專利名稱：復(fù)合縱梁末端調(diào)整件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)一般涉及適合航空應(yīng)用的復(fù)合縱梁/縱桁。更具體地，本公開(kāi)涉及復(fù)合縱梁末端調(diào)整件/修整件(trim)，其有一個(gè)或多于一個(gè)半徑，并且適合減少?gòu)?fù)合機(jī)翼縱梁網(wǎng)/連接板(web)內(nèi)部的應(yīng)力與應(yīng)變集中。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代商務(wù)飛機(jī)中，高壓負(fù)載可以從外部的機(jī)翼蒙皮面板經(jīng)由機(jī)體側(cè)邊(SOB)翼肋轉(zhuǎn)移到內(nèi)部的機(jī)翼蒙皮面板。在具有復(fù)合機(jī)翼的飛機(jī)上，復(fù)合縱梁通常連結(jié)到所述復(fù)合機(jī)翼蒙皮面板。大部分的負(fù)載可以經(jīng)由連結(jié)到所述機(jī)翼蒙皮面板的縱梁承載。所述內(nèi)部的和外部的機(jī)翼蒙皮面板和縱梁可以栓接到搭接板，該搭接板提供在所述SOB上或者通過(guò)一些其他合適的方式從而在所述機(jī)翼蒙皮面板間傳輸負(fù)載。所述搭接板的相對(duì)于所述機(jī)翼蒙皮面板的質(zhì)心負(fù)載路徑的偏移量可以引起在所述翼板的末端的彎曲力矩，其在所述縱梁的網(wǎng)內(nèi)部作為拉拔負(fù)載而起作用。所述拉拔負(fù)載可以發(fā)生在所述縱梁的末端，那里可以需要·應(yīng)力與應(yīng)變的集中的阻力。在金屬結(jié)構(gòu)中，這較少成問(wèn)題因?yàn)殛P(guān)于飛機(jī)負(fù)載的內(nèi)部和外部的所述材料系統(tǒng)的同向性特征。在復(fù)合結(jié)構(gòu)中，所述外部飛機(jī)負(fù)載對(duì)較弱的薄層界面起作用，從而導(dǎo)致復(fù)合材料的層離。在典型的復(fù)合蒙皮/縱梁設(shè)計(jì)中，縱梁共同連結(jié)到所述蒙皮面板的上面。這種配置可以產(chǎn)生應(yīng)用大型感生力矩的情形，其中該大型感生力矩沿著在產(chǎn)生拉拔力的所述縱梁自由邊上的所述蒙皮/縱梁連結(jié)線。本調(diào)整件的目的是在所述縱梁的自由邊上減少局部的壓力集中。在結(jié)構(gòu)上，其中附加到所述SOB翼肋的所述復(fù)合機(jī)翼縱梁網(wǎng)的末端從所述縱梁的頂部到所述縱梁的底部法蘭是堅(jiān)固的，經(jīng)由所述縱梁末端的所述負(fù)載路徑可以傳遞非要求的應(yīng)力與應(yīng)變到所述縱梁的頂部和底部法蘭。因此，具有考慮一個(gè)或更多個(gè)上述問(wèn)題以及可能的其他問(wèn)題的設(shè)備和方法將會(huì)是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本公開(kāi)所述縱梁末端調(diào)整件將會(huì)在所述縱梁末端減少所述彎曲和軸向硬度從而根本上“卸除”所述縱梁末端的負(fù)載。而且，所述末端調(diào)整件可以分配所述負(fù)載跨過(guò)較大的區(qū)域并且沿著所述縱梁末端調(diào)整件的剪裁邊緣。結(jié)果，拉拔力阻力能力和局部張力集中阻力都是縱梁末端調(diào)整件設(shè)計(jì)的重要特征。為了在所述調(diào)整件上將張力集中最小化，連續(xù)地改變半徑范圍可以是減少沿所述剪裁的這些張力集中的最有效的方法。為了以滿足特定接頭的結(jié)構(gòu)需求的方法減少所述拉拔，需要額外考慮。確定的是在兩個(gè)連續(xù)地改變的半徑之間添加轉(zhuǎn)換可以提供額外能力，該額外能力是通過(guò)添加有效材料到所述縱梁以便在彎曲硬度強(qiáng)化的同時(shí)也將沿所述縱梁調(diào)整件的張力集中最小化。在所述接頭聯(lián)接件既經(jīng)由所述復(fù)合縱梁的底部法蘭又經(jīng)由其頂部法蘭的情況下，多個(gè)半徑調(diào)整件可以是優(yōu)選的方法。本調(diào)整件的目的是通過(guò)減少靠近所述SOB接頭的所述彎曲和軸向硬度從而減少自由邊的局部應(yīng)力與應(yīng)變。合并末端調(diào)整件用來(lái)分配在靠近所述SOB接頭的所述復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)部的所述負(fù)載，從而分配所述應(yīng)力與應(yīng)變。萬(wàn)一其中由于空間的限制、邊緣留余考慮等等，這種調(diào)整件不可實(shí)現(xiàn)，可以優(yōu)選單個(gè)可變的調(diào)整件。假如其中聯(lián)接件優(yōu)選地是經(jīng)由所述縱梁的一個(gè)法蘭的僅通過(guò)蒙皮或縱梁的聯(lián)接件，更長(zhǎng)的半橢圓形/連續(xù)地改變半徑的調(diào)整件優(yōu)選地用于減少應(yīng)力與應(yīng)變集中。在這個(gè)示例中，所述縱梁調(diào)整后部，因此負(fù)載被分配在遠(yuǎn)離所述縱梁末端(尤其所述未栓緊的縱梁法蘭)處，并且與可實(shí)行的那么多地進(jìn)入所述縱梁網(wǎng)、縱梁拴緊法蘭、配件和蒙皮。本調(diào)整件的目的是調(diào)整如可實(shí)行的那樣多的縱梁離開(kāi)而不損害所述接頭的質(zhì)心校正、力矩能力或軸向硬度。本公開(kāi)一般教導(dǎo)具有在縱梁連接結(jié)構(gòu)上減少拉拔力的縱梁末端調(diào)整件的縱梁，其包含縱梁體；提供于所述縱梁體的縱梁自由邊；和具有至少一個(gè)彎曲/曲率(curvature)縱梁末端調(diào)整件，該調(diào)整件提供在所述縱梁自由邊上，從而形成所述縱梁連接結(jié)構(gòu)。
