示出具有復合附連環(huán)形區(qū)段的圖1所示復合尾桁的立體圖，該復合附連環(huán)形區(qū)段限定根據(jù)本發(fā)明的連接交界部，

圖3示出圖2的復合附連環(huán)形區(qū)段的立體圖，

圖4示出根據(jù)替代實施方式的圖3所示復合附連環(huán)形區(qū)段的立體圖，

圖5示出圖3的復合附連環(huán)形區(qū)段的徑向剖視圖的一部分，

圖6示出圖5的復合附連環(huán)形區(qū)段的放大視圖，

圖7是圖2所示的連接交界部的分解立體圖，以及

圖8示出在組裝之后的圖7所示連接交界部。

具體實施方式

圖1示出飛行器1，將該飛行器示意性地說明為旋轉機翼飛行器、且更具體地說明為直升飛機。因此，出于簡化和清楚的目的，之后將飛行器1稱為“直升飛機”1。

說明性地，直升飛機1包括機身2，該機身連接于起落架1f并且限定機艙2a和后部機身2b。后部機身2b連接于具有縱向延伸方向1g的尾桁3。

直升飛機1進一步包括至少一個多槳葉主旋翼1a，該至少一個多槳葉主旋翼在操作期間提供升力和向前或向后推力。至少一個多槳葉主旋翼1a包括多個旋翼槳葉1b、1c，這些旋翼槳葉在相關聯(lián)的旋翼頭部1d處安裝于旋翼軸1e，該旋翼軸在直升飛機1的操作中圍繞相關聯(lián)的旋翼軸線轉動。

借助示例，直升飛機1進一步包括至少一個優(yōu)選地帶護罩的反扭矩裝置4，該反扭矩裝置構造成在操作期間提供反扭矩，即抵抗由至少一個多槳葉主旋翼1a的轉動而產生的扭矩，從而在偏航方面平衡直升飛機1。至少一個反扭矩裝置4說明性地設置在尾桁3的后部段處并且較佳地包括尾部旋翼4a。尾桁3的后部段較佳地進一步包括翼部5。說明性地，尾桁3還設有合適的水平穩(wěn)定器3a。

根據(jù)一個方面，尾桁3是復合尾桁，即包括復合材料并且較佳地至少基本上由復合材料制成的尾桁。此種復合尾桁對于本領域技術人員是眾所周知的，因此出于簡潔且簡明起見不作更詳細地描述。

說明性地，復合尾桁3較佳地實施為纖細梁元件，該纖細梁元件基本上在該尾桁的縱向延伸方向1g上、即較佳地基本上平行于直升飛機1的基礎縱向軸線而定向，并且至少包括管狀尾桁錐部3b和復合附連環(huán)形區(qū)段7。復合附連環(huán)形區(qū)段7較佳地限定匹配表面10，該匹配表面在相關聯(lián)的連接交界部6處連接于機身2且更確切地連接于后部機身2b。該連接交界部6優(yōu)選地由復合附連環(huán)形區(qū)段7限定并且在相關聯(lián)的交界平面6a處連接后部機身2b。

相關聯(lián)的交界平面6a較佳地由后部機身2b所限定。然而，應注意的是，相關聯(lián)的交界平面6a的合適實施方式對于本領域技術人員是眾所周知的，因此出于簡潔且簡明起見不作更詳細地描述。

圖2示出復合尾桁3，該復合尾桁包括管狀尾桁錐部3b和合適的水平穩(wěn)定器3a以及反扭矩裝置4和翼部5。圖2進一步說明復合附連環(huán)形區(qū)段7，該復合附連環(huán)形區(qū)段限定連接交界部6，兩者均在下文進行更詳細地描述。

圖3示出圖2的管狀尾桁錐部3b和圖2的復合附連環(huán)形區(qū)段7，該復合附連環(huán)形區(qū)段限定連接交界部6。更確切地說，出于附圖的簡化和清楚起見，僅僅示出圖1和圖2中的復合尾桁3的管狀尾桁錐部3b的前端部，該前端部連接于復合附連環(huán)形區(qū)段7。

根據(jù)一個方面，復合附連環(huán)形區(qū)段7是圖2的復合尾桁3的一體部分。換言之，將復合附連環(huán)形區(qū)段7和管狀尾桁錐部3b制造成單個部件、即單個一體部件。

較佳地，復合附連環(huán)形區(qū)段7限定匹配表面10，該匹配表面經由通過復合附連環(huán)形區(qū)段7限定的連接交界部6連接于圖1的機身2。說明性地，匹配表面10借助多個張力構件9連接于機身2。

