專利名稱：在飛行器的后端中的負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛行器的后端，且尤其涉及設(shè)置在其中的用于引導(dǎo)水平尾部穩(wěn)定裝置 (HTP)和垂直尾部穩(wěn)定裝置(VTP)的負(fù)載的區(qū)域。
背景技術(shù)：
通常通過(guò)采用將穩(wěn)定裝置耦接至一個(gè)或兩個(gè)樞軸點(diǎn)以及一個(gè)或兩個(gè)連接點(diǎn)來(lái)保持飛行器的可配平的水平穩(wěn)定裝置。使得水平穩(wěn)定裝置平面可以在一個(gè)或兩個(gè)連接點(diǎn)上配平，它應(yīng)當(dāng)垂直地改變其位置，以使穩(wěn)定裝置能夠在一個(gè)或兩個(gè)樞軸點(diǎn)上樞轉(zhuǎn)。為了使得所述位置的變化成為可能，它通常提供有由配件固定至機(jī)身的引擎/螺旋千斤頂組件。螺旋千斤頂在一個(gè)方向或另一方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)決定連接點(diǎn)是升高還是降低以實(shí)現(xiàn)水平穩(wěn)定裝置的配平。固定所述螺旋千斤頂?shù)呐浼ǔＪ欠浅?fù)雜的加工出來(lái)的金屬配件，如在圖2和 3中顯示的那一內(nèi)管。配件Ie固定至由兩個(gè)橫向板Id和兩個(gè)機(jī)加工的金屬負(fù)載承受框架 IaUb的腹板形成的金屬抗扭箱，所述橫向板Id連接至所述腹板。在一些情形中，所述組件連接至同樣是金屬的第三框架lc，該第三框架位于所述兩個(gè)負(fù)載承受框架la、lb之間。在這些情況下，用于耦接引擎/螺旋千斤頂組件的金屬配件Ie通過(guò)金屬連接元件固定至中間框架Ic和抗扭箱。固定所述抗扭箱的負(fù)載承受框架la、lb具有不同的截面，最常見(jiàn)的是C-、I-和 J-截面，它們經(jīng)過(guò)機(jī)加工工藝形成帶肋的構(gòu)架，該構(gòu)架使框架的腹板能夠穩(wěn)定且向它提供所需的剛性和優(yōu)化的重量。同理，金屬框架la、lb是垂直穩(wěn)定裝置的保持配件的支撐件。整體上，飛行器的機(jī)身中的水平穩(wěn)定裝置和垂直穩(wěn)定裝置負(fù)載的引導(dǎo)區(qū)域的已知結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的，且它們的制造和裝配具有由此引起的缺點(diǎn)。例如，垂直穩(wěn)定裝置的配件至金屬框架的剪切連接在框架平面外面的這些框架中引起偏心負(fù)載，其要求它們被另外的配件或夾子和通過(guò)抗扭箱自身橫向地穩(wěn)定，所述抗扭箱用于保持螺旋千斤頂配件，這需要使用大量的部件，而使制造和裝配復(fù)雜化。本發(fā)明的意圖是克服這一缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供具有水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的飛行器的后端，其在重量方面上被優(yōu)化。本發(fā)明的另一目的是提供具有水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的飛行的后端，其易于裝配。這些和其它目的通過(guò)具有水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的飛行器的后端來(lái)實(shí)現(xiàn)，其包括連接至結(jié)構(gòu)元件的所述穩(wěn)定裝置的負(fù)載的接收元件，其中
a)所述后端的這些結(jié)構(gòu)元件是覆層、具有兩個(gè)橫向元件和一個(gè)基部元件的至少配置在所述負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域中的兩個(gè)相鄰的負(fù)載承受框架，使得它們的橫截面具有封閉的形狀，和與所述兩個(gè)負(fù)載承受框架中的一個(gè)相鄰的至少一個(gè)第三框架；b)所述水平尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載的接收元件為第一配件，所述第一配件構(gòu)造成具有側(cè)壁和蓋的抗扭箱，且橫向地布置在所述負(fù)載承受框架之間且連接至它們上，垂直尾部穩(wěn)定裝置的負(fù)載的接收元件是耦接至所述框架的一些第二配件；c)所述框架和第一和第二配件都由復(fù)合材料制成。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述負(fù)載承受框架的橫截面具有Π或Ω形狀。這使具有尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的后端被構(gòu)造成使得負(fù)載和重量的分布被優(yōu)化。