本公開(kāi)也教導(dǎo)了具有一個(gè)或多于一個(gè)半徑并且適合在復(fù)合機(jī)翼縱梁網(wǎng)內(nèi)部減少應(yīng)力與應(yīng)變集中的縱梁。所述半徑或不同半徑可以驅(qū)使負(fù)載從所述縱梁頂部和縱梁底部法蘭進(jìn)入所述不同半徑以便在所述頂部和底部法蘭和沿所述縱梁的固定邊減少應(yīng)力與應(yīng)變。所述縱梁的示出的實(shí)施例包含縱梁體、提供于所述縱梁體上的縱梁自由邊和具有至少一個(gè)半徑提供于所述縱梁自由邊上的縱梁末端調(diào)整件。本公開(kāi)進(jìn)一步一般地教導(dǎo)航天產(chǎn)品(如垂直的和水平的飛機(jī)穩(wěn)定面、機(jī)體結(jié)構(gòu)或飛機(jī)、火箭和導(dǎo)彈的機(jī)翼/安定翼，例如但不限于)上的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)或者機(jī)翼/整流罩聯(lián)接件。所述機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)的示出的實(shí)施例包含機(jī)體側(cè)邊翼肋、具有由所述機(jī)體側(cè)邊翼肋承載的縱梁體的縱梁、提供于所述縱梁體的縱梁自由邊、具有至少一個(gè)半徑提供于所述縱梁自由邊上的縱梁末端調(diào)整件和由所述機(jī)體側(cè)邊翼肋和所述縱梁承載的機(jī)翼蒙皮面板。本公開(kāi)進(jìn)一步一般地教導(dǎo)用于所述縱梁自由端內(nèi)部壓力集中的定制減少的方法。所述方法的示出的實(shí)施例包含提供具有縱梁自由端的縱梁和在所述縱梁自由端內(nèi)部提供至少一個(gè)半徑。在一些實(shí)施例中，所述縱梁可以包含層壓的復(fù)合縱梁體，其具有第一縱梁法蘭、第二縱梁法蘭和縱梁網(wǎng)，該縱梁網(wǎng)在第一縱梁法蘭和第二縱梁法蘭之間擴(kuò)展；提供在所述縱梁網(wǎng)上的縱梁自由邊；和提供在所述縱梁自由邊上的雙半徑縱梁末端調(diào)整件，其具有第一拋物線和連續(xù)改變的圓角半徑/邊緣半徑(edge radius)、第二拋物線和連續(xù)改變的圓角半徑和接合所述第一圓角半徑和所述第二圓角半徑的凸起的過(guò)渡半徑。在一些實(shí)施例中，所述機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)可以包含機(jī)體側(cè)邊翼肋；具有由所述機(jī)體側(cè)邊翼肋承載的縱梁體的層壓的復(fù)合機(jī)體的縱梁，該縱梁包含第一縱梁法蘭、第二縱梁法蘭、在所述第一縱梁法蘭和所述第二縱梁法蘭之間擴(kuò)展的縱梁網(wǎng)、提供于所述縱梁網(wǎng)上的縱梁自由邊和提供于所述縱梁自由邊上的雙半徑縱梁末端調(diào)整件，其具有第一拋物線和連續(xù)改變的圓角半徑、第二拋物線和連續(xù)改變的圓角半徑和接合所述第一圓角半徑和所述第二圓角半徑的凸起的過(guò)渡半徑；由所述機(jī)體側(cè)邊翼肋和所述縱梁的所述第一縱梁法蘭承載的機(jī)翼蒙皮面板；和由所述縱梁的所述第二縱梁法蘭承載的縱梁頂部配件。在一些實(shí)施例中，用于縱梁的所述自由端內(nèi)部的壓力集中的定制減少的所述方法可以包含提供具有層壓的復(fù)合縱梁體的縱梁，其包含第一縱梁法蘭、第二縱梁法蘭和縱梁網(wǎng)，該縱梁網(wǎng)在第一縱梁法蘭和第二縱梁法蘭之間擴(kuò)展并具有縱梁自由端；調(diào)整雙半徑縱梁末端調(diào)整件，其具有第一拋物線和連續(xù)改變的圓角半徑、第二拋物線和連續(xù)改變的圓角半徑和在所述縱梁自由端接合所述第一圓角半徑和所述第二圓角半徑的凸起的過(guò)渡半徑；提供機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)，其具有機(jī)體側(cè)邊翼肋和由所述機(jī)體側(cè)邊翼肋承載的機(jī)翼蒙皮面板；和裝配所述縱梁到所述機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)，其通過(guò)接合所述縱梁的所述縱梁體到所述機(jī)體側(cè)邊翼肋和所述機(jī)翼蒙皮面板。對(duì)于包含縱梁頂部和底部法蘭聯(lián)接件的聯(lián)接件，可以使用“雙Grodzinski”或雙半徑縱梁末端調(diào)整件配置。對(duì)于包含經(jīng)由僅一個(gè)縱梁法蘭的縱梁聯(lián)接件的聯(lián)接件，可以優(yōu)選單個(gè)半徑縱梁末端調(diào)整件配置。11. 一種機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)，其包含機(jī)體側(cè)邊翼肋；具有由所述機(jī)體側(cè)邊翼肋承載的縱梁體的縱梁，提供于所述縱梁體和具有至少一 個(gè)半徑提供于所述縱梁自由邊上的縱梁末端調(diào)整件的縱梁自由邊；和由所述機(jī)體側(cè)邊翼肋和所述縱梁承載的機(jī)翼蒙皮面板。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)，其中所述縱梁體包括第一縱梁法蘭、第二縱梁法蘭和在所述第一縱梁法蘭和所述第二縱梁法蘭之間擴(kuò)展的縱梁網(wǎng)。