根據(jù)一個方面，多個張力構件9的至少一個且優(yōu)選地是每一個均實施為張力螺栓9a。這些張力螺栓9a較佳地設置在多個開口8中，這些開口設置在復合附連環(huán)形區(qū)段7中，其中，多個開口8的至少一個開口8a包括呈橢圓拋物面形狀的橫截面。多個開口8優(yōu)選地通過切割而制成，因此，開口8在下文也稱為“切口8”。

圖4示出圖2的管狀尾桁錐部3b和圖2的復合附連環(huán)形區(qū)段7，該復合附連環(huán)形區(qū)段限定連接交界部6。類似于圖3，出于附圖的簡化和清楚起見，僅僅示出圖1和圖2中的復合尾桁3的管狀尾桁錐部3b的前端部，該前端部連接于復合附連環(huán)形區(qū)段7。

與圖3不同，圖2的復合附連環(huán)形區(qū)段7和復合尾桁3現(xiàn)在限定單獨的部件，這些部件可彼此獨立地制造。這些單獨的部件較佳地借助合適的區(qū)段間接頭12連接，該區(qū)段間接頭較佳地實施為剪切型接頭。

圖4進一步示例性地說明多個張力構件容納部11，這些張力構件容納部類似地設置在圖3的復合附連環(huán)形區(qū)段7中，但出于附圖的簡化和清楚起見并未標示出。多個張力構件容納部11的每個較佳地與多個切口8的對應一個相關聯(lián)并且設置成與該對應一個切口互接。

較佳地，多個張力構件容納部11的至少一個張力構件容納部11a設置成縱向通孔，該縱向通孔從匹配表面10直至多個切口8的相關聯(lián)一個切口而橫穿復合附連環(huán)形區(qū)段7。因此，出于簡化和清楚起見，張力構件容納部在下文也稱為“通孔”.

圖5示出圖3的管狀尾桁錐部3b和圖3的復合附連環(huán)形區(qū)段7的徑向剖視圖，該復合附連環(huán)形區(qū)段限定連接交界部6。再次類似于圖3，出于附圖的簡化和清楚起見，僅僅示出圖1和圖2中的復合尾桁3的管狀尾桁錐部3b的前端部，該前端部連接于復合附連環(huán)形區(qū)段7，且該復合附連環(huán)形區(qū)段說明性地呈現(xiàn)縱向延伸部，以限定復合附連環(huán)形區(qū)段7的長度7a。

例如上文參照圖3所描述地，復合附連環(huán)形區(qū)段7示作復合尾桁3的一體部分，即復合附連環(huán)形區(qū)段7和管狀尾桁錐部3b制造成一個部件。然而，過渡區(qū)段16較佳地設置在復合附連環(huán)形區(qū)段7和管狀尾桁錐部3b之間。

根據(jù)一個方面，復合附連環(huán)形區(qū)段7是管狀的并且包括夾持環(huán)部段7b和嵌接部段7c。夾持環(huán)部段7b和嵌接部段且由此復合附連環(huán)形區(qū)段7優(yōu)選地限定外部挑高部7d，該外部挑高部在復合附連環(huán)形區(qū)段7的整個長度7a之上延伸。

較佳地，橫截面的主要縱向延伸方向與圖1的縱向延伸方向1g相對應，該縱向延伸方向表示管狀尾桁錐部3b的挑高部的延伸方向。隔膜負載15在管狀尾桁錐部殼體內的相應作用線14基本上平行于該延伸方向。

沿著復合附連環(huán)形區(qū)段7和管狀尾桁錐部3b的相鄰部分(剖取)的徑向剖視圖的中性線20較佳地根據(jù)不同區(qū)域7b、7c、16的不同有效厚度呈現(xiàn)若干斜率。中性線20對應于每個區(qū)域的每個質心軸線的組配。中性線20的、相對于延伸方向測得的斜率優(yōu)選地是基本上平坦的，且具有1:5的最大數(shù)值。

夾持環(huán)部段7b優(yōu)選地設有圖4的多個通孔11并且限定圖4的匹配表面10。較佳地是，夾持環(huán)部段7b包括纖維層，這些纖維層基本上平行于延伸方向(并且平行于作用線14)定向，但相對于該延伸方向具有至多1：5的最大斜率。此外，夾持環(huán)部段7b較佳地包括厚度17a，該厚度比過渡區(qū)段16的厚度16a至少大6至15倍。

說明性地，夾持環(huán)部段7b設置成管狀尾桁錐部3b的一體部件。因此，夾持環(huán)部段7b和管狀尾桁錐部3b較佳地包括至少一個復合層，該至少一個復合層從管狀尾桁錐部3b直至夾持環(huán)部段7b的匹配表面10延伸。

