СОЕДИНЕНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
AIRCRAFT JUNCTION AND STRUCTURE

Область технического применения
[0001]
Настоящее изобретение относится к соединению и конструкции летательного аппарата.
Предшествующий уровень техники
[0002]
В авиастроении область применения композиционных материалов, таких как, например, углеволоконные пластики (CFRP), распространяется на основную конструкцию. Кроме того, при использовании преимущества легкого веса композиционных материалов с целью снижения веса конструкции желательно, чтобы в соединениях не применялись крепежи.
Примером является так называемое пи (π)-образное соединение, в котором сформирован паз и элемент (например, пластина) вставлен в паз.
[0003]
Пластину, вставляемую в соединение, приклеивают с применением клея, и соединение также приклеивают к заготовке с применением клея. Таким образом, пластины прикрепляются к заготовке.
[0004]
Кроме того, при сборке конструкции пластины, которые присоединяются к заготовке, должны располагаться с высокой точностью. Другими словами, если соединение обеспечено на заготовке заранее, то необходимо расположить пластину относительно соединения с высокой точностью.
[0005]
В патентном документе 1 фиксатор (выступающая часть) для расположения обеспечен на боковой стороне пластины, а вырез, в который вставляется фиксатор, обеспечен на боковой стороне соединения, и расположение выполняется путем введения пластины таким образом, чтобы фиксатор пластины был вставлен в вырез в соединении.
Список цитированной литературы
Патентная литература
[0006]
Патентный документ 1: патент США №8403586
Изложение сущности изобретения
Техническая проблема
[0007]
Однако в конфигурации, описанной в патентном документе 1, необходимо обеспечить выступающую часть в боковой стороне пластины и обеспечить вырез в боковой стороне соединения, то есть число операций сборки возрастает. Кроме того, обеспечение выреза нежелательно с точки зрения прочности.
[0008]
С учетом вышеизложенного целью настоящего изобретения является обеспечение соединения и конструкции летательного аппарата, которая позволит расположить элемент относительно заготовки без увеличения числа операций сборки и без снижения прочности.
Решение проблемы
[0009]
Для решения проблемы, описанной выше, в соединении и конструкции летательного аппарата в соответствии с настоящим изобретением используются следующие средства.
[0010]
Соединение в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения обеспечено на заготовке, имеет сформированный в нем паз, в который вставляется элемент, и предназначено для скрепления заготовки и элемента путем склеивания. Первая присоединительная форма, в которую вставляется элемент, образована на всей поверхности нижней стороны паза.
[0011]
Соединение в соответствии с этим аспектом обеспечено на заготовке, имеет сформированный в нем паз, в который вставляется элемент, и предназначено для скрепления заготовки и элемента путем склеивания. Необходимо отметить, что элемент представляет собой, например, пластину. Элемент приклеивают к соединению путем заполнения зазора между элементом и пазом клеем. Кроме того, соединение приклеивают к заготовке, например, клеем.
[0012]
Необходимо, чтобы элемент, вставляемый в соединение, располагался с высокой точностью.
Кроме того, первая присоединительная форма, в которую вставляется элемент, образована на всей поверхности нижней стороны паза. Другими словами, присоединительная форма, в которую вставляется первая присоединительная форма, также образована на элементе, и первая присоединительная форма на нижней стороне паза соответствует присоединительной форме элемента. Таким образом, элемент вставляется только в положении, которое соответствует первой присоединительной форме.
Необходимо отметить, что первая присоединительная форма представляет собой форму, симметричную относительно центра ширины паза в качестве оси, или асимметричную форму.
[0013]
Поэтому в соответствии с описанным выше аспектом элемент может располагаться с высокой точностью относительно заготовки без увеличения числа операций сборки и без снижения прочности.
[0014]
В описанном выше аспекте вторая присоединительная форма, в которую вставляется элемент, образована на участке нижней стороны паза.
[0015]
В соответствии с этим аспектом вторая присоединительная форма обеспечивает стандартное положение для расположения элемента относительно продольного направления паза, поэтому элемент можно расположить в требуемом положении относительно продольного направления паза. Вторая присоединительная форма представляет собой, например, форму выступа или форму выреза.
