ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЙ ПОЛ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
AIRCRAFT SEALED FLOOR

Изобретение относится к герметизированному полу летательного аппарата. В частности, изобретение относится к нижней подошве балки для герметизированного пола, предназначенной для удержания изогнутой мембраны упомянутого пола.
Балка для герметизированного пола в соответствии с настоящим изобретением применяется при изготовлении летательного аппарата и, в частности, при изготовлении участка летательного аппарата, содержащего люк главного шасси, расположенный сразу за центральным кессоном крыла. Действительно, на уровне этого участка летательного аппарата балки для пола имеют специальную форму, чтобы, с одной стороны, поддерживать на верхней стороне пол кабины, на котором установлены направляющие пассажирских кресел, и, с другой стороны, обеспечивать герметичность между наружным пространством и внутренним пространством летательного аппарата на уровне нижней стороны.
В настоящее время на участке летательного аппарата, содержащем люк главного шасси, герметизированный пол содержит ряд металлических балок, расположенных продольно по отношению к оси летательного аппарата и параллельно друг другу. Каждая балка содержит верхнюю подошву, предназначенную для поддержания направляющих кресел, и нижнюю подошву, предназначенную для поддержания изогнутых мембран, обеспечивающих герметичность пола кабины. Вертикальная шейка соединяет верхнюю подошву с нижней подошвой. Нижняя подошва содержит две наклонные ножки, расположенные по обе стороны от вертикальной шейки, образуя перевернутую V, что позволяет получать на уровне стороны, направленной к верхней подошве, опорную поверхность, касательную к кривизне изогнутых мембран.
Во время полета наклонные ножки нижней подошвы подвергаются разгибающим напряжениям. Под разгибающим напряжением следует понимать усилия, стремящиеся сделать балку плоской, то есть усилия сжатия, толкающие наклонные ножки в направлении продолжения вертикальной шейки, и усилия отрыва, стремящиеся раздвинуть ножки и привести их в горизонтальную плоскость. Узел соединения между двумя наклонными ножками и вертикальной шейкой является, таким образом, наиболее слабой зоной балки герметизированного пола.
В настоящее время в области авиастроительной промышленности стремятся использовать композитные материалы для изготовления всех или части деталей, используемых для изготовления летательного аппарата, в частности, с целью уменьшения общей массы летательного аппарата. Однако в настоящее время не представляется возможным выполнение такой балки для герметизированного пола из композитного материала, так как такой материал, как известно, обладает меньшим сопротивлением напряжениям разгибания.
Настоящее изобретение предлагает альтернативу известным балкам для герметизированного пола, в частности, чтобы получить возможность использования композитных материалов.
Для этого, согласно изобретению, предлагается выполнять герметизированный пол, оборудованный балками, в которых наклонные опорные поверхности нижней подошвы, предназначенные для поддержания изогнутых мембран герметизированного пола, продолжены промежуточной деталью таким образом, чтобы замкнуть объем нижней подошвы. Таким образом, нижняя подошва балок образует замкнутую конструкцию, в которой усилия, действующие на наклонные опорные поверхности, следуют замкнутому контуру. Нижняя подошва в соответствии с настоящим изобретением позволяет заставлять работать наклонные опорные поверхности в основном на уровне их соединения с промежуточной деталью, за счет чего узел соединения между наклонными опорными поверхностями и вертикальной шейкой больше не стремится к разрушению. Промежуточная деталь ограничивает движения отрыва. Такая форма наиболее соответствует использованию композитных материалов.
В связи с этим, объектом настоящего изобретения является герметизированный пол летательного аппарата, содержащий продольные балки и герметизированные изогнутые мембраны, при этом каждая балка содержит верхнюю подошву, вертикальную шейку и нижнюю подошву, при этом нижняя подошва оборудована двумя наклонными ножками, расположенными по обе стороны от вертикальной шейки и содержащими опорную поверхность, на которой крепят герметизированные изогнутые мембраны, отличающийся тем, что балки выполняют из композитного материала, и тем, что нижняя подошва балок содержит соединительный элемент, соединяющий две наклонные ножки таким образом, чтобы упомянутая нижняя подошва имела замкнутое сечение.
Предпочтительно, балку в соответствии с настоящим изобретением можно выполнять из композитного материала.
Согласно частному примеру выполнения балки в соответствии с настоящим изобретением соединительный элемент содержит горизонтальную поверхность, при этом каждый из двух противоположных соединительных бортиков упомянутой горизонтальной поверхности неподвижно соединен с нижним концом наклонной ножки таким образом, чтобы замкнутое сечение образовало треугольник.
