專(zhuān)利名稱(chēng)：具有主甲板和下甲板的商用飛機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及商用飛機(jī)。具體地，本發(fā)明涉及一種商用飛機(jī)，其具有主甲板、下甲板以及直徑屬于寬體飛機(jī)類(lèi)的機(jī)身，其中至少一個(gè)乘客艙設(shè)置在下甲板上，并且其中在下甲板乘客艙之下布置有吸能形變結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
就商用飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)可行性而言，重要的是設(shè)計(jì)出盡可能多的可利用機(jī)身容積用于容納載運(yùn)物，或者換言之，避免機(jī)身中不必要的空閑空間。例如在新式寬體飛機(jī)中，如果主甲板下的貨艙大于運(yùn)輸乘客的行李所需時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)特定問(wèn)題。盡管在此情況下可獲得充足的容積用于另外的貨物集裝箱，但與更為經(jīng)濟(jì)地運(yùn)輸乘客相比，減少了營(yíng)業(yè)收入。
在寬體飛機(jī)尤其是具有5米以上平均機(jī)身直徑的寬體飛機(jī)中，在大致位于機(jī)身橫截面中央的最寬主甲板之下，設(shè)置有相應(yīng)尺寸的下甲板。如果例如將部分貨艙底板降低并形成中央走廊，這種構(gòu)型還確保了下甲板的可通達(dá)性。一種能夠用于載人的下甲板例如在DE4416506C2中得以描述并被公知。
按照DE4313592C2，乘客可以容納在下甲板中，這歸因于以下事實(shí)在下部機(jī)身外殼下面布置有吸能結(jié)構(gòu)元件，以便在發(fā)生碰撞時(shí)通過(guò)減小沖擊力來(lái)保護(hù)乘客。該公開(kāi)文件論述了一種常規(guī)的下翼式(low-wing)商用飛機(jī)，其中由于機(jī)翼抗扭盒和起落架所需的空間而顯著限制了下甲板的利用。在此情況下，下甲板不能夠連續(xù)地形成，也即設(shè)置在機(jī)翼和起落架前方和后方的乘客區(qū)域不能夠互連。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種用于商用飛機(jī)的具有最大可能長(zhǎng)度的安全下甲板乘客艙，所述商用飛機(jī)具有直徑屬于寬體飛機(jī)類(lèi)的機(jī)身以及設(shè)計(jì)用于乘客的主甲板。
按照本發(fā)明，上述目的可以通過(guò)權(quán)利要求1所公開(kāi)的技術(shù)特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明主要提出，按照上翼式(shoulder wing)構(gòu)造來(lái)安裝寬體飛機(jī)的機(jī)翼，并將起落架布置在機(jī)身外側(cè)上使得起落架以一定間距與中線面隔開(kāi)。這樣確?？色@得位于主甲板之下的下甲板的最大容積以用于載運(yùn)物。此外，還可以形成具有大有效寬度的通道，以便將下甲板上各個(gè)乘客區(qū)域互連。
與下翼式構(gòu)造相比，上翼式構(gòu)造使得下甲板上用于行李集裝箱的空間與用于乘客的空間之間可獲得更為平衡的比例，尤其是，可以形成更短的飛機(jī)機(jī)身。如上所述，取消了設(shè)置在下翼式飛機(jī)中的機(jī)翼中心件和內(nèi)部起落架艙，這將會(huì)在上翼式飛機(jī)的下甲板區(qū)域中獲得更多的使用空間。這意味著，機(jī)身可以顯著縮短使得飛機(jī)的總重量降低。由于飛機(jī)機(jī)身構(gòu)型具有大于5米的直徑，上翼式構(gòu)造可以將機(jī)翼制成流線型而進(jìn)入筒狀機(jī)身的頂部以使它產(chǎn)生很小的阻力。在此情況下，機(jī)翼抗扭盒穿過(guò)主甲板的上部而機(jī)翼上側(cè)僅在機(jī)身上方略微突出。對(duì)于上述構(gòu)型，這意味著在機(jī)翼區(qū)域內(nèi)的主甲板艙中可獲得足夠的凈高以便安裝一連排的手提行李架。由于機(jī)翼上側(cè)僅在機(jī)身上方略微突出，還可以形成相對(duì)較小、產(chǎn)生很小阻力的機(jī)翼/機(jī)身整流裝置。依照本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例，主起落架以如下方式精確地裝配在機(jī)身外側(cè)上，使得在由底部縱梁形成的起落架艙壁之間的下甲板上可獲得足夠的艙寬以用于基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)域(例如樓梯、廚房、走廊)，并且使得向外彎曲的起落架整流罩僅會(huì)產(chǎn)生很小的氣動(dòng)阻力。