[0016]
В описанном выше первом аспекте первая присоединительная форма может быть образована таким образом, что положение элемента будет представлять собой заданное положение относительно ширины паза.
[0017]
В соответствии с этим аспектом элемент можно расположить в заданном положении относительно ширины паза. Заданное положение представляет собой положение, в котором, например, элемент не касается двух сторон, образующих паз, например центр ширины паза.
[0018]
В описанном выше первом аспекте соединение может включать в себя: элемент корпуса фюзеляжа, в котором сформирован паз; и позиционирующий элемент, имеющий присоединительную форму, образованную на его верхней стороне, при этом позиционирующий элемент расположен в элементе корпуса фюзеляжа таким образом, что его верхняя сторона представляет собой нижнюю сторону паза, а элемент прикрепляется на верхней стороне.
[0019]
В соответствии с этим аспектом соединение представляет собой так называемое π-образное соединение, в котором сформирован паз, элемент прикреплен к пазу и присоединительная форма заранее образована позиционирующим элементом. Необходимо отметить, что элемент корпуса фюзеляжа может быть выполнен отдельно от позиционирующего элемента или может быть выполнен как единое целое с ним.
[0020]
Соединение в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения представляет собой соединение, обеспеченное на заготовке, имеет сформированный в нем паз, в который вставляется элемент, и предназначено для скрепления заготовки и элемента путем склеивания. Первая присоединительная форма образована на нижней стороне паза, чтобы расположить элемент относительно поперечного направления паза.
[0021]
В описанном выше втором аспекте вторая присоединительная форма образована на нижней стороне паза, чтобы расположить элемент относительно продольного направления паза.
[0022]
Конструкция летательного аппарата в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения включает в себя: описанное выше соединение; и элемент, в котором образована присоединительная форма, причем присоединительная форма соответствует нижней стороне соединения на поверхности скрепления с соединением и элемент прикрепляется путем введения в паз соединения и приклеивания.
Преимущественные эффекты изобретения
[0023]
Настоящее изобретение имеет преимущественный эффект, состоящий в том, что элемент может располагаться с высокой точностью относительно заготовки.
Краткое описание рисунков
[0024]
На ФИГ. 1 представлен вид в перспективе, на котором показано частично разделенное на части основное крыло летательного аппарата.
На ФИГ. 2 представлен вид сбоку, на котором показана конфигурация π-образного соединения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 3 представлен вид в перспективе, на котором показана конфигурация π-образного соединения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 4 представлен вид сбоку, на котором показана конфигурация π-образного соединения в соответствии с первой модификацией настоящего изобретения.
На ФИГ. 5 представлен вид сбоку, на котором показана конфигурация π-образного соединения в соответствии со второй модификацией настоящего изобретения.
На ФИГ. 6 представлен вид в перспективе, на котором показана конфигурация π-образного соединения в соответствии с третьей модификацией настоящего изобретения.
Описание вариантов осуществления
[0025]
Вариант осуществления соединения и конструкции летательного аппарата в соответствии с настоящим изобретением описан ниже со ссылкой на сопроводительные рисунки.
[0026]
Соединение в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой так называемое пи (π)-образное соединение (далее - «π-образное соединение») 20 (см. ФИГ. 2), обеспеченное на заготовке, которое имеет сформированный в нем паз, в который вставляется элемент, и предназначено для скрепления заготовки и элемента путем склеивания.
[0027]
На ФИГ. 1 представлен вид в перспективе, на котором показано частично разделенное на части основное крыло 1 летательного аппарата.
[0028]
Основное крыло 1 включает в себя верхнюю обшивку 3, нижнюю обшивку 5, передний лонжерон 7, задний лонжерон 9 и множество нервюр 11.
Верхняя обшивка 3 и нижняя обшивка 5 образуют внешнюю форму основного крыла 1 и представляют собой тонкие пластины, также действующие как аэродинамические поверхности. Наряду с передним лонжероном 7, задним лонжероном 9 и стрингерами (не показаны), верхняя обшивка 3 и нижняя обшивка 5 частично воспринимают нагрузки растяжения и нагрузки сжатия, действующие на основное крыло 1.