Согласно другому примеру выполнения соединительный элемент может содержать две наклонные поверхности, при этом соединительный бортик каждой наклонной поверхности неподвижно соединен с нижним концом наклонной ножки, при этом обе наклонные поверхности неподвижно соединены друг с другом своими сходящимися бортиками, противоположными соединительным бортикам, таким образом, чтобы замкнутое сечение образовало ромб. Можно также предусмотреть другие формы замкнутого сечения для нижней подошвы, такие как шестиугольник, увеличив число наклонных и/или горизонтальных поверхностей соединительного элемента.
Предпочтительно, вертикальная шейка проходит через замкнутое сечение. Действительно, присутствие вертикальной шейки в продолжении узла соединения между упомянутой шейкой и двумя наклонными ножками, которая проходит во внутренний объем нижней подошвы, позволяет обеспечивать, по меньшей мере, частичное восприятие усилий, которым подвергаются опорные поверхности нижней подошвы.
Предпочтительно, замкнутое сечение является полым. Разумеется, можно выполнять нижнюю подошву со сплошным замкнутым сечением, однако это нежелательно с точки зрения общей массы балки и, следовательно, герметизированного пола, оборудованного такими балками. Кроме того, использование сплошного замкнутого сечения может усложнить крепление изогнутых мембран на опорных поверхностях нижней подошвы.
В частном примере выполнения балки в соответствии с настоящим изобретением можно предусмотреть усилительный элемент, установленный во внутреннем объеме замкнутого сечения. Такой усилительный элемент можно выполнить, в частности, из композитного материала. Например, наружный контур усилительного элемента полностью следует внутреннему контуру замкнутого сечения. Можно также использовать усилительный элемент, наружный контур которого только частично следует внутреннему контуру опорных поверхностей и бортиков соединительного элемента. В целом усилительный элемент представляет особый интерес для использования на уровне узла соединения между вертикальной шейкой и наклонными ножками.
Предпочтительно, соединительный элемент содержит, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, выходящее во внутренний объем замкнутого сечения. Такое сквозное отверстие позволяет, в частности, облегчить крепление изогнутых мембран на опорных поверхностях нижней подошвы.
Настоящее изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, которые представлены исключительно в качестве неограничительного примера, иллюстрирующего изобретение, и на которых:
фиг.1 - схематичный вид в поперечном разрезе балки в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 - схематичный вид в перспективе балки, показанной на фиг.1;
фиг.3 - вид снизу узла из двух балок в соответствии с настоящим изобретением, соединенных между собой изогнутой мембраной для герметизированного пола;
фиг.4А и 4В - схематичные виды в разрезе другого примера выполнения нижней подошвы в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.5А и 5В - схематичные виды в разрезе еще одного примера выполнения нижней подошвы в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.6А и 6В - два примера выполнения усилительного элемента для нижней подошвы в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.1 показана балка для герметизированного пола в соответствии с настоящим изобретением.
Балка 1 содержит верхнюю подошву 2, вертикальную шейку 3 и нижнюю подошву 4. Верхний конец 5 вертикальной шейки 3 соединен с верхней подошвой 2, а нижний конец 6 вертикальной шейки 3 соединен с нижней подошвой 4.
Как показано на фиг.2, классически верхняя подошва 2 образует горизонтальную плоскую поверхность, предназначенную для поддержания направляющих, таких как направляющие пассажирских кресел.
Вертикальная шейка 3 расположена вертикально по отношению к плоскости верхней подошвы 2.
Нижняя подошва 4 содержит две наклонные ножки 7, 8, расположенные по обе стороны от вертикальной шейки 3 и соединенные, каждая, с нижним концом 6 упомянутой вертикальной шейки 3. Таким образом, нижний конец 6 вертикальной шейки образует узел соединения между вертикальной шейкой 3 и нижней подошвой 4.
Форма наклонных ножек 7, 8 совпадает с формой ножек нижних подошв из известного уровня техники. Таким образом, каждая наклонная ножка 7, 8 содержит на уровне верхней стороны, то есть стороны, направленной к верхней подошве 2, изогнутую опорную поверхность 14, 15, на которую опирается изогнутая мембрана 9 герметизированного пола, содержащего балку 1 в соответствии с настоящим изобретением.
Как показано на фиг.3, в герметизированном полу две смежные балки 1 соединены друг с другом на уровне нижней подошвы 4 изогнутой мембраной 9 и на уровне верхней подошвы 2 половой панелью.