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)，其中所述縱梁末端調(diào)整件具有至少一個(gè)半徑包括具有單個(gè)圓角半徑的單個(gè)半徑縱梁末端調(diào)整件。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)，其中所述單個(gè)圓角半徑具有連續(xù)改變的半徑。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)，其中具有至少一個(gè)半徑的所述縱梁末端調(diào)整件包括雙半徑縱梁末端調(diào)整件。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)，其中所述雙半徑縱梁末端調(diào)整件包括第一圓角半徑、第二圓角半徑和接合所述第一圓角半徑和所述第二圓角半徑的過(guò)渡半徑。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括所述縱梁體承載的縱梁頂部配件。24. —種縱梁，其包括層壓的復(fù)合縱梁體，該縱梁體具有第一縱梁法蘭、第二縱梁法蘭和在第一縱梁法蘭和第二縱梁法蘭之間擴(kuò)展的縱梁網(wǎng)；提供于所述縱梁網(wǎng)的縱梁自由邊；和提供于所述縱梁自由邊上的雙半徑縱梁末端調(diào)整件，其具有第一拋物線和連續(xù)改變的圓角半徑、第二拋物線和連續(xù)改變的圓角半徑和接合所述第一圓角半徑和所述第二圓角半徑的凸起的過(guò)渡半徑。25. 一種機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)，其包含機(jī)體側(cè)邊翼肋；具有由所述機(jī)體側(cè)邊翼肋承載的層壓的復(fù)合縱梁體的縱梁，并且包含第一縱梁法蘭、第二縱梁法蘭、在所述第一縱梁法蘭和所述第二縱梁法蘭之間擴(kuò)展的縱梁網(wǎng)、提供于所述縱梁網(wǎng)上的縱梁自由邊和提供于所述縱梁自由邊上的雙半徑縱梁末端調(diào)整件，其具有第一拋物線和連續(xù)改變的圓角半徑、第二拋物線和連續(xù)改變的圓角半徑和接合所述第一圓角半徑和所述第二圓角半徑的凸起的過(guò)渡半徑；由所述機(jī)體側(cè)邊翼肋和所述縱梁的所述第一縱梁法蘭承載的機(jī)翼蒙皮面板；和由所述縱梁的所述第二縱梁法蘭承載的縱梁頂部配件。26. 一種用于在縱梁的所述自由端內(nèi)部的壓力集中的定制減少的方法，其包含提供具有層壓的復(fù)合縱梁體的縱梁，該復(fù)合縱梁體包含第一縱梁法蘭、第二縱梁法蘭和在所述第一縱梁法蘭和所述第二縱梁法蘭之間擴(kuò)展并具有縱梁自由端的縱梁網(wǎng)；調(diào)整雙半徑縱梁末端調(diào)整件，該調(diào)整件具有第一拋物線和連續(xù)改變的半徑、第二拋物線和連續(xù)改變的半徑和在所述縱梁自由端接合所述第一半徑和所述第二半徑的凸起的過(guò)渡半徑；提供機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有機(jī)體側(cè)邊翼肋和由所述機(jī)體側(cè)邊翼肋承載的機(jī)翼蒙皮面板；和裝配所述縱梁到所述機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)，其通過(guò)接合所述縱梁的所述縱梁體到所述機(jī)體側(cè)邊翼肋和所述機(jī)翼蒙皮面板。27. 一種在機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)的縱梁上減少外殼負(fù)載的方法，包含提供具有縱梁自由端的縱梁；和在所述縱梁自由端提供至少一個(gè)半徑。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述在所述縱梁自由端內(nèi)部提供至少一個(gè)半徑包括在所述縱梁自由端內(nèi)部提供多個(gè)半徑。29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述在所述縱梁自由端內(nèi)部提供多個(gè)半徑包括在所述縱梁自由端內(nèi)部提供第一圓角半徑，在所述縱梁自由端內(nèi)部提供第二圓角半徑，和在所述縱梁自由端內(nèi)部提供過(guò)渡半徑并以所述過(guò)渡半徑接合所述第一圓角半徑和所述第二圓角半徑。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中每個(gè)所述第一圓角半徑和每個(gè)所述第二圓角半徑具有連續(xù)改變的半徑。31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述在所述縱梁自由端內(nèi)部提供至少一個(gè)半徑包括在所述縱梁自由端內(nèi)部提供單個(gè)連續(xù)改變的半徑。本公開(kāi)進(jìn)一步一般地教導(dǎo)在機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)的縱梁上減少外殼負(fù)載的方法。所述方法的示出的實(shí)施例包含提供具有縱梁自由端的縱梁和在所述縱梁自由端內(nèi)部提供至少一個(gè)半徑。