上翼式構(gòu)造使得在下翼式飛機(jī)中被機(jī)翼和起落機(jī)占用的大部分下甲板空間變得可用于容納載運(yùn)物。如上所述，在上述類(lèi)型的飛機(jī)上可以運(yùn)送顯著更多的乘客。這對(duì)于降低與座位數(shù)量直接相關(guān)的運(yùn)營(yíng)成本具有積極效果。
權(quán)利要求2-10中公開(kāi)了本發(fā)明其他示范性實(shí)施例及另外的改進(jìn)。其他細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)將在以下本發(fā)明示范性實(shí)施例的說(shuō)明中進(jìn)行論述。
按照示范性實(shí)施例，縱梁被橫向定位，使得它們大致以對(duì)應(yīng)于機(jī)身直徑40-60％的間距相對(duì)彼此隔開(kāi)。相反，上述尺寸的新式下翼式寬體飛機(jī)的底部縱梁以短得多的間距——即大約起落架艙寬度——相對(duì)彼此隔開(kāi)，這樣下甲板在起落架艙區(qū)域中不能夠得以利用。
為了在發(fā)生碰撞時(shí)保護(hù)下甲板的乘客，本發(fā)明提出通過(guò)特定安全工程措施的相互作用將碰撞能量最佳地吸收或轉(zhuǎn)移。下甲板乘客艙借助于結(jié)構(gòu)加固件形成為安全單元的形式，并在下甲板乘客艙下面的機(jī)身外殼上布置有形變結(jié)構(gòu)，其充當(dāng)所謂的“擠壓區(qū)”。在發(fā)生碰撞的情況下，這種安全設(shè)計(jì)使下甲板乘客艙在沖擊期間免受來(lái)自上部和下部的擠壓。當(dāng)沖擊發(fā)生時(shí)，所述形變結(jié)構(gòu)借助于相應(yīng)的吸能材料、例如具有規(guī)定彎曲特性的伸縮元件對(duì)能量進(jìn)行吸收。


以下將參照?qǐng)D1-3更具體地描述本發(fā)明。
圖1顯示通過(guò)常規(guī)的下翼式商用飛機(jī)的不同示意截面圖，該商用飛機(jī)具有超過(guò)5米的機(jī)身直徑；圖2顯示商用飛機(jī)的依照本發(fā)明的上翼式構(gòu)造，其中下甲板用作乘客艙；以及圖3顯示通過(guò)依照本發(fā)明示范性實(shí)施例的上翼式飛機(jī)機(jī)身的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1分別以水平和垂直截面(圖1.1和1.2)以及通過(guò)機(jī)身的橫截面(圖1.3和1.4)的形式示出了常規(guī)的下翼式寬體飛機(jī)。主乘客艙4主要由主甲板2和上部機(jī)身外殼3構(gòu)成。前下甲板5和后下甲板6、以及機(jī)翼抗扭盒中心件7和起落架艙8設(shè)置在主甲板2之下。由為了較大起落架艙8而形成的裁切部分弱化的機(jī)身1通過(guò)處于這些起落架艙之間的底部縱梁9進(jìn)行加固。底部縱梁9和起落架10需要大量空間，使得后下甲板6在此區(qū)域不能向前延伸。在實(shí)際應(yīng)用中，下甲板用于機(jī)翼中心件7的長(zhǎng)度L1以及起落架艙8所占用的長(zhǎng)度L2合計(jì)達(dá)到相當(dāng)大的總長(zhǎng)度。由于下甲板的該部分不能用于載運(yùn)物，設(shè)計(jì)工程師不得不將機(jī)身1形成相應(yīng)的長(zhǎng)度。這類(lèi)下翼式飛機(jī)的機(jī)身相對(duì)較長(zhǎng)，并具有大得多的表面積。
圖1.1顯示沿著垂直截面通過(guò)部分機(jī)身1的縱截面。除了上述部件之外，本圖還顯示了乘客座椅11和標(biāo)準(zhǔn)貨物集裝箱12的布置情況。
圖1.2顯示沿著水平面的相應(yīng)截面。按照本圖，較大的起落架艙8和底部縱梁9使得后下甲板6不能向前延伸。機(jī)翼中心件7也使得前下甲板5不能向后延伸。