Изогнутые мембраны 9 герметизированного пола подвергаются действию усилий отрыва F1 и усилий сжатия F2, при этом упомянутые усилия передаются на изогнутые опорные поверхности 14, 15 и, следовательно, на наклонные ножки 7, 8 нижней подошвы 4.
Согласно изобретению подошва 4 оборудована соединительным элементом 10, образующим горизонтальную поверхность, расположенную параллельно верхней подошве 2. Соединительный элемент 10 соединяет две наклонные ножки 7, 8. В частности, два соединительных бортика горизонтальной поверхности, противоположные друг другу, неподвижно соединены с нижними концами наклонных ножек 7, 8, противоположными верхним концам, находящимся на уровне соединительного узла 6. Соединительный элемент 10 замыкает конструкцию нижней подошвы 4, которая в известных технических решениях является открытой в виде перевернутой V. Нижняя подошва 4 в соответствии с настоящим изобретением ограничивает замкнутый объем. Поперечное сечение нижней подошвы 4 имеет общую треугольную форму.
Соединение между соединительным элементом 10 и каждой из наклонных ножек 7, 8 образует радиусы 11, 12, через которые усилия отрыва F1 и сжатия F2 проходят, замыкаясь на уровне соединительного элемента. Под радиусом следует понимать, что соединение образует не острый угол, а закругление, менее подверженное разрыву. Таким образом, балка 1 в соответствии с настоящим изобретением не подвергается разрыву на уровне соединительного узла 6, когда на нее действуют усилия F1, F2. Поскольку опорные поверхности 14 и 15 соединены с горизонтальной поверхностью, движения соединительного узла 6 являются ограниченными.
На фиг.4А и 4В показан другой пример выполнения балки 20 для герметизированного пола в соответствии с настоящим изобретением.
Поскольку изменение касается только нижней подошвы 22 балки 20, вертикальная шейка 21 показана только частично, а остальная часть балки 20 не показана.
Нижняя подошва 22 содержит две наклонные ножки 23, 24, расположенные по обе стороны от вертикальной шейки 21 и образующие, каждая, опорную поверхность для изогнутой мембраны 9 герметизированного пола. Нижняя подошва 22 также содержит соединительный элемент, образующий горизонтальную поверхность 25. Как было указано выше, каждый соединительный бортик горизонтальной поверхности 25 соединен с нижним концом наклонной ножки 23, 24 таким образом, что соединительная зона образует радиус 26, 26', через который проходят усилия.
Вертикальная шейка 21 балки 20 продолжена за пределы соединительного узла 27 вертикальным стержнем 28, который полностью проходит через внутренний объем 29 замкнутого сечения, образованного нижней подошвой 22. Внутренний объем 29 ограничен, соответственно, опорными поверхностями наклонных ножек и горизонтальной поверхностью 25. Вертикальный стержень 28 проходит через треугольное сечение подошвы 22 от его вершины, образованной соединительным узлом 27, до горизонтальной поверхности 25.
Деля внутренний объем 29 на две части, вертикальный стержень 28 позволяет уменьшить усилия F2, действующие на каждую из наклонных ножек 24, 26. Усилия F2 воспринимаются радиусами 26, 27 только частично, а другая часть упомянутых усилий F2 воспринимается на уровне вертикального стержня 28. Таким образом, повышают сопротивление нижней подошвы 22 по отношению к усилиям сжатия, действующим на балку 20.
На фиг.5А и 5В показан еще один пример выполнения балки 30 в соответствии с настоящим изобретением.
Элемент 33 соединения между наклонными ножками 34, 35 нижней подошвы 32 содержит две плоские и тоже наклонные поверхности соответственно 36 и 37. Каждая наклонная поверхность 36, 37 неподвижно соединена соединительным бортиком с нижним концом наклонной ножки 34, 35 противоположного направления. Каждая зона соединения между наклонной поверхностью 36, 37 и наклонной ножкой 34, 35 образует радиус 38, 39, через который могут проходить усилия, действующие на изогнутые опорные поверхности наклонных ножек 34, 35. Обе наклонные поверхности 36, 37 соединены друг с другом на уровне противоположных бортиков таким образом, что образуют второй соединительный узел 40. Внутренний объем 42 замкнутого сечения нижней подошвы 32, ограниченный наклонными ножками 34, 35 и двумя наклонными поверхностями 36, 37, имеет общую ромбовидную форму.