圖I示出提供于所述縱梁的具有雙半徑縱梁末端調(diào)整件的縱梁的側(cè)視圖。圖IA是適合雙半徑縱梁末端調(diào)整件的實(shí)施的雙Grodzinski半徑的側(cè)視圖。圖2示出具有有雙半徑縱梁末端調(diào)整件的縱梁的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)的透視圖。圖3示出具有聯(lián)接到機(jī)體側(cè)邊(SOB)翼肋的雙半徑縱梁末端調(diào)整件的一對(duì)縱梁的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)的截面圖。圖4示出具有單個(gè)半徑的縱梁末端調(diào)整件的縱梁的側(cè)視圖。圖5示出具有聯(lián)接到機(jī)體側(cè)邊(SOB)翼肋的單個(gè)半徑縱梁末端調(diào)整件的一對(duì)縱梁的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖6示出具有雙半徑縱梁末端調(diào)整件的負(fù)載最優(yōu)化曲線圖，其中標(biāo)繪標(biāo)準(zhǔn)化的拉拔運(yùn)行負(fù)載(Y-軸)對(duì)比自由邊初始能力(X-軸)。圖7示出具有不同末端調(diào)整件的縱梁之間的拉拔運(yùn)行負(fù)載(lb/in)比較的曲線圖。圖8示出具有雙半徑縱梁末端調(diào)整件的縱梁和單半徑縱梁末端調(diào)整件的縱梁之間的運(yùn)行負(fù)載比較的曲線圖。圖9示出具有單半徑縱梁末端調(diào)整件r3751bs/in)的基線縱梁和具有雙半徑縱梁末端調(diào)整件的縱梁之間的拉拔運(yùn)行負(fù)載比較的曲線圖，該雙半徑縱梁末端調(diào)整件具有標(biāo)繪為以英寸記算的從所述縱梁的所述自由邊的距離的函數(shù)的拉拔運(yùn)行負(fù)載ri501bs/in)。圖10示出用于在復(fù)合層壓裝配的縱梁的所述自由端內(nèi)部壓力集中的定制減少的方法的流程圖。圖11示出用于縱梁彎曲面的壓力集中的定制減少的方法的流程圖。
圖IlA示出在機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)的縱梁上減少外殼負(fù)載的方法的流程圖。圖12示出飛機(jī)生產(chǎn)和服務(wù)方法學(xué)的流程圖。圖13示出飛機(jī)的方框圖。
具體實(shí)施例方式以下具體描述實(shí)際上僅是示范性的，并且不是用于限制所描述的實(shí)施例或所述應(yīng)用和所描述的實(shí)施例的使用的。正如本公開(kāi)所使用的，所述詞語(yǔ)“示范性的”或者“示出的”意思是“用作示例、實(shí)例或者例證。本公開(kāi)所描述的任何實(shí)施過(guò)程作為“示范性的”或者“示出的”不必解釋成優(yōu)選于或優(yōu)越于其他實(shí)施例。下述所有實(shí)施過(guò)程都是示范性的實(shí)施過(guò)程，其經(jīng)提供以便使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵭斜竟_(kāi)，并不用于限制所述附加的權(quán)利要求的范圍。而且，本公開(kāi)也無(wú)意由出現(xiàn)在上述技術(shù)領(lǐng)域、背景介紹、摘要或者下述具體描述中的任何表述的或蘊(yùn)含的理論的限制。關(guān)于最初的附圖中的圖1-3，具有雙半徑的縱梁末端調(diào)整件的縱梁的示出的實(shí)施例，下述縱梁一般由圖I中的參考號(hào)碼2所表示。如圖2和3所示，在一些實(shí)施例中，所述縱梁2可以是在航天或者其他應(yīng)用中的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)I的部件，其中在所述縱梁2的自由邊8上減少應(yīng)力與應(yīng)變集中是希望的。在一些實(shí)施例中，所述自由邊8可以如圖I所示彎曲。所述縱梁2可以包含具有縱梁底部法蘭3、縱梁頂部法蘭4和縱梁網(wǎng)5的復(fù)合材料的縱梁體9，該縱梁網(wǎng)5在所述縱梁底部法蘭3和所述縱梁頂部法蘭4之間擴(kuò)展。所述縱梁底部3可以是具有復(fù)合層板3a的層壓的復(fù)合材料。所述縱梁底部法蘭3、所述縱梁頂部法蘭4和/或所述縱梁網(wǎng)5可以是具有復(fù)合層板4a的層壓的復(fù)合材料。所述縱梁2可以具有各種代表性的配置的任一種，其包含J-配置、Z-配置、T-配置或帽型配置，例如但不限于。所述縱梁2的所述縱梁體9可以具有縱梁自由邊8.雙半徑縱梁末端調(diào)整件7可以提供于所述縱梁自由邊8上。如圖IA所示，所述雙半徑縱梁末端調(diào)整件7可以是雙Grodzinski半徑80,該雙Grodzinski半徑80是具有第一連續(xù)改變的半徑81的雙半徑配置，從所述第一連續(xù)改變的半徑81擴(kuò)展的過(guò)渡半徑82和從所述過(guò)渡半徑82擴(kuò)展的第二連續(xù)改變的半徑83。如圖I所示，所述雙半徑縱梁末端調(diào)整件7可以包括一般凹形的第一圓角半徑10，一般凹形的第二圓角半徑14和接合所述第一圓角半徑10和所述第二圓角半徑14.第一圓角半徑10的一般凸起的過(guò)渡半徑12。所述第一半徑10，所述過(guò)渡半徑12和所述第二圓角半徑14可以分別具有連續(xù)改變的半徑16a-16c。在一些實(shí)施例中,所述第一圓角半徑10和所述第二圓角半徑14可以每個(gè)具有一般地拋物線形狀，如圖示。所述過(guò)渡半徑12可以在所述第一圓角半徑10和所述第二圓角半徑14之間提供順暢過(guò)渡的曲面。所述雙半徑縱梁末端調(diào)整件7的所述第一圓角半徑10，所述第二圓角半徑14和所述過(guò)渡半徑12在所述縱梁自由邊8上根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)可以切割、成形和/或另外制作。如圖2和3所示，所述縱梁2可以是包含機(jī)體側(cè)邊(SOB)搭接板22的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)I的部件。