在本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例中，這些負(fù)載承受框架形狀制定為單位零件，且在它們?cè)跈C(jī)身中的裝配之前連接它們的構(gòu)成元件。這使得能用較少的零件構(gòu)造具有尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的后端。在本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例中，所述負(fù)載承受框架的構(gòu)成元件被單獨(dú)成形且在機(jī)身的裝配期間進(jìn)行連接。這使得具有尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的后端被構(gòu)造成能便于其裝配。在本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例中，在第二配件的連接區(qū)域中兩個(gè)橫向元件 (5a, 5b)的高度與負(fù)載承受框架O)的直徑(D)之間的比在12-13%的范圍內(nèi)。這使得后端的可用內(nèi)部空間被更好地利用。在本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例中，所述后端包括總數(shù)為五個(gè)的框架，其中兩個(gè)用作負(fù)載承受框架，其結(jié)構(gòu)使得可以增加它們之間的距離。這使得具有尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的后端的結(jié)構(gòu)被優(yōu)化。在本發(fā)明的其它的優(yōu)選實(shí)施例中，第一配件還包括連接至其側(cè)壁的內(nèi)側(cè)或外側(cè)的 Ω形的層壓件。這使得具有用于接收水平穩(wěn)定裝置的負(fù)載的配件的尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的后端的結(jié)構(gòu)被優(yōu)化。本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從其的目的示例性的實(shí)施例的下述的詳細(xì)描述以及附圖中變得清楚。


圖1是在飛行器的后端中的水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2和3是金屬配件裝配的透視圖，其中金屬抗扭箱連接至現(xiàn)有技術(shù)中已知的金屬配件且用在飛行器的后端的負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域中。圖如和4b是根據(jù)本發(fā)明的在飛行器的后端中的水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的結(jié)構(gòu)的透視圖，其示出整體結(jié)構(gòu)和其基本元件的配置用于容納水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載的配件和負(fù)載承受框架。圖5是根據(jù)本發(fā)明的在飛行器的后端中的水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的結(jié)構(gòu)中使用的負(fù)載承受框架的透視圖，和圖6a和6b是在本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例中的其橫截面的示意圖。圖7a和7b分別是根據(jù)本發(fā)明的在飛行器的后端中的水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域中使用的水平穩(wěn)定裝置的負(fù)載接收配件的透視圖和側(cè)視圖。圖8是連接至負(fù)載承受框架和覆層的，在根據(jù)本發(fā)明的飛行器的后端中的水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的結(jié)構(gòu)中使用的垂直穩(wěn)定裝置的負(fù)載接收配件的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式在此處提供的本發(fā)明的詳細(xì)描述中，我們參考空客A320類型的飛行器，其中后端是很容易區(qū)別的部件(稱為部分19)。在任何情況下，對(duì)于本發(fā)明的目的，術(shù)語(yǔ)后端應(yīng)當(dāng)理解為受水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置作用的機(jī)身的后端。