В примере, показанном на фиг.5А и 5В, вертикальная шейка 31 подошвы 30 продолжена за пределы соединительного узла 41 вертикальным стержнем 43. Вертикальный стержень 43 проходит через внутренний объем 42 замкнутого сечения подошвы 32. Вертикальный стержень 43 неподвижно соединен с двумя наклонными ножками 34, 35 на уровне первого соединительного узла 41 и с двумя наклонными поверхностями 36, 37 на уровне второго соединительного узла 40. Вертикальный стержень 43 выполнен с возможностью, по меньшей мере, частичного восприятия усилий, действующих на изогнутые опорные поверхности наклонных ножек 34, 35.
Как показано на фиг.3, 4В и 5В, на соединительном элементе 10, 33, соединяющем наклонные ножки 7, 8, 23, 24, 34, 35, можно выполнить одно или несколько сквозных отверстий 13. Отверстия 13 обеспечивают доступ во внутренний объем 29, 42 замкнутого сечения, образованного нижней подошвой 4, 22, 32, со стороны соединительного элемента 10, 33. Таким образом, можно легко получить доступ к крепежным средствам, соединяющим изогнутые мембраны 9 с соответствующими наклонными ножками. Кроме того, увеличивая число сквозных отверстий 13, уменьшают общую массу всей конструкции, образующей балку для пола в соответствии с настоящим изобретением.
В случае когда внутренний объем 29, 42 замкнутого сечения, образованного нижней подошвой 22, 32, разделен на две части вертикальным стержнем 28, 43, предпочтительно, выполняют два ряда сквозных отверстий 13, чтобы получить сквозные отверстия 13, которые выходят в каждую из двух половин внутреннего объема нижней подошвы 22, 32. Предпочтительно сквозные отверстия 13 выполняют равномерно распределенными на соединительном элементе нижней подошвы, чтобы обеспечить легкий доступ на уровне каждой точки крепления изогнутых мембран 9 на нижней подошве 4, 22, 32.
Предпочтительно, в случае когда балка в соответствии с настоящим изобретением выполнена из композитного материала, можно предусмотреть усилительный элемент, расположенный во внутреннем объеме замкнутого сечения, образованного нижней подошвой, для частичного восприятия усилий, которым подвергаются опорные поверхности наклонных ножек.
В примере, показанном на фиг.6А, усилительный элемент 44 имеет треугольное сечение. Наружный контур усилительного элемента 44 следует внутреннему контуру внутреннего объема треугольного замкнутого сечения нижней подошвы 4 и точно облегает внутреннюю стенку опорных поверхностей 14, 15 и горизонтальной поверхности, ограничивающих внутренний объем замкнутого сечения.
В случае когда горизонтальная поверхность содержит сквозные отверстия (на фиг.6А не показаны), усилительный элемент 44 предпочтительно оборудуют аналогичными отверстиями, которые должны совпадать со сквозными отверстиями горизонтальной поверхности, обеспечивая доступ во внутренний объем.
В случае когда усилительный элемент 44 выполняют из композитного материала, в основном используют волокна, направленные под углом 90° и +/-45°, максимально уменьшая количество волокон под углом 0°, так как волокна в этом направлении, то есть в продолжении продольной оси балки, не предназначены для работы, когда на нижнюю подошву 4 действуют усилия сжатия F2 и отрыва F1. Таким образом, создают непрерывность волокон между волокнами наклонных ножек 23, 24 балки из композитного материала, что позволяет усилить узел 6 соединения двух ножек 7, 8.
В примере, показанном на фиг.6В, усилительный элемент 44 не полностью следует внутреннему контуру треугольного замкнутого сечения нижней подошвы 4. Действительно, усилительный элемент 44 выполнен в виде заготовки, облегающей только внутреннюю стенку наклонных ножек 7, 8 и радиусов 11, 12. Заготовка не имеет замкнутого сечения, так как не закрывает внутреннюю стенку горизонтальной поверхности. Такое решение тоже обеспечивает удовлетворительные результаты, так как для восприятия усилий в основном предназначены соединительный узел 6 и радиусы 11, 12.
Разумеется, такой усилительный элемент 44 можно использовать аналогично другим примерам выполнения, показанным на фиг.4А и 5А.
В случае когда балку 1, 20, 30 в соответствии с настоящим изобретением выполняют из композитного материала, ее можно получать классическим способом литья под давлением или формования смолы. Полое замкнутое сечение получают, используя извлекаемый или растворимый сердечник. Предпочтительно используют эпокси-углеродный композит, в котором волокна углерода ориентированы в четырех направлениях, а именно 0°, 90° и +/-45°. Такие балки в соответствии с настоящим изобретением можно также выполнять с использованием предварительно пропитанных волокон.