所述機(jī)體側(cè)邊(SOB)搭接板22可以是金屬的、復(fù)合材料的和/或適合所述目的的其他材料。所述縱梁2可以聯(lián)結(jié)和/或附加到機(jī)翼蒙皮面板18，該面板附加到所述SOB搭接板22，并且所述縱梁2的所述縱梁自由邊8 一般地鄰接所述SOB搭接板22。所述縱梁2和所述機(jī)翼蒙皮面板18可以栓接(未示出)和/或附加到所述SOB搭接板22。如圖2所示，在一些實(shí)施例中縱梁頂部配件(cap fitting) 24可以提供于所述縱梁2的所述縱梁頂部4上。如圖3所示，在航天或其他應(yīng)用中，壓縮負(fù)載20可以應(yīng)用于所述機(jī)翼蒙皮面板18 和所述縱梁2。所述壓縮負(fù)載20可以從所述機(jī)翼蒙皮面板18和所述縱梁2轉(zhuǎn)移到所述SOB搭接板22。所述壓縮負(fù)載20可以引起在所述機(jī)翼蒙皮面板18和所述縱梁2的所述末端18a的彎曲力矩26。所述彎曲力矩26可以起作用于/反作用于(react as)拉拔負(fù)載27，其也可以被稱作在所述縱梁2的所述縱梁網(wǎng)5內(nèi)部的外殼負(fù)載。所述雙半徑縱梁末端調(diào)整件7可以減少所述拉拔負(fù)載27的絕對(duì)量，該絕對(duì)量由在所述縱梁自由邊8上的所述彎曲力矩26所產(chǎn)生。所述雙半徑縱梁末端調(diào)整件7可以在整個(gè)所述縱梁自由邊8的范圍額外地最小化邊緣-調(diào)整件張力30。如圖2所示，所述雙半徑縱梁末端調(diào)整件7可以驅(qū)動(dòng)所述負(fù)載路徑38從所述縱梁底部法蘭3和所述縱梁頂部4進(jìn)入所述雙半徑縱梁末端調(diào)整件7。這可以沿所述縱梁底部法蘭3和所述縱梁頂部4減少應(yīng)力與應(yīng)變集中30從而減少縱梁被拉拔出所述蒙皮的可能性。接著參考圖4和5，具有單半徑縱梁末端調(diào)整件的縱梁，以下稱縱梁，一般由參考號(hào)碼2a所表示。單半徑縱梁末端調(diào)整件28可以提供于所述縱梁2a的所述縱梁體109的所述縱梁自由邊108上。所述單個(gè)半徑縱梁末端調(diào)整件28可以具有單個(gè)圓角半徑29，其具有連續(xù)改變的半徑16。如圖4所示，在一些實(shí)施例中所述單個(gè)半徑縱梁末端調(diào)整件28的所述單個(gè)圓角半徑29可以在整個(gè)所述縱梁2a的所述縱梁頂部法蘭104的范圍擴(kuò)展。在一些實(shí)施例中，所述單個(gè)圓角半徑29可以具有一般地拋物線形狀，如圖示。所述單個(gè)半徑縱梁末端調(diào)整件28根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)在所述縱梁自由邊108上可以切割、成形和/或另外制作。所述縱梁2a可以具有各種代表性的配置中的任一個(gè)，其包含J-配置、Z-配置、T-配置或帽型配置，例如但不限于。如圖5所示，所述縱梁2a可以是包含機(jī)體側(cè)邊(SOB)搭接板122的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)Ia的部件。所述縱梁2a可以聯(lián)結(jié)和/或附加到機(jī)翼蒙皮面板118，該面板可以鄰接到所述SOB搭接板122，并且所述縱梁2a的所述縱梁自由邊108 —般地鄰接到所述SOB搭接板122上。所述縱梁2a和所述機(jī)翼蒙皮面板118可以栓接和/或附加到所述SOB搭接板122上。具有單半徑縱梁末端調(diào)整件128的所述縱梁2a可以用于應(yīng)用中，其中結(jié)構(gòu)118如所述機(jī)翼蒙皮面板118提供于所述縱梁2a的僅一邊106上。在那種情況下，縱梁頂部配件124(圖2)可以從所述縱梁2的相對(duì)應(yīng)的側(cè)邊106a省除。所述縱梁2a的應(yīng)用可以是此前所描述的參考圖2和3中的所述縱梁2。相應(yīng)地，在航天或其他應(yīng)用中，應(yīng)用于所述機(jī)翼蒙皮面板118的壓縮負(fù)載120可以從所述機(jī)翼蒙皮面板118經(jīng)由所述SOB搭接板122轉(zhuǎn)移到所述縱梁2a。彎曲力矩126可以起作用于在所述縱梁2a的所述縱梁網(wǎng)5內(nèi)部的拉拔負(fù)載127。所述單個(gè)半徑縱梁末端調(diào)整件128可以減少所述拉拔負(fù)載127的絕對(duì)量，該絕對(duì)量由在所述縱梁自由邊108上的所述彎曲力矩126所產(chǎn)生。所述單個(gè)半徑縱梁末端調(diào)整件128可以在整個(gè)所述縱梁自由邊108的范圍額外地最小化邊緣-調(diào)整件張力130。如圖4所示，所述單半徑縱梁末端調(diào)整件28可以驅(qū)動(dòng)所述負(fù)載路徑39從所述縱梁底部法蘭103和所述縱梁頂部104進(jìn)入所述單個(gè)半徑縱梁末端調(diào)整件28。這可以沿所述縱梁底部法蘭103和所述縱梁頂部104減少應(yīng)力與應(yīng)變集中130從而減少拉拔負(fù)載。