按照?qǐng)D1.3的機(jī)身橫截面顯示了主甲板2上的座椅11的雙走廊布置以及裝配在座椅上方的手提行李架或行李間13。集裝箱12或具有降低的中央走廊15的可進(jìn)出下甲板基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)域14位于主甲板2之下?；A(chǔ)設(shè)施區(qū)域14例如包括盥洗室、乘務(wù)員休息區(qū)或飛機(jī)廚房，但沒(méi)有乘客艙。圖1.3還顯示在下甲板5、6下面，幾乎不具有任何用于在發(fā)生撞擊時(shí)保護(hù)乘客的機(jī)身結(jié)構(gòu)。
圖1.4說(shuō)明了下翼式飛機(jī)的機(jī)翼中心件7、起落架艙8和底部縱梁9是如何幾乎全部填滿(mǎn)下甲板區(qū)域的橫截面。這意味著，在這些區(qū)域不能夠容納載運(yùn)物，并且前下甲板5和后下甲板6不能互連。圖1.4還顯示下翼式飛機(jī)需要相對(duì)較大的機(jī)翼/機(jī)身整流裝置17以容納起落架。
圖2顯示商用飛機(jī)的依照本發(fā)明示范性實(shí)施例的上翼式構(gòu)造，其中下甲板被用作乘客艙。該商用飛機(jī)的基本部件與以上參照?qǐng)D1所述的相似，并使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。按照?qǐng)D2.1，主甲板乘客艙4仍然具有足夠的凈高H，以便在機(jī)翼中心件7下面安裝一連排的手提行李架13。由于機(jī)翼被部分結(jié)合于機(jī)身1，因此僅僅需要相對(duì)較小的機(jī)翼/機(jī)身整流裝置17，其中所述整流裝置也只會(huì)產(chǎn)生很小的氣動(dòng)阻力。例如，貨物集裝箱12、乘客艙區(qū)域16以及處于起落架艙8與8’之間的基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)域14被布置在前下甲板5上(參見(jiàn)圖2.2)。這些區(qū)域與后下甲板6上的另外一個(gè)下甲板乘客艙區(qū)域16’相連。通道18受到起落架艙8、8’和底部縱梁9、9’的橫向限制，所述底部縱梁9、9’將來(lái)自機(jī)身1后部的力向前傳遞，并由此在起落架艙8所需的裁切部分的區(qū)域內(nèi)對(duì)機(jī)身進(jìn)行加固?？v梁9、9’以間距B相對(duì)彼此隔開(kāi)，該間距優(yōu)選等于機(jī)身直徑或機(jī)身寬度(D)的40-60％。依照本發(fā)明的構(gòu)型使得通道18具有足夠的空間例如用于走廊15、樓梯19或飛機(jī)廚房20；此外，起落架整流罩21和21’也能夠相對(duì)較小地形成。按照本圖，乘客未被安排在所述通道上，因?yàn)闆](méi)有提供任何窗口。在下甲板乘客艙16和16’下面的機(jī)身1上，布置有吸能形變結(jié)構(gòu)22。該形變結(jié)構(gòu)并不會(huì)顯著增加氣動(dòng)阻力，因?yàn)樗c起落架整流罩21和21’合成一體。
圖3顯示通過(guò)依照本發(fā)明示范性實(shí)施例的按上翼式構(gòu)造形成的商用飛機(jī)機(jī)身的橫截面。本發(fā)明提出的特征或措施使得可以在這種飛機(jī)的下甲板區(qū)域5、6上布置乘客艙16、16’。乘客艙16、16’設(shè)計(jì)成具有加固結(jié)構(gòu)部件(在圖中以粗線框出)的安全單元形式，并配備有形變結(jié)構(gòu)22，該形變結(jié)構(gòu)布置在機(jī)身外殼3外側(cè)上，即下甲板5和6的乘客艙16、16’之下。所述形變結(jié)構(gòu)的內(nèi)部包含元件24，其具有規(guī)定的吸能特性。在圖示實(shí)施例中，這些元件也可以延伸直至機(jī)身1內(nèi)的下甲板5和6。元件24及擠壓區(qū)在圖中以垂直陰影來(lái)表示。容易發(fā)現(xiàn)，機(jī)身1外側(cè)和內(nèi)側(cè)上的具有元件24的擠壓區(qū)具有明顯的變形軌線。下甲板安全單元16、16’所提供的保護(hù)得到剪力部分(shear section)26額外的加強(qiáng)，該剪力部分26布置在垂直梁25和25’上并與機(jī)身外殼3相連。這些剪力部分還縮短了主甲板梁27的彎曲長(zhǎng)度，并由此避免主甲板在發(fā)生碰撞時(shí)下塌。在碰撞時(shí)下甲板的乘客還由剛性的起落架框保護(hù)。如果從前側(cè)觀察，起落架整流罩21、21’與形變結(jié)構(gòu)22的整流罩23部分地對(duì)齊，由此可獲得有利的阻力。在發(fā)生碰撞的情況下，可以通過(guò)安裝相應(yīng)的門(mén)或緊急出口而將下甲板乘客艙16和16’區(qū)域中的乘客疏散。在緊急著陸到水中的情況下，下甲板的乘客可以使用樓梯19到達(dá)主甲板，然而通過(guò)主甲板乘客艙4的門(mén)而撤出。