[0029]
Как показано на ФИГ. 1, передний лонжерон 7 и задний лонжерон 9 представляют собой конструктивные элементы, которые проходят в продольном направлении основного крыла 1 и размещены между верхней обшивкой 3 и нижней обшивкой 5.
Множество стрингеров, которые представляют собой вспомогательные элементы, проходящие в продольном направлении основного крыла 1, размещены на внутренней поверхности верхней обшивки 3 или нижней обшивки 5 между передним лонжероном 7 и задним лонжероном 9.
[0030]
Как показано на ФИГ. 1, нервюры 11 представляют собой конструктивные элементы, проходящие в поперечном направлении основного крыла 1, и размещены между верхней обшивкой 3 и нижней обшивкой 5. Другими словами, нервюры 11 представляют собой конструктивные элементы, проходящие в направлении, приблизительно перпендикулярном переднему лонжерону 7 и заднему лонжерону 9, и представляют собой пластинчатые элементы, образованные в форме поперечного сечения основного крыла 1.
[0031]
При этом π-образное соединение 20 в соответствии с настоящим вариантом осуществления применяется, например, в скреплении между верхней обшивкой 3 и передним лонжероном 7 и задним лонжероном 9, скреплении между нижней обшивкой 5 и передним лонжероном 7 и задним лонжероном 9, скреплении между нервюрами 11 и передним лонжероном 7 и задним лонжероном 9 и т.п. Необходимо отметить, что π-образное соединение 20 может применяться и в других конструкциях помимо основного крыла 1 летательного аппарата.
[0032]
На ФИГ. 2 представлен вид сбоку, на котором показана конфигурация π-образного соединения 20 в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
[0033]
π-образное соединение 20, обеспеченное на заготовке 21, выполнено из элемента 24 корпуса фюзеляжа, в котором сформирован паз 22, и позиционирующего элемента 26 (также называемого заполнителем) с присоединительными формами 32А-1, 32А-2 (см. также ФИГ. 3), образованными на его верхней поверхности 26А.
Паз 22 π-образного соединения 20 сформирован путем расположения двух поверхностей пары L-образных элементов 28, из которых сформирован элемент 24 корпуса фюзеляжа, друг против друга и выполнен так, что верхняя поверхность 26А позиционирующего элемента 26 представляет собой нижнюю поверхность паза 22.
[0034]
π-образное соединение 20, например, применяется в конструкции корпуса летательного аппарата, как описано выше, а элемент (пластина 30 в качестве примера в настоящем варианте осуществления), который образует часть конструкции корпуса, вставлен в паз 22. Например, передний лонжерон 7 или задний лонжерон 9 представляет собой заготовку 21, а нервюра 11 представляет собой пластину 30.
Кроме того, нижняя поверхность вставляемой пластины 30 прикрепляется к верхней поверхности 26А позиционирующего элемента 26.
[0035]
Присоединительные формы 32А-1, 32А-2 (см. также ФИГ. 3), которые подробно описаны ниже, заранее образованы в верхней поверхности 26А позиционирующего элемента 26, и пластину 30 фиксируют в нужном положении с помощью присоединительных форм 32А-1, 32А-2. Другими словами, позиционирующий элемент 26 выполняет функцию позиционирования пластины 30.
[0036]
Кроме того, пластина 30 приклеивается к π-образному соединению 20 путем заполнения зазора между пластиной 30 и пазом 22 клеем. С другой стороны, π-образное соединение 20 также приклеивается к заготовке 21 клеем. Необходимо отметить, что не существует конкретного ограничения по методу склеивания заготовки 21 и π-образного соединения 20 и методу склеивания π-образного соединения 20 и пластины 30.
Таким образом, пластина 30 присоединяется к заготовке 21 путем приклеивания с применением π-образного соединения 20 и без применения крепежей.
