Конструктивный элемент фюзеляжа самолета
Изобретение относится к конструктивному элементу фюзеляжа самолета. Конструктивный элемент фюзеляжа самолета содержит стрингеры (20, 30, 40, 50, 60), проходящие в продольном направлении фюзеляжа самолета, и ребра (80), проходящие поперечно стрингерам (20, 30, 40, 50, 60) вдоль окружности фюзеляжа. Стрингеры (30, 40, 50, 60) выполнены в форме крепежного рельса для элементов (100, 110). Элементы (100, 110) должны быть установлены в фюзеляже самолета. Элементы (100, 110) - это системные устройства и компоненты кабины, багажные отсеки, расположенные в салоне над головой пассажиров, и другие системные устройства функциональной инфраструктуры самолета. Стрингер (40), выполненный в форме крепежного рельса, имеет головную область (41), которая проходит в его продольном направлении, непрерывная между ребрами (80), и прерывается на ребрах (80) приемными выемками (42). В приемных выемках (42) размещены ребра (80). Достигается высокая гибкость при сборке систем и компонентов, которые устанавливают в фюзеляже независимо от рамы ребра. 16 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение относится к конструктивному элементу фюзеляжа самолета согласно вводной части пункта 1 формулы изобретения.
Фюзеляж самолета обычно содержит стрингеры, проходящие в его продольном направлении, и ребра, проходящие поперечно стрингерам вдоль окружности фюзеляжа. Они придают фюзеляжу требуемую конструктивную прочность и поддерживают наружную обшивку фюзеляжа. Монтаж систем и компонентов кабины, которые должны быть установлены при окончательной сборке самолета в больших количествах в фюзеляже, обычно производят с помощью крепежных элементов, согласно уровню техники с помощью скоб, которые крепят к ребрам, проходящим по окружности фюзеляжа. Компоненты, которые наиболее видны пассажирам и которые крепят в фюзеляже таким образом, включают, например, багажные отсеки, расположенные в салоне над головой пассажиров. Эти ребра поглощают рабочие нагрузки, действующие на такие системы и компоненты. Крепление компонентов этого типа посредством скоб невыгодно, поскольку возможные точки крепления зависят от рамы ребра, при соответственно пониженной гибкости в смысле позиционирования, и расходы на сборку обычно высокие.
В документе DE 19955397 С1 раскрыто стопорное устройство, которое крепится к стрингеру в ячеистой конструкции самолета для временного размещения устройств, инструментов и т.п. Для того чтобы это стопорное устройство можно было быстро закрепить одной рукой в различных точках на стрингере, оно содержит выемку в форме канавки, адаптированной к наружному контуру стрингера, в которую с зацеплением входит стрингер, и блокирующее устройство, которое может перемещаться в стопорном устройстве под упругим воздействием пружины сжатия, входит в зацепление в его блокирующем положении передней стороной в выемку и удерживается в блокирующем положении пружиной сжатия.
Целью изобретения является предложение конструктивного элемента фюзеляжа самолета, в котором существует возможность высокой гибкости при сборке систем и компонентов, которые устанавливают в фюзеляже независимо от рамы ребра.
Эта цель выполняется конструктивным элементом фюзеляжа самолета с признаками, указанными в пункте 1 формулы изобретения.
Изобретение предлагает конструктивный элемент фюзеляжа самолета с стрингерами, проходящими в его продольном направлении, и ребрами, проходящими поперечно стрингерам вдоль окружности фюзеляжа. Согласно изобретению предусмотрено, что по меньшей мере один из стрингеров, проходящих в продольном направлении фюзеляжа самолета, выполнен как крепежные рельсы для элементов, которые должны быть установлены в фюзеляже самолета.
Преимущество конструктивного элемента согласно изобретению заключается в том, что возможно крепление к стрингеру с высокой несущей способностью и одновременно с малой массой требуемых для этого средств.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления предлагаемого конструктивного элемента по пункту 2 формулы изобретения, предлагается конструктивный элемент, включающий наружную обшивку фюзеляжа самолета, к которому подсоединены стрингеры и ребра. Одним из его преимуществ является то, что нагрузка передается непосредственно в наружную обшивку стрингером, который имеет форму крепежного рельса для элементов, которые должны быть установлены в фюзеляже самолета.
Другие преимущества и варианты осуществления предлагаемого конструктивного элемента описаны в других зависимых пунктах формулы изобретения. Иллюстративные варианты осуществления предлагаемого конструктивного элемента описаны ниже со ссылками на чертежи.