參考圖如和4b，其示出設(shè)置在后端中用于引導(dǎo)水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置的負(fù)載的區(qū)域，根據(jù)本發(fā)明的這一區(qū)域的結(jié)構(gòu)包括作為基本元件的框架2、9(其中框架2是負(fù)載承受框架)、用于接收水平尾部穩(wěn)定裝置的負(fù)載的箱式配件3和用于接收垂直尾部穩(wěn)定裝置的負(fù)載的配件4，我們也將配件3稱作為第一配件3，還將配件4稱作為第二配件4。如可以從圖如顯示的實(shí)施例中看到的，有六個(gè)第二配件4，其中的四個(gè)耦接至負(fù)載承受框架2，兩個(gè)耦接至框架9，盡管在其它的實(shí)施例中可以使用不同數(shù)量的第二配件4。所有的這些元件由復(fù)合材料制成，即用碳纖維(CFRP)或玻璃纖維(GFRP)增強(qiáng)的熱穩(wěn)定性或熱塑性材料。作為本發(fā)明的目的的結(jié)構(gòu)使用單獨(dú)的已知的元件。在這一方面上，通過(guò)參考包含在本申請(qǐng)中的專利申請(qǐng)WO 2008/0擬970和US2008/0001(^9描述了框架2和第一配件3的實(shí)施例。然而，作為單獨(dú)元件，這些結(jié)構(gòu)元件自身不是本發(fā)明的目的。本發(fā)明的基本想法是提供一種結(jié)構(gòu)，其幾何構(gòu)型提供了負(fù)載分布，該負(fù)載分布在重量方面上優(yōu)化了當(dāng)前的金屬設(shè)計(jì)，即盡可能用最少數(shù)量的元件實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的負(fù)載分布，所有的這些元件由復(fù)合材料制成。在圖5和6a顯示的優(yōu)化的實(shí)施例中，負(fù)載承受框架2具有Π -形截面，其包括三個(gè)元件具有腹板^以及上和下裙部5f、5g的兩個(gè)橫向元件如、513、和基部元件5c，所述基部元件5c連接框架2的兩個(gè)橫向元件fe和恥的下裙部，且因此封閉所述負(fù)載承受框架2 的截面。如在圖5中清楚地可見(jiàn)的，腹板k的尺寸在水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域中比其它部分中更大。負(fù)載承受框架2可以甚至在從負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域移開(kāi)的區(qū)域中具有除了 Π之外的形狀的截面，例如所述截面為具有腹板和基底的一個(gè)橫向元件形成90°的角度而具有腹板和基底的另一橫向元件形成大于90°的角度，或傳統(tǒng)的C-、J-和 I截面，以及甚至具有Ω形的截面，具有足夠的過(guò)渡和連接部分，就像在圖5中在負(fù)載承受框架2的底部所顯示的那樣。在圖6b顯示的本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例中，負(fù)載承受框架2可以在水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域中具有Ω形的截面，而不是Π型截面。所述兩個(gè)截面之間的差別主要在于，腹板5e可以相對(duì)于它們的下裙部以大于90°的角度傾斜。優(yōu)選地分別地制造這三個(gè)元件5ajb和5c，使每個(gè)具有需要的幾何構(gòu)型和厚度， 作為本發(fā)明的目的的水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的結(jié)構(gòu)可以用這三個(gè)單獨(dú)的元件5ajb和5c實(shí)現(xiàn)，接著在所述結(jié)構(gòu)的裝配期間再進(jìn)行彼此的、第一和第二配件3、4以及覆層8的必須的連接。也可以在第一階段裝配負(fù)載承受框架2，將基部元件5c連接至這些橫向元件5a、 5b以及用負(fù)載承受框架2裝配所述結(jié)構(gòu)作為單位零件。第一種做法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它在完成負(fù)載承受框架2的“封閉”、連接基部元件 5c至橫向元件5ajb之前，便于一些裝配操作的進(jìn)行。在圖7a和7b中顯示的本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例中，第一配件3配置成固定和使水平尾部穩(wěn)定裝置能夠配平，所述水平尾部穩(wěn)定裝置耦接至引擎/螺旋千斤頂組件。主要保持件由兩個(gè)橫向臂6a、6b和蓋6e以及兩個(gè)Ω形的層壓件6c、6d構(gòu)成，其連接至側(cè)壁6a、6b 的外側(cè)。第一配件3借助于角鐵6f連接至負(fù)載承受框架2。在第一配件3的另一優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖4b中顯示，Ω形層壓件連接至側(cè)壁的內(nèi)側(cè)。