[0037]
Материал π-образного соединения 20, заготовки 21 и пластины 30 представляет собой композиционный материал, например углеволоконный пластик (CFRP) и т.п. В CFRP углеродное волокно применяется в качестве армирующего материала, а синтетическая смола применяется в качестве матрицы. Необходимо отметить, что это не является ограничением и металл, такой как алюминиевый сплав, может применяться в качестве материала π-образного соединения 20, заготовки 21 и пластины 30.
[0038]
Как показано в увеличенном виде на ФИГ. 2, в π-образном соединении 20 в соответствии с настоящим вариантом осуществления нижняя сторона паза 22 (далее - «нижняя сторона паза») представляет собой верхнюю сторону 26А позиционирующего элемента 26. Поэтому присоединительная форма 32А-1, в которую вставляется пластина 30, образована на всей поверхности нижней стороны паза.
Таким образом, присоединительная форма 32А-1 образована по всей нижней стороне паза, поэтому пластина 30 располагается в плоскости. Другими словами, присоединительная форма 32А-1 позиционирует пластину 30 относительно поперечного направления паза 22.
[0039]
Один пример присоединительной формы 32А-1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой форму, образованную симметрично относительно осевой линии CL ширины паза 22 (далее - «ширина паза») в качестве оси, и в примере, показанном на ФИГ. 2, представляет собой V-образную форму.
Эта V-образная присоединительная форма 32А-1 образована вдоль продольного направления паза 22.
Необходимо отметить, что вся поверхность нижней стороны 22А паза включает в себя по существу всю поверхность, но присоединительная форма 32А-1 не обязательно должна быть образована на участке нижней стороны 22А паза в продольном направлении. Например, присоединительная форма 32А-1 не обязательно должна быть образована возле обоих концов в продольном направлении нижней стороны 22А паза, присоединительная форма 32А-1 не обязательно должна быть образована возле центра в продольном направлении нижней стороны 22А паза, и присоединительная форма 32А-1 не обязательно должна быть образована во множестве мест в продольном направлении нижней стороны 22А паза.
[0040]
Присоединительная форма 32В-1, соответствующая присоединительной форме 32А-1 нижней стороны 22А паза, образована в пластине 30 на поверхности скрепления с π-образным соединением 20. В примере на ФИГ. 2 присоединительная форма 32В-1, образованная в пластине 30, также является V-образной. За счет выполнения обеих присоединительных форм 32А-1, 32В-1 V-образными пластина 30 хорошо соответствует нижней стороне 22А паза.
[0041]
Необходимо отметить, что присоединительная форма 32А-1 образована таким образом, что пластина 30 располагается в заданном положении относительно ширины паза.
Заданное положение представляет собой такое положение как, например, центр по ширине паза, в котором пластина 30 не касается двух сторон L-образных элементов 28, которые формируют паз 22. Когда пластина 30 касается двух сторон L-образных элементов 28, которые формируют паз 22, невозможно равномерно залить клей на обе стороны пластины 30.
[0042]
На ФИГ. 3 представлен вид в перспективе, на котором показана конфигурация π-образного соединения 20 в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
[0043]
Как показано на ФИГ. 3, присоединительная форма 32А-2, в которую вставляется пластина 30, образована на участке нижней стороны 22А паза π-образного соединения 20 в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Один пример присоединительной формы 32А-2 в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой форму выреза.
[0044]
Таким образом, присоединительная форма 32А-2 образована на участке нижней стороны 22А паза, поэтому пластина 30 расположена в некоторой точке. Другими словами, присоединительная форма 32А-2 находится в опорном положении для позиционирования пластины 30 относительно продольного направления паза 22 и позиционирует пластину 30 относительно продольного направления паза 22.
[0045]
С другой стороны, присоединительная форма 32В-2, в которую вставляется присоединительная форма 32А-2, образована в пластине 30. Присоединительная форма 32В-2 в соответствии с настоящим вариантом осуществления имеет форму выступа, которая соответствует присоединительной форме 32А-2.
