ФЮЗЕЛЯЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ВОЗДУШНОГО СУДНА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
AIRCRAFT FUSELAGE STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к фюзеляжной конструкции воздушного судна, имеющей шпангоуты, проходящие поперечно по отношению к продольному направлению фюзеляжа, и поперечные элементы главной палубы. Кроме того, изобретение относится к интегральному блоку фюзеляжной конструкции воздушного судна этого типа и к способу изготовления этой фюзеляжной конструкции.
Уровень техники
Герметизированные фюзеляжи пассажирских воздушных судов в настоящее время собирают из секций, каждая из которых изготавливается из множества оболочек, в которых обшивка, стрингеры и шпангоуты соединяют друг с другом. Впоследствии к шпангоутам прикрепляют заклепками поперечные элементы багажного отсека, главной палубы и багажных полок, а между поперечными элементами и шпангоутами устанавливают опорные стойки, которые крепятся болтами к соответствующим соединительным узлам, прикрепленным с помощью заклепок.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание такой фюзеляжной конструкции воздушного судна, которая имеет улучшенные весовые характеристики и может быть изготовлена с относительно небольшими затратами из нескольких отдельных частей.
Этот результат достигается при помощи фюзеляжной конструкции воздушного судна с признаками пункта 1 формулы изобретения.
Изобретение также предусматривает интегральный блок для фюзеляжной конструкции воздушного судна с признаками пункта 22 формулы изобретения, и относится к способу изготовления фюзеляжной конструкции воздушного судна с признаками пункта 39 формулы изобретения
Изобретение предусматривает фюзеляжную конструкцию воздушного судна, имеющую шпангоуты, проходящие поперечно по отношению к продольному направлению фюзеляжа, и поперечные элементы главной палубы. Согласно изобретению фюзеляжная конструкция воздушного судна содержит предварительно изготовленные интегральные блоки, каждый из которых включает в себя, по меньшей мере, нижний сектор шпангоута фюзеляжа и поперечный элемент главной палубы, причем шпангоут фюзеляжа и часть поперечного элемента главной палубы, перекрывающая, по меньшей мере, существенную часть ширины главной палубы и соединенная с обеих сторон со шпангоутом фюзеляжа, предварительно изготовлены в виде интегрального компонента.
Кроме того, изобретение предусматривает интегральный блок для фюзеляжной конструкции воздушного судна, имеющей шпангоуты, проходящие поперечно по отношению к продольному направлению фюзеляжа, поперечные элементы главной палубы, а также обшивку, прикрепленную к шпангоутам. Согласно изобретению интегральный блок включает в себя, по меньшей мере, нижний сектор шпангоута фюзеляжа и поперечный элемент главной палубы, причем шпангоут фюзеляжа и часть поперечного элемента главной палубы, перекрывающая, по меньшей мере, существенную часть ширины главной палубы и соединенная с обеих сторон со шпангоутом фюзеляжа, предварительно изготовлены в виде интегрального компонента.
Наконец, изобретение предусматривает способ изготовления фюзеляжной конструкции воздушного судна, имеющей шпангоуты, проходящие поперечно по отношению к продольному направлению фюзеляжа, и поперечные элементы главной палубы. Согласно изобретению предварительно изготавливают интегральные блоки, каждый из которых включает в себя, по меньшей мере, нижний сектор шпангоута фюзеляжа и поперечный элемент главной палубы, причем шпангоут фюзеляжа и часть поперечного элемента главной палубы, перекрывающая, по меньшей мере, существенную часть ширины главной палубы и соединенная с обеих сторон со шпангоутом фюзеляжа, предварительно изготовлены в виде интегрального компонента. Затем интегральные блоки устанавливают на монтажном устройстве и выравнивают указанные блоки, после чего их соединяют друг с другом с помощью продольных элементов.
Зависимые пункты формулы изобретения характеризуют варианты осуществления и усовершенствования фюзеляжной конструкции воздушного судна, интегрального блока и способа их изготовления.