接著參考圖6，該圖示出具有雙半徑縱梁末端調(diào)整件7的縱梁2 (圖I)的負(fù)載最優(yōu)化曲線圖32。在所述曲線圖32中，所述縱梁2的自由邊初始能力沿所述X-軸33標(biāo)繪，并且用于自由邊初始能力(onsetcapacity)的每個(gè)量值的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行負(fù)載27 (圖3、5)沿Y-軸34標(biāo)繪。所述優(yōu)化方向35示出為直線35。I. O的標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)行負(fù)載27符合結(jié)構(gòu)負(fù)載需求的100%自由邊初始能力33。所述曲線圖32上的點(diǎn)塊36示出具有雙半徑縱梁末端調(diào)整件7的所述縱梁2的各種最優(yōu)化的和非最優(yōu)化的實(shí)施例。拉拔負(fù)載127由從縱梁網(wǎng)5轉(zhuǎn)移到所述縱梁法蘭103的所述張力負(fù)載所產(chǎn)生。所推薦的縱梁末端調(diào)整件128將提供逐漸的過(guò)渡，其在更長(zhǎng)的過(guò)渡路徑內(nèi)重新分配所述張力負(fù)載并且導(dǎo)致較低的拉拔運(yùn)行負(fù)載127。另外，所述末端調(diào)整件128將所述最大化的拉拔負(fù)載從所述自由邊108遷移/移動(dòng)到實(shí)施分層阻止和預(yù)防機(jī)制的位置。所述末端調(diào)整件利用現(xiàn)有配置分配所述最大化的負(fù)載經(jīng)由雙剪切緊固件位置(未示出)而不是直接在蒙皮/縱梁連結(jié)線(未示出)上。單個(gè)半徑或雙半徑彎曲的用法依據(jù)包含所述緊固件模式的所述縱梁的代表性的配置。一般地，雙半徑證明是最佳/優(yōu)選于單半徑配置，該配置所述縱梁的兩邊(頂部和底部法蘭)都被栓接。利用所述Grodzinski彎曲，在所述設(shè)計(jì)配置封套范圍內(nèi)關(guān)聯(lián)所述希望的負(fù)載傳輸機(jī)制，導(dǎo)致所推薦的末端調(diào)整件128配置。進(jìn)一步說(shuō)，所述雙Grodzinski具有過(guò)渡半徑16b (圖1)，其由增加的縱梁硬度提供進(jìn)入所述縱梁2的額外的彎曲能力。本特征部件允許更多的所述負(fù)載轉(zhuǎn)移進(jìn)入所述縱梁2，并離開(kāi)所述底部法蘭103，因此提供額外拉拔能力，由于其經(jīng)由所述底部法蘭/蒙皮緊固件位置的所述稍微較低的負(fù)載。接著參考圖7，該圖示出具有末端調(diào)整件28和不具有末端調(diào)整件28之間的運(yùn)行負(fù)載(lb/in)27(圖3)的比較的曲線圖40。沿所述X-軸41標(biāo)繪到所述縱梁自由邊8的距離(以英寸計(jì))，并且沿所述Y-軸42標(biāo)繪應(yīng)用到所述縱梁2a的所述運(yùn)行負(fù)載(lb/in) 27。所述縱梁自由邊8的所述最大化運(yùn)行負(fù)載43是54001b/in。緊固件位置45距離所述縱梁自由邊82 3英寸。在所述縱梁自由邊8上并且定位在所述緊固件影響范圍44內(nèi)的所述低峰值運(yùn)行負(fù)載27 (圖3)是約10001b/in。本比較圖所示數(shù)據(jù)基于大型規(guī)格縱梁配置。接著參考圖8，該圖示出具有雙半徑縱梁末端調(diào)整件7的縱梁2(圖I)和具有單半徑縱梁末端調(diào)整件28的縱梁2a(圖4)之間的峰值運(yùn)行負(fù)載比較曲線圖50。沿所述X-軸51標(biāo)繪出到所述縱梁自由邊8的距離(以英寸計(jì))，并且沿所述Y-軸52標(biāo)繪出應(yīng)用到所述縱梁2、2a的所述運(yùn)行負(fù)載(lb/in)27。用于所述縱梁2a的所述單半徑縱梁末端調(diào)整件28的所述峰值運(yùn)行負(fù)載53是約24001b/in。用于所述縱梁2的所述雙半徑縱梁末端調(diào)整件7的所述峰值運(yùn)行負(fù)載54是約18001b/in。這與所述峰值拉拔負(fù)載27 (圖3)的33%的減少相符合。接著參考圖9，該圖示出具有單半徑末端調(diào)整件7的縱梁2和具有雙半徑縱梁末端調(diào)整件7的測(cè)試縱梁2之間對(duì)于輕型縱梁配置的運(yùn)行負(fù)載27的比較的曲線圖。以英寸計(jì)算的從所述縱梁2的所述自由邊8的距離標(biāo)繪在X-軸61上。應(yīng)用于所述縱梁2的所述運(yùn)行負(fù)載27以lb/in計(jì)標(biāo)繪在Y-軸62上。具有單半徑末端調(diào)整件63的第一縱梁具有"3751b/in的最大化的運(yùn)行負(fù)載27。具有單半徑末端調(diào)整件65的第二縱梁具有 4601b/in的最大化的運(yùn)行負(fù)載27。具有雙半徑調(diào)整件64的所述第一縱梁具有 1501bs/in的最大化的運(yùn)行負(fù)載27。具有雙半徑調(diào)整件66的所述第二縱梁具有 1601bs/in的最大化的運(yùn)行負(fù)載27。與具有單半徑調(diào)整件63的所述第一縱梁和具有單半徑調(diào)整件65的所述第二縱梁相比較，所述具有雙半徑調(diào)整件64的第一縱梁和具有雙半徑調(diào)整件66的所述第二縱梁66都具有較低的運(yùn)行負(fù)載27。所述末端調(diào)整件對(duì)于靜態(tài)負(fù)載情形和動(dòng)態(tài)負(fù)載情形都有幫助。所述有效性被評(píng)估并且覆蓋整個(gè)靜態(tài)負(fù)載情況和動(dòng)態(tài)負(fù)載情況(疲勞)?！そ又鴧⒖紙D10，該圖示出用于在復(fù)合層壓裝配的縱梁2的所述縱梁自由端8的內(nèi)部壓力集中的定制減少的方法的所述流程圖1100。在方框1102中，提供具有層壓的復(fù)合縱梁體9的縱梁2，該復(fù)合縱梁體包含縱梁法蘭3、4和在所述縱梁法蘭3、4之間擴(kuò)展的縱梁網(wǎng)5，并且具有在所述縱梁網(wǎng)5上的縱梁自由端8。在方框1104中，雙半徑縱梁末端調(diào)整件7具有所述第一拋物線10和所述第二拋物線14和連續(xù)改變的半徑以及接合所述第一半徑10和所述第二半徑14的平滑的、凸起的過(guò)渡半徑12，其在所述縱梁自由端8中被調(diào)整。