施加至第一配件3的負(fù)載主要是垂直的，盡管其結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)用于讓負(fù)載承受部件在其它的兩個(gè)方向(具有較小量級(jí))上起作用。由于剪切連接(存在于負(fù)載承受框架2和機(jī)身覆層中)的概念，這是可能的。施加至螺旋千斤頂配件的負(fù)載通過(guò)位于第一配件3的側(cè)壁6a、6b中以及Ω形的層壓件6c、6d的頭部中的主要的直通開(kāi)口直接傳輸至負(fù)載承受框架2的腹板k，這些側(cè)壁 6a、6b連接至所述腹板^。還有鉚釘或膠合的連接(未在圖7a中顯示)以將次要負(fù)載轉(zhuǎn)移至第一配件3的側(cè)壁6a、6b。對(duì)于引導(dǎo)垂直穩(wěn)定裝置負(fù)載的第二配件4，附圖顯示出它們中的四個(gè)耦接至第一配件3周圍的負(fù)載承受框架2，它們中的兩個(gè)耦接至鄰近框架2的框架9，該框架2更遠(yuǎn)離機(jī)身尾部。如圖8所示，第二配件連接至框架2和覆層8。負(fù)載承受框架2和如果有的話框架9的Π或Ω形中的封閉的橫截面為通過(guò)第二配件4引導(dǎo)的剪切負(fù)載的作用提供了非常適合的結(jié)構(gòu)，且還在將負(fù)載傳輸至負(fù)載承受框架2的兩個(gè)腹板k時(shí)優(yōu)化了這些配件4的連接。同理，第二配件4至Π-或Ω形的負(fù)載承受框架2的連接減小了將被使用的部件的數(shù)量，這是因?yàn)樗苊饬嗽谶@些第二配件4連接至傳統(tǒng)的截面框架(J、I截面框架等)時(shí)引起的偏心問(wèn)題，為了對(duì)施加至組件的負(fù)載有適合的作用力，該傳統(tǒng)的截面框架需要使用反配件。另一方面，第一配件3穩(wěn)定組件并使組件變硬。有了作為本發(fā)明的目的的上述結(jié)構(gòu)，在橫向元件fe、5b的尺寸和第二配件4的連接區(qū)域中的負(fù)載承受框架2的直徑D(參見(jiàn)圖幻之間的比顯著地小于通常在現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的14-15% ；相反，它處于12-13%的范圍內(nèi)，這提供了顯著的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在小尺寸和中等尺寸的飛機(jī)中，在上述飛機(jī)種可用空間通常需要利用到最大。從結(jié)構(gòu)上來(lái)講，具有Π -或Ω截面的負(fù)載承受框架2的幾何構(gòu)型為覆層提供了較好的支撐，使得其在扣住和重量方面上是更加優(yōu)化的，這是因?yàn)橛捎谒鼋孛娴呐まD(zhuǎn)剛性， 框架之間的跨度可以被增加，即可以減小框架的數(shù)量。事實(shí)上，在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例中，在所述后端使用五個(gè)框架，而不是像Α320那樣使用七個(gè)框架。此外，具有Ω截面的負(fù)載承受框架2另外提供自穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，即它們不需要其它的元件來(lái)保證它們的橫向穩(wěn)定性。另一方面，因?yàn)樗轿膊糠€(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)負(fù)載承受框架2和第二配件4的固定數(shù)量的負(fù)載引導(dǎo)點(diǎn)，第一配件3的側(cè)壁6a、6b連接至其上的腹板6e之間的距離被減小，這意味著這些壁不那么長(zhǎng)且優(yōu)化了這些側(cè)壁的扣
住故障。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括下述-在后端中的負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域由更少數(shù)量的部件和更少的連接構(gòu)成，且因此裝配和制造成本更低且結(jié)構(gòu)重量更小。-因?yàn)榭膳淦降乃椒€(wěn)定裝置致動(dòng)器負(fù)載更加直接地傳輸至第一配件3的臂，且第二配件4的負(fù)載由于負(fù)載承受框架2的封閉的Π-或Ω形的橫截面更有效地起作用，所以改善了負(fù)載分布。-具體地，保持第二配件4至負(fù)載承受框架2所需要的部件的數(shù)量被減小，這是因?yàn)棣?或Ω形的截面避免了在用傳統(tǒng)的截面(J、I截面等)將配件連接至框架時(shí)引起的偏心的問(wèn)題，為了對(duì)施加至組件的負(fù)載有適合的作用力，所述傳統(tǒng)的截面需要使用反配件。-因?yàn)橛捎谪?fù)載承受框架2的Π-或Ω形的截面的扭轉(zhuǎn)剛性，框架之間的跨度可以被增加，即可以減少框架的數(shù)量，所以為覆層提供了更好的支撐，其在扣住和重量方面上被優(yōu)化。-如果使用了Ω形的負(fù)載承受框架2，那么它提供下述優(yōu)點(diǎn)它們是自穩(wěn)定的，因此不會(huì)需要其它的元件以確保它們的橫向穩(wěn)定性。包含在下述的權(quán)利要求的范圍中的那些修改可以被引入到上文描述的優(yōu)選的實(shí)施例中。