根據(jù)一個方面，嵌接部段7c鄰近于夾持環(huán)部段7b設置。較佳地，嵌接部段7c包括可變厚度16b，且夾持環(huán)部段7b限定管狀復合附連環(huán)形區(qū)段7的最大厚度，該最大厚度示例性地指代為厚度17a。厚度17a較佳地比厚度16b大約3倍。嵌接部段7c的可變厚度16b較佳地朝向夾持環(huán)部段7b增大。

借助示例，嵌接部段7c至少基本上包括圖3的多個切口8。示例性地呈現(xiàn)長度8b的至少一個切口8a包括這樣的形狀，該形狀適合于允許圖3的多個張力螺栓9的至少一個張力螺栓9a經由至少一個切口8a插入到至少一個通孔11a中。

多個張力螺栓9較佳地分布在復合附連環(huán)形區(qū)段7的周界7f之上。此外，多個張力螺栓9優(yōu)選地相對于復合尾桁3的縱向延伸部縱向地定向。因此，多個張力螺栓9較佳地至少部分地容納在多個通孔11中。針對張力螺栓9a更詳細地示例說明地是，該張力螺栓借助示例容納在通孔11a中。

更確切地說，張力螺栓9a具有縱向軸線9b，該縱向軸線較佳地至少大致平行于管狀尾桁錐部3b、即復合尾桁3的縱向延伸部。此外，例如下文參照圖6進一步描述地那樣，相關聯(lián)的墊圈9c設置在張力螺栓9a上。張力螺栓9a較佳地經由該張力螺栓的相關聯(lián)切口8a引導到通孔11a中，這允許甚至在復合尾桁3安裝于圖1的直升飛機1之后、容易且快速地接近該張力螺栓9a。

至少在通孔11a的區(qū)域中，夾持環(huán)部段7b較佳地包括厚度17a，該厚度大于張力螺栓9a的直徑至少1.5倍。厚度17a優(yōu)選地比復合附連環(huán)形區(qū)段7的總體長度小至少7倍。此外，復合附連環(huán)形區(qū)段7的夾持環(huán)部段7b說明性地呈現(xiàn)長度17b。

根據(jù)一個方面，復合附連環(huán)形區(qū)段7包括具有鋪層的復合材料，這些鋪層相對于復合尾桁3、即管狀尾桁錐部3b的縱向延伸部至少基本上縱向地定向，該復合尾桁說明性地包括外部挑高部13a。外部挑高部13a較佳地至少大致與復合附連環(huán)形區(qū)段7的外部挑高部7d齊平，這導致復合附連環(huán)形區(qū)段7相對于規(guī)則尾桁殼體相對較小地構建。此外，這些鋪層優(yōu)選地至少基本上平行于復合材料的相應鋪層定向，這些相應鋪層限定外部管狀尾桁錐部3b的外蒙皮和/或內蒙皮13b、13c。

更確切地說，管狀尾桁錐部3b較佳地具有夾層類型，即實施為具有外蒙皮13b、內蒙皮13c以及芯部13d的夾層式層壓件。外蒙皮13b限定外部挑高部13a并且較佳地比內蒙皮13c厚。作用線14表示管狀尾桁錐部3b的夾層式層壓件的質心軸線，相應的隔膜負載15在操作中作用于該質心軸線，并且由于外蒙皮13b與內蒙皮13c相比的較大厚度，該質心軸線略微更靠近外蒙皮13b定位。該夾層式層壓件較佳地呈現(xiàn)斜坡，該斜坡下降至相對較小的單片區(qū)域，且該斜坡由過渡區(qū)段16所限定。

圖6示出圖5的復合附連環(huán)形區(qū)段7，該復合附連環(huán)形區(qū)段具有多個張力螺栓9，這些張力螺栓包括至少一個具有示例性螺栓節(jié)距9d的張力螺栓9a。圖6進一步說明具有至少一個開口8a的多個切口8、限定匹配表面10的夾持環(huán)部段7b以及圖5的嵌接部段7c。

說明性地，至少一個開口8a在夾持環(huán)部段7b的區(qū)域中限定至少一個基本上平坦的夾持表面17c，該夾持表面至少大致平行于夾持環(huán)部段7b的匹配表面10設置。較佳地是，張力螺栓9a鄰抵至少一個基本上平坦的夾持表面17c和/或圖5的至少一個墊圈9c，該墊圈設置在張力螺栓9a并且至少部分地介于張力螺栓9a和至少一個基本上平坦的夾持表面17c。