就其外輪廓而言，形變結(jié)構(gòu)形成為與新式機(jī)翼/機(jī)身整流裝置相類(lèi)似以便獲得低重量和低阻力。例如，該形變結(jié)構(gòu)包括空氣動(dòng)力型的復(fù)合外殼，其內(nèi)部包含吸能元件24。這樣在發(fā)生碰撞時(shí)，可以確保高過(guò)荷由于擠壓區(qū)中材料的變形而得以吸收，同時(shí)加固的下甲板乘客艙起著安全單元的作用。為了防止主甲板下塌在下甲板上，在下甲板乘客艙中提供垂直梁(用于上部底板梁)來(lái)進(jìn)行加固，并且該垂直梁例如包括每隔一個(gè)框架區(qū)分別與機(jī)身單元和框架相連的剪力墻，由此下甲板窗口的視野不會(huì)受到過(guò)大的限制。如果如此設(shè)計(jì)剪力墻，可以將主甲板底板梁的彎曲長(zhǎng)度縮短到可改善主甲板抗碰撞強(qiáng)度的程度。
吸能元件24可以由不同方式形成，例如呈伸縮撐架、吸能發(fā)泡芯材或管狀復(fù)合構(gòu)件的形式。其選擇標(biāo)準(zhǔn)是低重量和高吸能性。
以上附圖大致以真實(shí)比例繪制，并顯示在主甲板2上方可獲得優(yōu)選為2.2-2.4米的足夠高度H用于安裝手提行李間13。上部機(jī)翼中心件7僅在機(jī)身1上方略微突出，使得可以相對(duì)較小地形成機(jī)翼/機(jī)身整流裝置17并產(chǎn)生很小的阻力。通過(guò)下甲板區(qū)域的截面顯示，乘客艙16例如布置在前下甲板5的左側(cè)。形變結(jié)構(gòu)22設(shè)置在該乘客艙之下。設(shè)置在底部縱梁9與9’之間的起落架區(qū)域和通道18顯示處于右側(cè)，所述底部縱梁9與9’相對(duì)彼此以距離B隔開(kāi)。起落架10布置在機(jī)身3外側(cè)上，即使得它以一定間距與中線面隔開(kāi)。所得到的寬度B可以在此位置容納樓梯19、走廊15以及其他基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)域，其中寬度B優(yōu)選等于機(jī)身寬度(或機(jī)身直徑)D的40-60％。如果將寬度B選擇為更大，則起落架將被進(jìn)一步向外移動(dòng)使得阻力增加；如果將所述寬度選擇為較小，則可用空間將受到限制并且起落架軌道將不適宜地變窄。通道18將前后下甲板5和6上的乘客艙16相連。這樣相對(duì)于下翼式飛機(jī)增加了靈活性。與下翼式飛機(jī)相比，通過(guò)取消機(jī)翼中心件和起落架而獲得的下甲板上的空間幾乎可以全部得到商用應(yīng)用，也即是說(shuō)，幾乎所有的機(jī)身容積得到利用。
此外，取決于機(jī)身厚度，上翼式飛機(jī)可以比下翼式飛機(jī)產(chǎn)生更大的氣動(dòng)升力。這樣可便于使用較短和較輕的機(jī)翼。上翼式飛機(jī)的機(jī)身還可以設(shè)置為更靠近滑行道1米左右，由此簡(jiǎn)化了進(jìn)入、維修和撤出。這樣可以在飛機(jī)的使用期限內(nèi)降低運(yùn)營(yíng)和維修成本，并自然而然地對(duì)制造商和航空公司的市場(chǎng)機(jī)會(huì)具有積極效果。
應(yīng)當(dāng)指出，術(shù)語(yǔ)“包括”并不排除其他元件或步驟，而“一”并不排除多個(gè)的情況。此外，針對(duì)不同實(shí)施例描述的元件可以組合。
還應(yīng)當(dāng)指出，說(shuō)明書(shū)或權(quán)利要求書(shū)中的附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)解釋為限制本發(fā)明的范圍。
附圖標(biāo)記列表1 機(jī)身2 主甲板3 機(jī)身外殼4 主甲板乘客艙5 前下甲板，18的前部6 后下甲板，18的后部7 機(jī)翼(抗扭盒)中心件8，8’ 起落架艙9，9’ 底部縱梁10 起落架，10”表示降落的起落架L1 下甲板用于機(jī)翼中心件的長(zhǎng)度L2 下甲板用于起落架的長(zhǎng)度11 乘客座椅，座椅布置12 (標(biāo)準(zhǔn))貨物集裝箱13 手提行李架14 下甲板基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)域15 下甲板中央走廊16 下甲板乘客艙17 機(jī)翼/機(jī)身整流裝置18 通道