在方框1106中，提供具有機(jī)體側(cè)邊翼肋22和機(jī)翼蒙皮面板18的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)I，其中機(jī)翼蒙皮面板18提供于機(jī)體側(cè)邊翼肋22上。在方框1108中，所述縱梁2可以通過(guò)接合所述縱梁2的所述縱梁體9到所述機(jī)體側(cè)邊翼肋22和所述機(jī)翼蒙皮面板18而裝配到所述機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)I內(nèi)部。接著參考圖11，該圖示出用于在復(fù)合層壓裝配的縱梁2a的所述縱梁自由端8的內(nèi)部的壓力集中的定制減少的方法的流程圖1200。在方框1202中，提供具有層壓的復(fù)合縱梁體9的縱梁2a，該復(fù)合縱梁體9包含縱梁法蘭3、4和在所述縱梁法蘭3、4之間擴(kuò)展的縱梁網(wǎng)5，并且具有在所述縱梁網(wǎng)5上的縱梁自由端8。在方框1204中，具有拋物線和連續(xù)改變的單個(gè)圓角半徑的單半徑縱梁末端調(diào)整件28在所述縱梁自由端8內(nèi)部被調(diào)整。在方框1206中，提供具有機(jī)體側(cè)邊搭接板22和被提供在所述機(jī)體側(cè)邊搭接板22上的機(jī)翼蒙皮面板18的機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)la。在方框1208中，所述縱梁2a可以裝配到所述機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)Ia內(nèi)部，其通過(guò)接合所述縱梁2a的所述縱梁體9到所述機(jī)體側(cè)邊搭接板22和所述機(jī)翼蒙皮面板18。接著參考圖11A，該圖示出機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)的縱梁的減少外殼負(fù)載的方法的流程圖1100a。在方框1102a中，提供具有層壓的復(fù)合縱梁體9的縱梁2，該復(fù)合縱梁體包含縱梁法蘭3、4和在所述縱梁法蘭3、4之間擴(kuò)展的縱梁網(wǎng)5，并且具有在所述縱梁網(wǎng)5上的縱梁自由端8。在方框1104a和1105a中，具有拋物線和連續(xù)改變的單個(gè)圓角半徑的單半徑縱梁末端調(diào)整件28在所述縱梁自由端8內(nèi)部被調(diào)整，或者具有第一拋物線10和第二拋物線14和連續(xù)改變的半徑，并且接合所述第一半徑10和第二半徑14的平滑的、凸起的過(guò)渡半徑12的雙半徑縱梁末端調(diào)整件7在所述縱梁自由端8內(nèi)部被調(diào)整。在方框1106a中，提供機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)1，其具有機(jī)體側(cè)邊翼肋22和提供于所述機(jī)體側(cè)邊翼肋22上的機(jī)翼蒙皮面板18。在方框1108a中，通過(guò)接合所述縱梁2的所述縱梁體9到所述機(jī)體側(cè)邊翼肋22和所述機(jī)翼蒙皮面板18，所述縱梁2可以裝配到所述機(jī)翼-機(jī)體結(jié)構(gòu)I內(nèi)部。接著參考圖12和13，本公開(kāi)的實(shí)施例可以使用于如圖12所示的飛機(jī)制造和服務(wù)方法78以及如圖13所示的飛機(jī)94。在試生產(chǎn)期間，示范性的方法78可以包含所述飛機(jī)94和材料采購(gòu)82的規(guī)格和設(shè)計(jì)80。在生產(chǎn)期間，進(jìn)行所述飛機(jī)94的組件和子組件制造84和系統(tǒng)集成86。其后，所述飛機(jī)94可以經(jīng)由認(rèn)證和交付88以便安置在使用90中。在由客戶使用的同時(shí)，所述飛機(jī)94可以按計(jì)劃進(jìn)行維修和服務(wù)92 (其也可以包含改進(jìn)、重新配置、重新翻新等等)。方法78的每個(gè)所述步驟可以通過(guò)系統(tǒng)集成、第三方和/或者經(jīng)營(yíng)人(如客戶)執(zhí)行或者實(shí)行。為了本實(shí)施方式的目的，系統(tǒng)集成可以包含但不限于任何數(shù)量的飛機(jī)制造商和主系統(tǒng)分包人；第三方可以包含但不限于任何數(shù)量的賣(mài)方、分包人和供應(yīng)商；經(jīng)營(yíng)人可以 是航空公司、租賃公司、軍事實(shí)體、服務(wù)組織等等。如圖13所示，由示范性的方法78產(chǎn)生的所述飛機(jī)94可以包含具有多個(gè)系統(tǒng)96和內(nèi)部100的機(jī)身98。高級(jí)的系統(tǒng)的示例96包含一個(gè)或更多個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)102、電氣系統(tǒng)104、液壓系統(tǒng)106和環(huán)境系統(tǒng)108?？梢园魏螖?shù)量的其他系統(tǒng)。雖然示出了航天的示例，但是本發(fā)明的原則可以適用于其他工業(yè)，如汽車(chē)工業(yè)。本公開(kāi)所具體化的設(shè)備可以采用于任何一個(gè)或更多個(gè)所述生產(chǎn)和服務(wù)方法78的所述階段。例如，與生產(chǎn)過(guò)程84相符合的元件或者組件可以以與當(dāng)所述飛機(jī)94在使用時(shí)的元件或組件生產(chǎn)相似的方式制作或制造。