На Фиг.1 приведен общий перспективный вид конструктивного элемента фюзеляжа самолета, в котором по меньшей мере один стрингер согласно изобретению, проходящий в продольном направлении фюзеляжа самолета, имеет форму крепежного рельса для элементов, которые должны быть установлены в фюзеляже самолета.
На Фиг.2 приведен перспективный вид конструктивного элемента фюзеляжа самолета, в котором по меньшей мере один стрингер, проходящий в продольном направлении фюзеляжа самолета выполнен в форме крепежного рельса для элементов, которые должны быть установлены в фюзеляже самолета согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.
На Фиг.3 и 4 показан перспективный вид конструктивного элемента фюзеляжа самолета, в котором по меньшей мере один стрингер, проходящий в продольном направлении фюзеляжа самолета выполнен в форме крепежного рельса для элементов, которые должны быть установлены в фюзеляже самолета согласно еще двум иллюстративным вариантам осуществления изобретения.
На Фиг.2а) показан увеличенный вид в разрезе области основания стрингера, показанного на Фиг.2, 3 или 4, которое установлено на наружной обшивке согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения теплоизолирующим способом, и показано здесь со ссылкой на иллюстративный вариант осуществления, показанный на Фиг.2. На Фиг.5 показан перспективный вид конструктивного элемента фюзеляжа самолета, в котором по меньшей мере один стрингер, проходящий в продольном направлении фюзеляжа самолета, выполнен в форме крепежного рельса для элементов, которые должны быть установлены в фюзеляже самолета, согласно другому иллюстративному варианту осуществления изобретения.
На Фиг.6 приведен вид в разрезе конструктивного элемента фюзеляжа самолета, в котором элементы, которые должны быть установлены в фюзеляже самолета, прикреплены к ребрам посредством скоб, известных из уровня техники.
На Фиг.6 показан вид в разрезе конструктивного элемента фюзеляжа самолета, в котором элементы 100, которые должны быть установлены в фюзеляже самолета, здесь багажные отсеки, установленные в салоне над головой пассажиров, прикреплены к ребрам 80, проходящим вдоль окружности фюзеляжа, посредством скоб 120, известных из уровня техники. Как уже сказано, крепление компонентов указанного типа посредством скоб 120 невыгодно из-за того, что, помимо прочего, существует зависимость возможных точек крепления на раме ребра при соответственном понижении гибкости в отношении позиционирования и при высокой стоимости сборки.
На Фиг.1 приведен перспективный вид конструктивного элемента фюзеляжа самолета, который включает стрингеры 20, 30, 40, 50, 60, проходящие в продольном направлении фюзеляжа самолета, и ребра 80, проходящие поперечно стрингерам 20, 30, 40, 50, 60 вдоль окружности фюзеляжа. Наружная обшивка 10 фюзеляжа самолета соединена со стрингерами 20, 30, 40, 50, 60 и с ребрами 80. Стрингеры 20, 30, 40, 50, 60 и ребра 80 придают фюзеляжу требуемую конструктивную прочность и поддерживают наружную обшивку 10.
Как показано на чертеже, по меньшей мере один из стрингеров 30, 40, 50, 60, проходящих в продольном направлении фюзеляжа самолета, выполнен в форме крепежного рельса для элементов 100, 110, которые должны быть установлены в фюзеляже самолета. Элементы 100, 110, которые должны быть установлены в фюзеляже самолета, могут быть системными устройствами и компонентами кабины, например багажными отсеками 100, расположенными в салоне над головой пассажиров, и другими системными устройствами 110 функциональной инфраструктуры самолета.
В иллюстративных вариантах осуществления, показанных на Фиг.2-4, стрингер 30, 40, 50, выполненный в форме крепежного рельса, содержит по крайней местами непрерывную головную область 31, 41, 51, обращенную вовнутрь фюзеляжа, которая пролегает в продольном направлении стрингера. Согласно показанному здесь иллюстративному варианту осуществления эта область над головой 31, 41, 51 имеет профильное поперечное сечение, предусмотренное для установки крепежных элементов. Крепежные элементы, которые не показаны отдельно на чертежах, которые могут быть предусмотрены так, как это сделано в известном уровне техники, и которые не являются предметом настоящего изобретения, используются при сборке системных устройств и компонентов кабины, которые должны быть установлены в больших количествах в фюзеляже при окончательной сборке самолета.
Как показано на Фиг.2 и 4, профильное сечение области над головой 31, 51 может быть Т-образным. Согласно Фиг.3, профиль области над головой 41 имеет С-образное профильное сечение, где открытый сегмент С-образного профильного сечения обращен внутрь фюзеляжа.
