弧形地板飛機整體油箱的制作方法
【專利摘要】本專利屬于飛機結構設計【技術領域】，特別是涉及飛機機身整體油箱結構設計【技術領域】。本弧形地板飛機整體油箱的弧形地板與油箱側壁通過鉚接連接，連接處設計倒角，弧形地板的最低點與油箱的兩側最低點的夾角為3度，在油箱地板外表面，沿著油箱的長度方向按照200mm的間距布置Z形筋條，筋條高度30mm,筋條型材的緣條寬度為12mm，型材厚度為1.5mm，筋條在油箱地板兩側與油箱側壁縫合；在油箱內部布置兩根縱向機加梁，金屬機加縱向梁與油箱外筋條采用機械連接，金屬機加縱向梁與弧形地板之間采用機械連接；在金屬機加縱向梁的腹板上開通油孔；將吸油泵的吸油口布置在弧形地板的最底部，并保證與地板有8mm的間隙。
【專利說明】弧形地板飛機整體油箱
【技術領域】
[0001]本專利屬于飛機結構設計【技術領域】，特別是涉及飛機機身整體油箱結構設計【技術領域】。
【背景技術】
[0002]飛機機身整體油箱可以有效的提高飛機的載油量，減輕飛機的結構重量，同時，燃油晃動小，系統(tǒng)安裝容易，維護性好，使用方便，壽命長，因此，在飛機上得到了廣泛的應用。
[0003]與飛機的其他結構部件相比，整體油箱結構受載較大，密封要求高，腐蝕環(huán)境強，結構疲勞與腐蝕疲勞問題突出。為了提高燃油的利用率，還需要盡可能減少不可用燃油。機身整體油箱結構在使用期間不能出現(xiàn)裂紋，鉚釘不能松動，因此，不能按照破損安全觀點進行設計，疲勞問題顯得格外重要，應力控制是一大難題。
[0004]多年以來，飛機整體油箱的地板結構往往是根據(jù)油箱周邊結構的設備艙的布置，采用平面地板結構。平面地板結構存在以下幾個問題:a)受力特性較差，變形突出，引起地板與油箱側壁連接縫隙較大，從而導致油密封出現(xiàn)問題；油箱地板主要承受法向的油壓和通氣增壓壓力載荷，油箱地板的總壓力較大，平面地板結構受載前后相對變形較大，以致連接處產生密封問題；b)平面地板容易產生屈曲穩(wěn)定性問題，受力不均勻，周邊連接結構應力集中，結構重量較大，油箱地板承受的載荷一般分散到油箱側壁，因此，與側壁的連接區(qū)域要具有足夠的強度和剛度，以防止連接鉚釘?shù)睦摚籧)平面地板面積較大，不可用燃油較多，導致燃油利用率降低。為了保證燃油抽取的速度，燃油系統(tǒng)的抽油引射泵的吸油口與油箱地板要有一定的距離，而平面地板底面積較大，造成大量燃油不能抽取干凈，燃油利用率低。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是:
[0006]本發(fā)明的目的是在當前飛機整體油箱的基礎上，針對其存在的問題進行綜合考慮，重點解決油箱地板結構減重問題，同時減少不可用燃油、改善結構連接區(qū)疲勞特性等。本專利發(fā)明了一種新型的弧形地板整體油箱。
[0007]本發(fā)明的技術方案是
[0008]弧形地板飛機整體油箱，見圖1，本油箱由弧形地板、油箱側壁、抽油引射泵、金屬機加縱向梁、Z形筋條構成，弧形地板與油箱側壁通過鉚接連接，連接處設計倒角，弧形地板的最低點與油箱的兩側最低點的夾角為3度，在油箱地板外表面，沿著油箱的長度方向按照200mm的間距布置Z形筋條，筋條高度30mm，筋條型材的緣條寬度為12mm，型材厚度為
1.5mm.筋條在油箱地板兩側與油箱側壁縫合。在油箱內部布置兩根縱向機加梁，金屬機加縱向梁與油箱外筋條采用機械連接，金屬機加縱向梁與弧形地板之間采用機械連接。在金屬機加縱向梁的腹板上開通油孔。將吸油泵的吸油口布置在弧形地板的最底部，并保證與地板有8mm的間隙。[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0010]本專利主要解決了以上的3個問題，對現(xiàn)有機身整體油箱地板結構進行的設計改進，通過詳細的結構分析，不可用燃油計算，得到了一種新型的油箱地板結構形式和設計流程，顯著降低了結構重量，大大減少了不可用燃油，有著廣泛的推廣應用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1是弧形地板油箱組成示意圖，附圖2是傳統(tǒng)平面地板油箱的地板變形示意圖，附圖3是弧形地板油箱的地板變形示意圖，附圖4是傳統(tǒng)平面地板油箱的不可用燃油示意圖，附圖5是是弧形地板油箱的不可用燃油示意圖。
[0012]各部件名稱為:
[0013]I 一弧形地板、2—油箱側壁、3—抽油引射泵、4 一金屬機加縱向梁、5—平面地板油箱、6—平面油箱地板變形、7—連接倒角、8—弧形地板變形、9 一平面地板油箱不可用燃油、10 一弧形地板油箱不可用燃油。