權(quán)利要求
1.一種具有水平尾部穩(wěn)定裝置和垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域的飛行器的后端，所述后端包括連接至機(jī)身的結(jié)構(gòu)元件0，8，9)的所述穩(wěn)定裝置的負(fù)載的接收元件(3，4)，其特征在于a)所述后端的這些結(jié)構(gòu)元件是覆層(8)；具有兩個(gè)橫向元件( ，5b)和一個(gè)基部元件(5c)的、至少配置在所述負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域中的兩個(gè)相鄰的負(fù)載承受框架0)，使得它們的橫截面具有封閉的形狀；和與所述兩個(gè)負(fù)載承受框架O)中的一個(gè)相鄰的至少一個(gè)第三框架⑶；b)所述水平尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載的接收元件為第一配件(3)，所述第一配件C3)構(gòu)造成具有側(cè)壁(6a，6b)和蓋(6e)的抗扭箱，且橫向地布置在所述負(fù)載承受框架( 之間且連接至它們上，垂直尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載的接收元件是連接至所述框架0，9)的一些第二配件 ⑷；c)所述框架(2，9)和所述第一和第二配件(3，4)完全由復(fù)合材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器的后端，其特征在于，所述負(fù)載承受框架( 的橫截面具有Π形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器的后端，其特征在于，所述負(fù)載承受框架( 的橫截面具有Ω形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的飛行器的后端，其特征在于，所述負(fù)載承受框架 (2)被成形為單位零件，且在它們裝配在機(jī)身中之前連接它們的構(gòu)成元件(5ajb，5c)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的飛行器的后端，其特征在于，所述負(fù)載承受框架 (2)的構(gòu)成元件(5ajb，5c)被分別成形，并且在機(jī)身的裝配期間被連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的飛行器的后端，其特征在于，在第二配件的連接區(qū)域中兩個(gè)橫向元件(5ajb)的高度與負(fù)載承受框架O)的直徑(D)之間的比在 12% -13%的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的飛行器的后端，其特征在于，它的框架(2，9)的總數(shù)目是5。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的飛行器的后端，其特征在于，所述第一配件(3)還包括被連接至其側(cè)壁(6a，6b)的外側(cè)的Ω形的層壓件(6c，6d)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的飛行器的后端，其特征在于，所述第一配件(3)還包括被連接至其側(cè)壁(6a，6b)的內(nèi)側(cè)的Ω形的層壓件(6c，6d)。
全文摘要
一種在飛行器的后端中的負(fù)載引導(dǎo)區(qū)域，包括連接至結(jié)構(gòu)元件(2，8，9)的水平和垂直尾部穩(wěn)定裝置的負(fù)載的接收元件(3，4)，其中a)所述結(jié)構(gòu)元件是覆層(8)、具有∏或Ω橫截面的兩個(gè)相鄰的負(fù)載承受框架(2)和至少第三框架(9)；b)所述水平尾部穩(wěn)定裝置負(fù)載的接收元件為第一配件(3)，該第一配件(3)構(gòu)造成抗扭箱，且橫向地布置在所述負(fù)載承受框架(2)之間且連接至它們上，垂直尾部穩(wěn)定裝置的負(fù)載的接收元件是耦接至所述框架(2，9)的一些第二配件(4)；c)所述框架(2，9)和第一和第二配件(3，4)全部由復(fù)合材料制成。
文檔編號(hào)B64C1/26GK102307782SQ200980155891
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者埃萊娜·阿萊法羅羅德里古茲, 弗朗西斯科·何塞·克魯茲多明古埃斯, 曼努埃爾·阿里扎馬丁 申請(qǐng)人:空客運(yùn)營(yíng)有限公司