В иллюстративном варианте осуществления, показанном на Фиг.2, стрингер 30, выполненный в форме крепежного рельса, имеет область над головой, которая непрерывна в продольном направлении и предусмотрена в области ребер 80 с выемками 32, на которых стрингер 30 прерывается на его стороне, обращенной к наружной обшивке 10, и которая включает ребра 80 на стороне, обращенной внутрь фюзеляжа. Эта конструкция позволяет установить стрингер 30, который должен быть установлен над ребрами 80, после того, как они прикреплены к наружной обшивке 10.
С другой стороны, в иллюстративном варианте осуществления, показанном на Фиг.3, стрингер 40, выполненный как крепежный рельс, имеет область над головой 41, которая непрерывна в продольном направлении между ребрами 80, но прерывается приемными выемками 42 на ребрах 80. Эта конструкция позволяет крепить стрингер 40 к наружной обшивке 10 вместе с другими стрингерами 20, которые имеют обычную простую конструкцию, и позволяет устанавливать ребра 80 обычным способом. Эти соединительные элементы 46 затем могут быть введены в выемки 42 головной области 41 приемных ребер 80, причем эти элементы охватывают ребра 80 на стороне, обращенной внутрь фюзеляжа, так что на ребрах 80 обеспечивается неразрывность головной области 41 стрингера 40.
В иллюстративном варианте осуществления, показанном на Фиг.4, стрингер 50, выполненный в форме крепежного рельса, имеет головную область 51, которая непрерывно проходит в продольном направлении стрингера и предусмотрена на ребрах 80 с выемками, которые проходят по всем сторонам ребер 80. Эта конструкция позволяет крепить стрингер 50 к наружной обшивке 10 вместе с другими стрингерами 20, которые имеют традиционную форму, а также позволяет устанавливать ребра 80 путем вворачивания их в выемки 42.
В иллюстративном варианте осуществления, показанном на Фиг.5, стрингер 60, выполненный в форме крепежного рельса, изготовлен с профильным сечением для установки крепежных элементов. Здесь стрингер 60 имеет С-образное профильное сечение, открытый сегмент которого обращен внутрь фюзеляжа. Эта конструкция также позволяет крепить стрингер 60 к наружной обшивке 120 обычным способом вместе с другими стрингерами 20, которые выполнены в традиционной форме. Затем ребра 80 устанавливают поверх его обычным способом.
Как и в иллюстративном варианте осуществления, показанном на Фиг.3, стрингер 40, служащий в качестве крепежного рельса, может иметь форму перфорированного рельса с отверстиями или секциями 44, которые обеспечивают экономию массы и/или служат для крепления компонентов или устройств в кабине.
Конструкция стрингера 40 в форме перфорированного рельса может использоваться вместо конструкции или в дополнение к конструкции профиля 31, 41, 51, используемого для крепления в его головной области.
Как показано увеличенным в секциях видом в разрезе с Фиг.2а), стрингер 30, 40, 50, выполненный в форме крепежного рельса, может иметь область основания или фланец 33, 43, 53 для установки стрингера 30, 40, 50 на наружную обшивку 10, которая крепится к последней теплоизолирующим способом. Согласно Фиг.2а), область основания или фланец 33, 43, 53 крепят угловыми профилями 11, 12 и заклепками 14, 15 к наружной обшивке 10, где предусмотрена теплоизоляция 13 в форме теплоизолирующего слоя, проходящего вдоль области основания 33, 43, 53 между угловыми профилями 11, 121 и областью основания 33, 43, 53.
Конструктивный элемент с наружной обшивкой 109 и стрингерами 20, 30, 40, 50, 60, проходящими в продольном направлении фюзеляжа самолета, и ребрами 80, проходящими поперечно стрингерам 20, 30, 40, 50, 60 вдоль окружности фюзеляжа, может быть изготовлен из металла, пластика, армированного волокном, или иметь гибридную конструкцию, в которой используются эти два материала.