Краткое описание чертежей
Примерные варианты осуществления изобретения описываются ниже, со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Фиг 1: варианты а) и b) показывают вид в перспективе интегрального блока, предназначенного для изготовления фюзеляжной конструкции воздушного судна согласно примерному варианту осуществления изобретения (фиг.1а)), и соответственно фюзеляжную конструкцию воздушного судна, выполненную в виде секции фюзеляжа воздушного судна из нескольких интегральных блоков этого типа, согласно примерному варианту осуществления изобретения (фиг.1b));
фиг.2: вариант а) показывает вид в перспективе части интегрального блока для фюзеляжной конструкции воздушного судна, согласно примерному варианту осуществления изобретения, с целью подробно объяснить его устройство;
фиг.2: вариант b) показывает вид в разрезе части интегрального блока для фюзеляжной конструкции воздушного судна согласно примерному варианту осуществления изобретения с целью более подробно объяснить его устройство;
фиг 3 показывает вид в перспективе фюзеляжной конструкции воздушного судна, выполненной в виде секции фюзеляжа воздушного судна из нескольких интегральных блоков этого типа, согласно примерному варианту осуществления изобретения, с установленной обшивкой, и
фиг.4 показывает вид в разрезе фюзеляжной конструкции воздушного судна согласно примерному варианту осуществления изобретения, в которую встроены магистрали систем воздушного судна, предварительно смонтированные в свободном пространстве вдоль продольной оси фюзеляжа, при этом магистрали систем воздушного судна, предварительно смонтированные для формирования элементов панелей, устанавливаются ниже поперечных элементов главной палубы.
Осуществление изобретения
На фиг.1а) показан вид в перспективе интегрального блока 10, который, в примерном варианте осуществления изобретения, используется для изготовления фюзеляжной конструкции воздушного судна, состоящей из шпангоутов, расположенных поперечно по отношению к продольной оси фюзеляжа, или проходящих по окружности стрингеров, проходящих вдоль продольной оси фюзеляжа, и установленной на них обшивки, которая, будучи устойчивой к сжатию, обеспечивает наружную герметичность фюзеляжа воздушного судна
Интегральный блок 10 включает в себя шпангоут 11, поперечный элемент 14 главной палубы и поперечный элемент 12 багажного отсека. Поперечный элемент 12 багажного отсека крепится к шпангоуту 11 с помощью соответствующих опорных элементов 15, 15а, а поперечный элемент 14 главной палубы крепится к шпангоуту с помощью соответствующих опорных элементов 17, 17а. Вследствие этого поперечный элемент 12 багажного отсека, поперечный элемент 14 главной палубы и опорные элементы 15, 15а и 17, 17а проектируются как одно целое с интегральным блоком 10.
Интегральные блоки 10 в описанном примерном варианте осуществления изобретения могут изготавливаться из армированного волокном пластика, в частности, из пластика, армированного углеродным волокном или из металла. Интегральные блоки 10 могут представлять собой неразъемную конструкцию или могут состоять из нескольких деталей. Изготовление интегрального блока 10 может быть осуществлено, в частности, за одну технологическую операцию, когда все необходимые компоненты изготавливаются как одно целое, то есть заодно. Изготовление может быть осуществлено, в частности, в негативной форме, таким образом, чтобы возникающие отклонения распределялись по той стороне, которая не важна с точки зрения монтажа, например, по внутреннему поясу основной части интегрального блока 10, которая образует шпангоут, и по нижней стороне поперечных элементов 12 и 14. Изготовление интегрального блока в виде цельной детали из облегченного пластика, армированного углеродным волокном, уменьшает вес конструкции и повышает ее прочность, при этом удается избежать большого количества соединительных точек между соответствующими элементами.