B 縱梁9與9’之間的間距D 機(jī)身直徑(或機(jī)身寬度)H 主甲板乘客艙的高度(大約2.3米)19 樓梯20 廚房或服務(wù)區(qū)21，21’起落架整流罩22 形變結(jié)構(gòu)23 22的整流罩24 吸能元件25 垂直梁26 剪力部分27 承受彎曲的主甲板梁
權(quán)利要求
1.一種商用飛機(jī)，具有主甲板、下甲板以及直徑屬于寬體飛機(jī)類(lèi)的機(jī)身，其中至少一個(gè)乘客艙設(shè)置在所述下甲板上，并且其中在所述下甲板乘客艙之下布置有吸能形變結(jié)構(gòu)，其中機(jī)翼以上翼式構(gòu)造布置在飛機(jī)機(jī)身上，并且起落架布置在機(jī)身外側(cè)上，使得起落架艙以由底部縱梁的位置所確定的間距相對(duì)彼此隔開(kāi)。
2.如權(quán)利要求1所述的商用飛機(jī)，其中機(jī)翼中心件的下側(cè)布置在所述主甲板的上方，以留出足夠的高度H用于安裝手提行李間，并且其中所述起落架艙布置在所述底部縱梁的外側(cè)，所述底部縱梁以等于機(jī)身直徑或機(jī)身寬度D的40-60％的間距B彼此隔開(kāi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的商用飛機(jī)，其中在由所述底部縱梁形成的通道內(nèi)，設(shè)置有樓梯、走廊、飛機(jī)廚房、盥洗室或常規(guī)服務(wù)區(qū)形式的下甲板基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的商用飛機(jī)，其中乘客艙沿著飛機(jī)的縱向方向布置在前下甲板區(qū)域和/或后下甲板區(qū)域中。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的商用飛機(jī)，其中所述下甲板乘客艙借助于主甲板和下甲板中的剪力部分、垂直梁和加固縱梁而呈現(xiàn)安全單元的形式，并且其中下甲板乘客艙與所述形變結(jié)構(gòu)功能性相連。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的商用飛機(jī)，其中所述形變結(jié)構(gòu)包括空氣動(dòng)力型的復(fù)合外殼，其內(nèi)部包含吸能元件。
7.如權(quán)利要求1-6之一所述的商用飛機(jī)，其中布置于機(jī)身外側(cè)上的所述形變結(jié)構(gòu)的吸能元件連續(xù)向內(nèi)延伸直至所述下甲板的縱梁。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的商用飛機(jī)，其中所述吸能元件呈伸縮撐架的形式。
9.如權(quán)利要求1-8之一所述的商用飛機(jī)，其中所述吸能元件呈管狀復(fù)合構(gòu)件的形式。
10.如權(quán)利要求1-9之一所述的商用飛機(jī)，其中所述吸能元件包括吸能發(fā)泡芯材。
全文摘要
在一種具有主甲板(2)和下甲板(5，6)的商用飛機(jī)中，至少一個(gè)乘客艙(16，16')還設(shè)置在下甲板上。機(jī)身直徑屬于寬體飛機(jī)類(lèi)，并在下甲板乘客艙之下布置有吸能形變結(jié)構(gòu)(22，23，24)。本發(fā)明提出將機(jī)翼(7)以上翼式構(gòu)造布置在飛機(jī)機(jī)身上，并將起落架(10)布置在機(jī)身外側(cè)上使得起落架艙以一定間距相對(duì)彼此隔開(kāi)，所述間距由底部縱梁(9)的位置所確定。這可以使得布置在主甲板之下的下甲板容積得到最佳使用以便載運(yùn)物。下甲板區(qū)域還可以互連，從而獲得起落架艙之間的通道的相當(dāng)大的有效寬度。
文檔編號(hào)B64D25/00GK1980830SQ200580022241
公開(kāi)日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2005年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月8日
發(fā)明者維爾弗里德·施普倫格 申請(qǐng)人:空中客車(chē)德國(guó)有限公司