【具體實施方式】
[0014]本弧形地板整體油箱由弧形地板、油箱側壁、抽油引射泵、金屬機加縱向梁、Z形筋條構成，其材料為鋁合金；弧形地板與油箱側壁通過鉚接連接，并進行密封處理，連接處設計倒角，以改善連接應力集中；根據(jù)油箱地板的密封性與變形要求，弧形地板的最低點與油箱的兩側最低點的夾角為3度(見圖1);為減少結構死油，在油箱地板外表面布置筋條，油箱內表面盡量保持干凈結構，沿著油箱的長度方向按照200mm的間距布置Z形筋條，筋條高度30mm，筋條型材的緣條寬度為12mm，型材厚度為1.5mm.筋條在油箱地板兩側與油箱側壁縫合；在油箱內部布置兩根金屬機加縱向梁，承受油箱的縱向彎矩，同時給油箱內燃油系統(tǒng)設備的安裝提供支持，金屬機加縱向梁與油箱外筋條采用機械連接，金屬機加縱向梁與地板之間采用機械連接。在金屬機加縱向梁的腹板上開通油孔。為了保證一定的抽油速度要求，同時減少不可用燃油，將吸油泵的吸油口布置在弧形地板的最底部，并保證吸油口與地板有8mm的間隙。
[0015]與傳統(tǒng)的油箱地板結構相比，本專利提出的弧形油箱地板結構，有著結構重量輕，應力集中小，不可用燃油少的特點。下面具體進行分析說明。
[0016]I)結構重量輕。傳統(tǒng)的平面地板結構變形較大(見圖2)，為了保證油箱特別是與側壁結構連接區(qū)的密封性，需要嚴格控制變形，是一種剛度設計方法。而弧形油箱地板結構變形較小(見圖3)，且變形比較均勻，是一種強度設計方法。顯然，按強度設計的結構重量小于剛度設計的結構形式。通過在MSC.PATRAN/NASTRAN中進行有限元仿真，結果表明，在滿足變形要求下，結構重量減少30%以上。
[0017]2)應力集中小。傳統(tǒng)的平面地板結構與油箱側壁連接區(qū)應力集中較大。這是因為油箱地板在受載后發(fā)生較大的彎曲變形，引起的較大的附加彎矩，使油箱側壁底部承受較大的面外載荷，從而導致與側壁連接區(qū)的鉚釘在受剪的同時還要承受較大的拉力。本專利提出的弧形地板變形較小且均勻，通過對油箱側壁底部連接區(qū)進行適應性設計，載荷過渡性好，大大改善了連接應力集中。使得油箱側壁底部主要承受面內載荷，連接區(qū)的鉚釘也主要承受剪力，受力形式較好。通過在MSC.PATRAN/NASTRAN中進行有限元仿真，結果表明，油箱地板與側壁連接區(qū)von Mises應力降低20%左右。改為弧形地板后，地板受力由受彎變?yōu)槭苕湋?，受鏈應力能力強；結構效率高。
[0018]3)不可用燃油減少。通過對油箱底部的加強筋條外置，再加上弧形的油箱地板形狀，大大增強了油箱內燃油的流動性；同時，將吸油泵的吸油口布置在弧形油箱的最低部，大大減少了不可用燃油。通過詳細計算表明，在保證抽油口與油箱地板距離相同的條件下，與傳統(tǒng)的平面油箱地板相比，本專利提出的弧形地板油箱的不可用燃油僅僅是前者的1/3，減少了 60%以上(見圖4，圖5)。
[0019]4)油箱加強筋條布置在油箱內時，受油壓變形時筋條受壓，容易失穩(wěn)；把筋條布置在油箱外，受油壓變形時筋條受拉，穩(wěn)定性好，前者是抗失穩(wěn)的剛度設計，后者是強度設計，從而減輕了筋條的結構重量。同時，將加強筋條與油箱縱向加強結構分別布置在油箱地板兩側，避免了橫縱向結構交叉處的打斷。
【權利要求】
1.弧形地板飛機整體油箱，其特征是，本油箱由弧形地板、油箱側壁、抽油引射泵、金屬機加縱向梁、Z形筋條構成，弧形地板與油箱側壁通過鉚接連接，連接處設計倒角，弧形地板的最低點與油箱的兩側最低點的夾角為3度，在油箱地板外表面，沿著油箱的長度方向按照200mm的間距布置Z形筋條，筋條高度30mm，筋條型材的緣條寬度為12mm，型材厚度為1.5mm，筋條在油箱地板兩側與油箱側壁縫合；在油箱內部布置兩根縱向機加梁，金屬機加縱向梁與油箱外筋條采用機械連接，金屬機加縱向梁與弧形地板之間采用機械連接；在金屬機加縱向梁的腹板上開通油孔；將吸油泵的吸油口布置在弧形地板的最底部，并保證與地板有8mm的間隙。
【文檔編號】B64D37/06GK203623972SQ201320211205
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年4月24日 優(yōu)先權日:2013年4月24日
【發(fā)明者】王偉, 劉君伍, 張立新, 陳嶸, 文立紅, 任云松 申請人:成都飛機設計研究所