В примерном варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на чертежах, каждый интегральный блок 10 включает в себя нижний сектор шпангоута 11 фюзеляжа, поперечный элемент 12 багажного отсека и поперечный элемент 14 главной палубы, шпангоут 11 фюзеляжа, поперечный элемент 12 багажного отсека и часть 14а (см. фиг.4) поперечного элемента 14 главной палубы, которая перекрывает существенную часть ширины главной палубы и с обеих сторон соединяется со шпангоутом 11 фюзеляжа, предварительно изготовленным в виде интегрального компонента. В качестве альтернативы, поперечный элемент 14 главной палубы может перекрывать всю ширину главной палубы и может с обеих сторон соединяться со шпангоутом 11 фюзеляжа. Посредством опорных элементов 17, 17а, которые идут вниз от поперечного элемента 14 главной палубы, последний в виде встроенного элемента с обеих сторон соединяется со шпангоутом 11 фюзеляжа. Опорные элементы 17, 17а установлены с поперечным смещением по направлению внутрь относительно шпангоута 11 фюзеляжа, и та часть поперечного элемента 14 главной палубы, которая соединяется со шпангоутом 11 фюзеляжа посредством опорных элементов 17, 17а, заканчивается на этих опорных элементах 17, 17а, образуя свободное пространство, расположенное снаружи по отношению к опорным элементам 17, 17а, которое остается открытым. Своими концами поперечный элемент 14 главной палубы соединяется со шпангоутом 11 фюзеляжа при помощи боковых деталей или профилей 14b, 14с (см. фиг.4), которые изготавливаются отдельно и устанавливаются впоследствии, перекрывая свободное пространство, расположенное снаружи по отношению к опорным элементам 17, 17а.
На фиг.1b показан в перспективе каркас фюзеляжной конструкции воздушного судна, который изготавливается из нескольких интегральных блоков 10 и имеет форму секции фюзеляжа воздушного судна. Фюзеляжная конструкция воздушного судна собирается из нескольких предварительно изготовленных интегральных блоков 10 и продольных элементов 24. Для этого интегральные блоки 10 устанавливаются на монтажном устройстве (средство производства) и выравниваются, после чего интегральные блоки 10 соединяются друг с другом продольными элементами 24.
Как видно на Фиг.2а) и Фиг.2b), в показанном здесь примерном варианте осуществления изобретения интегральные блоки 10 состоят из участков перегородки 10а, расположенных в плоскости интегрального блока 10, и из участков присоединенной к ней полки 34, при этом участки перегородки 10а изготавливаются как одно целое с участками полки 34. Участки полки 34 могут также изготавливаться в виде отдельной детали из Т-образного профиля и присоединяться к участкам перегородки 10а. Соединение Т-образного профиля с участком перегородки 10а может быть осуществлено путем склеивания или путем заклепывания. Интегральные блоки 10 могут быть дополнительно усилены местными упрочняющими элементами 33, предусмотренными на участках полки 34.
На Фиг.3, на разрезе, показан вид в перспективе фюзеляжной конструкции воздушного судна, изготовленной в виде секции фюзеляжа воздушного судна из нескольких интегральных блоков 10. Собранные интегральные блоки 10 стыкуются с предварительно изготовленным нижним остовом 23 фюзеляжа воздушного судна. Упомянутый остов состоит из обшивки 21 и стрингеров 22. Интегральные блоки 10 соединяются с остовом 23 обшивки при помощи предусмотренной на нем гребенчатой структуры для передачи усилий и закрепляются болтами или приклепываются.
Как показано на Фиг.4, могут быть установлены магистрали 27а, 27b систем воздушного судна, которые предварительно монтируются в свободном пространстве, располагающемся снаружи по отношению к опорным элементам 17, 17а, и проходят вдоль продольной оси фюзеляжа воздушного судна.
Список обозначений:
10 - интегральный блок
10а - перегородка
10b - Т-образный профиль
10с - соединение
11 - шпангоут
12 - поперечный элемент багажного отсека
14 - поперечный элемент главной палубы
15, 15а - опорный элемент
17, 17а - опорный элемент
21 - обшивка
22 - стрингер
23 - остов обшивки
24 - продольный элемент
27а, 27b - магистрали систем воздушного судна
33 - местный упрочняющий элемент
34 - полка