根據(jù)一個方面，具有長度7e的至少一個凸耳部分18在復合附連環(huán)形區(qū)段7的周向方向上設置在多個切口8的兩個周向相鄰的切口8a之間。較佳地，相應的凸耳部分設置在多個切口8的每兩個周向相鄰的切口8a之間。

多個切口8的至少一個切口8a且較佳地每個切口優(yōu)選地包括長度8b和寬度8c，該長度說明性地限定在該切口的前端8d和后端8e之間。后端8e較佳地呈現(xiàn)橢圓形形狀，該橢圓形形狀并不具有平坦部分。

長度8b較佳地大于張力螺栓9a的基礎長度。至少一個凸耳部分18優(yōu)選地包括寬度18a，該寬度在遠離夾持環(huán)部段7b指向的方向上、從鄰近于夾持環(huán)部段7b的最小寬度18b增大至鄰近于圖5的過渡區(qū)段16的最大寬度18c。最大寬度18c較佳地對應于螺栓間距9d。有利之處在于，這允許使得復合附連環(huán)形區(qū)段7的材料的有效區(qū)域保持幾乎恒定，以應付由于制造多個切口8產生的材料去除，而不會有害地喪失機械性能。

圖7示出前文附圖的連接交界部6在制造之前的示例性組件。該組件較佳地包括外部連續(xù)復合層19c，該外部連續(xù)復合層限定前文附圖的復合附連環(huán)形區(qū)段7的外部挑高部和前文附圖的管狀尾桁錐部3b的規(guī)則尾桁殼體。在這些層19c的頂部上，外部預制件19d布置在連接交界部6的整個周界之上，以設置第一加強楔形環(huán)。較佳地嵌接每個外部預制件19d之間的對應交界部，以提供預制件之間的平衡徑向過渡。此外，連續(xù)的復合中間層19b鋪置在外部預制件19d和外層19c的頂部上。然后，多個內部預制件19e的內部加強桅桿件布置在中間層19b的頂部上，并且相對于外部預制件19d具有類似但交錯的布置。最后，內部連續(xù)復合層19a覆蓋整個組件。

圖8示出圖7的組件，該組件限定根據(jù)前文附圖的具有過渡區(qū)段16的復合附連環(huán)形區(qū)段7。該復合附連環(huán)形區(qū)段說明性地由兩個楔形加強元件構成，這兩個楔形加強元件由內部和外部預制件19e、19d所限定，這些預制件交織在三個連續(xù)層19a、19b、19c之間。過渡區(qū)段16在復合附連環(huán)形區(qū)段7后方的厚度16a較佳地包括每個連續(xù)復合層19a、19b、19c的厚度。

應注意的是，對于上文所描述的實施例的改型落在本領域技術人員的常識范圍內，且由此也被認為是本發(fā)明的一部分。

附圖標記列表

1直升飛機

1a多槳葉主旋翼

1b、1c旋翼槳葉

1d旋翼頭部

1e旋翼軸

1f起落架

1g縱向延伸方向

2機身

2a機艙

2b后部機身

3尾桁

3a水平穩(wěn)定器

3b尾桁錐部

4反扭矩裝置

4a尾部旋翼

5翼部

6尾桁和后部機身之間的連接交界部

6a交界平面

7復合附連環(huán)形區(qū)段

7a復合附連環(huán)形區(qū)段長度

7b夾持環(huán)部段

7c嵌接部段

7d復合附連環(huán)形區(qū)段外部挑高部

7e凸耳部分長度

8復合附連環(huán)形區(qū)段開口

8a切口

8b切口長度

8c切口寬度

8d前切口端部

8e后切口端部

9張力構件

9a張力螺栓

9b張力螺栓縱向軸線

9c墊圈

9d螺栓間距

10復合附連環(huán)形區(qū)段匹配表面

11張力構件容納部

11a通孔

12區(qū)段間接頭

13a尾桁錐部外部挑高部

13b尾桁錐部外蒙皮

13c尾桁錐部內蒙皮

13d尾桁錐部芯部

14層壓件作用線

15所施加的隔膜負載

16過渡區(qū)段

16a過渡區(qū)段厚度

16d嵌接部段厚度

17a夾持環(huán)部段厚度

17b夾持環(huán)部段長度

17c夾持表面

18凸耳部分

18a凸耳部分寬度

18b在夾持環(huán)部段處的凸耳部分寬度

18c在過渡區(qū)段處的凸耳部分寬度

19a內層

19b中間層

19c外層

19d外部預制件

19e內部預制件

20橫截面的中性線