并且在所述生產(chǎn)階段84和86可以利用一個(gè)或更多個(gè)設(shè)備實(shí)施例，例如，通過(guò)實(shí)質(zhì)上加速裝配飛機(jī)94或者減少其成本。類似地，當(dāng)所述飛機(jī)94在使用時(shí)，可以利用一個(gè)或更多個(gè)設(shè)備實(shí)施例，例如但不限于，維修和服務(wù)92。雖然本公開(kāi)的實(shí)施例描述了關(guān)于確定的示范性的實(shí)施例，應(yīng)該明白的是特有的實(shí)施例目的是為了示出而非限定，因?yàn)閷?duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)其他的改變將會(huì)發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種在縱梁連接結(jié)構(gòu)中減少拉拔力的具有縱梁末端調(diào)整件的縱梁，其包括 縱梁體； 縱梁自由邊，其提供在所述縱梁體上；和 縱梁末端調(diào)整件，其具有提供在所述縱梁自由邊上形成所述縱梁連接結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)彎曲部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的縱梁，其中所述縱梁體包括第一縱梁法蘭、第二縱梁法蘭和在所述第一縱梁法蘭和所述第二縱梁法蘭之間擴(kuò)展的縱梁網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的縱梁，其中所述縱梁末端調(diào)整件被提供在所述縱梁網(wǎng)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的縱梁，其中具有至少一個(gè)彎曲部的所述縱梁末端調(diào)整件包括具有單個(gè)圓角半徑的單個(gè)彎曲縱梁末端調(diào)整件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的縱梁，其中所述單個(gè)圓角半徑具有連續(xù)改變的半徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的縱梁，其中所述單個(gè)圓角半徑包括單個(gè)拋物線半徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的縱梁，其中具有至少一個(gè)彎曲部的所述縱梁末端調(diào)整件包括雙彎曲縱梁末端調(diào)整件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的縱梁，其中所述雙彎曲縱梁末端調(diào)整件具有雙拋物線半徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的縱梁，其中所述雙彎曲縱梁末端調(diào)整件包括第一圓角半徑、第二圓角半徑和接合所述第一圓角半徑和所述第二圓角半徑的過(guò)渡半徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的縱梁，其中所述縱梁體包括復(fù)合材料。
11.一種用于定制減少在縱梁的自由端內(nèi)的壓力集中的方法，包括 提供具有縱梁自由端的縱梁；和 在所述縱梁自由端內(nèi)提供至少一個(gè)彎曲部。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于定制減少在縱梁的所述自由端內(nèi)的壓力集中的方法，其中所述在所述縱梁自由端內(nèi)提供至少一個(gè)彎曲部包括在所述縱梁自由端內(nèi)提供至少一個(gè)半徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述在所述縱梁自由端內(nèi)提供至少一個(gè)彎曲部包括在所述縱梁自由端內(nèi)提供多個(gè)半徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述在所述縱梁自由端內(nèi)提供多個(gè)半徑包括在所述縱梁自由端內(nèi)提供第一圓角半徑，在所述縱梁自由端內(nèi)提供第二圓角半徑，和在所述縱梁自由端內(nèi)提供過(guò)渡半徑并使用所述過(guò)渡半徑接合所述第一圓角半徑和所述第二圓角半徑，其中所述第一圓角半徑和所述第二圓角半徑每個(gè)都有連續(xù)變化的半徑。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述在所述縱梁自由端內(nèi)提供至少一個(gè)彎曲部包括在所述縱梁自由端內(nèi)提供單個(gè)連續(xù)改變的半徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有在縱梁連接結(jié)構(gòu)上減少拉拔力的縱梁末端調(diào)整件(7)的縱梁(2)，包括縱梁體(9)；縱梁自由邊(8)，其提供于所述縱梁體(9)上；和縱梁末端調(diào)整件(7)，其具有至少一個(gè)彎曲部(10,12,14)并且提供于所述縱梁自由邊(8)上從而形成所述縱梁連接結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)B64C3/18GK102892670SQ201180024776
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者J·D·巴納德, B·W·阿瑞特, C-L·林, H·李, C·A·帕茲, B·德普克 申請(qǐng)人:波音公司