[0046]
Кроме того, присоединительные формы 32А-1, 32А-2 нижней стороны 22А паза соответствуют присоединительным формам 32В-2, 32В-2 пластины 30. Таким образом, пластина 30 вставляется в положении, которое совпадает с присоединительными формами 32А-1, 32А-2 нижней стороны 22 А паза.
[0047]
Необходимо отметить, что на ФИГ. 3 в качестве примера показано по одной из присоединительных форм 32А-2, 32В-2, однако это не является ограничением, и, например, две или более форм могут быть образованы через равные интервалы. Кроме того, в качестве одного примера, присоединительные формы 32А-2, 32В-2 образованы по существу в центре в продольном направлении паза 22, однако это не является ограничением, и, например, они могут быть образованы возле одного из концов паза 22.
[0048]
В примере на ФИГ. 3 L-образные элементы 28 (элемент 24 корпуса фюзеляжа) и позиционирующий элемент 26 выполнены отдельно, однако L-образные элементы 28 (элемент 24 корпуса фюзеляжа) и позиционирующий элемент 26 могут быть образованы как единое целое. Необходимо отметить, что не существует конкретного ограничения по способу образования L-образных элементов 28 и позиционирующего элемента 26, из которых выполнено π-образное соединение 20.
[0049]
Как описано выше, π-образное соединение 20 в соответствии с настоящим вариантом осуществления обеспечено на заготовке 21, причем в нем сформирован паз 22, в который вставляется пластина 30, и путем приклеивания к заготовке 21 и пластине 30 скрепляет заготовку 21 и пластину 30. Кроме того, присоединительная форма 32А-1, в которую вставляется пластина 30, образована на π-образном соединении 20 по всей нижней стороне 22А паза. Кроме того, присоединительная форма 32А-2, в которую вставляется пластина 30, образована на участке нижней стороны 22А паза.
С другой стороны, присоединительные формы 32В-1, 32В-2, которые соответствуют нижней стороне 22А паза, сформированной в π-образном соединении 20, образованы на пластине 30 на поверхности, прилегающей к π-образному соединению 20.
[0050]
Поэтому π-образное соединение 20 в соответствии с настоящим вариантом осуществления может располагать пластину 30 в требуемом положении относительно ширины паза с применением присоединительной формы 32А-1 нижней стороны 22А паза. Другими словами, пластина 30 располагается с высокой точностью относительно ширины паза (направление А на ФИГ. 2 и 3) с применением присоединительной формы 32А-1 нижней стороны 22А паза.
[0051]
Также π-образное соединение 20 в соответствии с настоящим вариантом осуществления располагает пластину 30 с высокой точностью относительно продольного направления паза 22 (направление В на ФИГ. 3) с применением присоединительной формы 32А-2 нижней стороны 22А паза.
[0052]
Также путем простого введения пластины 30 в π-образное соединение 20 в соответствии с настоящим вариантом осуществления к нижней стороне 22А паза пластина 30 располагается с высокой точностью относительно вертикального направления паза 22 (направление С на ФИГ. 2 и 3).
[0053]
Также π-образное соединение 20 в соответствии с настоящим вариантом осуществления предотвращает прикрепление пластины 30 к π-образному соединению 20 при наклоне путем соответствия пластине 30 с применением присоединительных форм 32А-1, 32А-2.
[0054]
Кроме того, присоединительные формы 32А-1, 32А-2 заранее образованы на π -образном соединении 20, а присоединительные формы 32В-1, 32В-2 заранее образованы на пластине 30. Таким образом, пластину 30 можно расположить путем простого введения пластины 30 в π-образное соединение 20, поэтому по сравнению с традиционным способом, в котором используется, например, позиционирующий фиксатор, можно упростить процесс сборки конструкции и сократить время, требуемое для сборки.
[0055]
[Первая модификация]
Далее будет описана первая модификация настоящего изобретения.
[0056]
На ФИГ. 4 представлен вид сбоку π-образного соединения 20 в соответствии с первой модификацией настоящего изобретения. Необходимо отметить, что составные части на ФИГ. 4, которые представляют собой те же, что и на ФИГ. 2, обозначены так же, как на ФИГ. 2, и их описание опущено.
[0057]
Присоединительная форма 32А-1 нижней стороны 22А паза в соответствии с первой модификацией образована асимметрично относительно осевой линии CL ширины паза в качестве оси.
[0058]
Как показано на ФИГ. 4, в первой модификации присоединительная форма 32А-1 образована в виде кольцевого дугообразного (закругленного по радиусу) выступа по существу в центре и на двух его сторонах имеющая плоскую форму различной высоты.
С другой стороны, кольцевое дугообразное углубление с плоскими формами различной высоты на двух его сторонах образовано в пластине 30 в качестве присоединительной формы 32В-1, в которую вставляется присоединительная форма 32А-1.
[0059]
[Вторая модификация]
Далее будет описана вторая модификация настоящего изобретения.
[0060]
На ФИГ. 5 представлен вид сбоку π-образного соединения 20 в соответствии со второй модификацией настоящего изобретения. Необходимо отметить, что составные части на ФИГ. 5, которые представляют собой те же, что и на ФИГ. 2, обозначены так же, как на ФИГ. 2, и их описание опущено.
[0061]
Присоединительная форма 32А-1 нижней стороны 22А паза в соответствии со второй модификацией образована асимметрично относительно осевой линии CL ширины паза в качестве оси.
[0062]
Как показано на ФИГ. 5, во второй модификации наклонная поверхность (конусная форма) образована на первой стороне присоединительной формы 32А-1 и плоская форма со ступенькой образована на второй стороне.
С другой стороны, наклонная поверхность образована на одной стороне, и плоская форма со ступенькой образована на второй стороне в пластине 30 в качестве присоединительной формы 32В-1, в которую вставляется присоединительная форма 32А-1.
[0063]
[Третья модификация]
Далее будет описана третья модификация настоящего изобретения.
[0064]
На ФИГ. 6 представлен вид сбоку π -образного соединения 20 в соответствии с третьей модификацией настоящего изобретения. Необходимо отметить, что составные части на ФИГ. 6, которые представляют собой те же, что и на ФИГ. 3, обозначены так же, как на ФИГ. 3, и их описание опущено.
[0065]
Как показано на ФИГ. 6, в π-образном соединении 20 в соответствии с третьей модификацией форма выступа образована в позиционирующем элементе 26 в качестве присоединительной формы 32А-2.
С другой стороны, форма выреза образована в пластине 30 в качестве присоединительной формы 32В-2, в которую вставляется присоединительная форма 32А-2.
[0066]
Настоящее изобретение описано с применением вышеприведенных вариантов осуществления, но технический объем настоящего изобретения не ограничивается объемом вариантов осуществления, описанных выше. Разные модификации или улучшения можно применять к вариантам осуществления, описанным выше, в пределах диапазонов, которые не отклоняются от целей изобретения, и эти формы, к которым были добавлены модификации или улучшения, также включены в технический объем настоящего изобретения.
[0067]
Например, в вариантах осуществления, описанных выше, π-образное соединение 20 было описано для формы, применяемой в конструкции летательного аппарата, но настоящее изобретение не ограничивается этим, и π-образное соединение 20 может быть формой, которая применяется в конструкциях, не являющихся летательным аппаратом.
[0068]
Кроме того, в описанных выше вариантах осуществления была описана форма, в которой присоединительная форма 32А-1 и присоединительная форма 32А-2 образованы в позиционирующем элементе 26, а присоединительная форма 32В-1 и присоединительная форма 32В-2 образованы в пластине 30, однако настоящее изобретение не ограничивается этим. Например, в позиционирующем элементе 26 может быть образована только присоединительная форма 32А-1, а в пластине 30 может быть образована только присоединительная форма 32В-1.
Перечень ссылочных обозначений
[0069]
1 Основное крыло
20 π-образное соединение
21 Заготовка
22 Паз
24 Элемент корпуса фюзеляжа
26 Позиционирующий элемент
30 Пластина
32А-1 Присоединительная форма
32А-2 Присоединительная форма
32В-1 Присоединительная форма
32В-2 Присоединительная форма.