Перечень ссылочных номеров
| 10 | Конструктивный элемент |
| 11, 12 | Угловой профиль |
| 13 | Изоляция |
| 14 | Заклепка |
| 15 | Заклепка |
| 20 | Стрингер |
| 30, 40, 50, 60 | Стрингеры |
| 31, 41, 51 | Головная область |
| 32, 42, 52 | Выемка |
| 33, 43, 53 | Область основания, фланец |
| 44 | Отверстие, выемка |
| 46 | Уплотнительный элемент |
| 80 | Ребро |
| 100 | Багажный отсек |
| 110 | Устройства |
| 120 | Скоба |
1. Конструктивный элемент фюзеляжа самолета, содержащий стрингеры (20, 30, 40, 50, 60), проходящие в продольном направлении фюзеляжа самолета, и ребра (80), проходящие поперечно стрингерам (20, 30, 40, 50, 60) вдоль окружности фюзеляжа, причем по меньшей мере один из стрингеров (30, 40, 50, 60), проходящих в продольном направлении фюзеляжа самолета, выполнен в форме крепежного рельса для элементов (100, 110), которые должны быть установлены в фюзеляже самолета, отличающийся тем, что стрингер (40), выполненный в форме крепежного рельса, имеет головную область (41), которая проходит в его продольном направлении, непрерывная между ребрами (80) и прерывается на ребрах (80) приемными выемками (42), в которых размещены упомянутые ребра.
2. Конструктивный элемент по п.1, отличающийся тем, что конструктивный элемент содержит наружную обшивку (10) фюзеляжа самолета, с которой соединены стрингеры (20, 30, 40, 50, 60) и ребра (80).
3. Конструктивный элемент по п.2, отличающийся тем, что стрингер (30, 40, 50), выполненный в форме крепежного рельса, имеет область основания (33, 43, 53), проходящую в его продольном направлении, для установки стрингера (30, 40, 50) на наружную обшивку (10) и головную область (31, 41, 51), обращенную внутрь фюзеляжа и проходящую в продольном направлении обшивки.
4. Конструктивный элемент по п.1, отличающийся тем, что соединительные уплотнительные элементы (46) введены в выемки (42) головной области (41) с ребрами (80), причем эти элементы охватывают ребра (80) на стороне, обращенной внутрь фюзеляжа.
5. Конструктивный элемент по п.3, отличающийся тем, что стрингер (30), выполненный в форме крепежного рельса, имеет непрерывную головную область (31), проходящую в продольном направлении стрингера, и имеет выемки (32) на ребрах (80), причем на этих выемках стрингер (30) прерывается на стороне, которая обращена к наружной обшивке (10), и на этих выемках головная область охватывает ребра (80) на стороне, обращенной внутрь фюзеляжа.
6. Конструктивный элемент по п.1, отличающийся тем, что стрингер (50), выполненный в форме крепежного рельса, имеет головную область (51), которая является непрерывной в его продольном направлении и на ребрах (80) имеет выемки (52), на которых стрингер (50) охватывает ребра (80) на всех сторонах.
7. Конструктивный элемент по п.3, отличающийся тем, что головная область (31, 41, 51) стрингера (30, 40, 50), выполненного в форме крепежного рельса, имеет профильное сечение, предусмотренное для надежной установки крепежных элементов.
8. Конструктивный элемент по п.7, отличающийся тем, что профильное сечение головной области имеет L-образную форму.
9. Конструктивный элемент по п.7, отличающийся тем, что профильное сечение головной области (51) имеет Т-образную форму.
10. Конструктивный элемент по п.7, отличающийся тем, что профиль головной области (41) имеет С-образное сечение.
11. Конструктивный элемент по п.10, отличающийся тем, что открытый сегмент С-образного сечения профиля обращен внутрь фюзеляжа.
12. Конструктивный элемент по п.1, отличающийся тем, что стрингер (60), выполненный в форме крепежного рельса, имеет профильное сечение, которое используется для надежной установки крепежных элементов.
13. Конструктивный элемент по п.12, отличающийся тем, что стрингер (60) имеет С-образное профильное сечение, открытый сегмент которого обращен внутрь фюзеляжа.
14. Конструктивный элемент по п.1, отличающийся тем, что стрингер (40), выполненный в форме крепежного рельса, имеет конструкцию перфорированного рельса.
15. Конструктивный элемент по п.7, отличающийся тем, что стрингер (40), выполненный в форме крепежного рельса, имеет конструкцию перфорированного рельса и имеет головную область (41) с профильным сечением, предусмотренную для надежной установки крепежных элементов.
16. Конструктивный элемент по п.3, отличающийся тем, что стрингер (30, 40, 50), выполненный в форме крепежного рельса, имеет область основания (33, 43, 53) для установки стрингера (30, 40, 50) на наружную обшивку (10), причем стрингер крепят к наружной обшивке (10) теплоизолирующим способом.
17. Конструктивный элемент по п.16, отличающийся тем, что область основания (33, 43, 53) крепят угловыми профилями (11, 12) к наружной обшивке (10), причем теплоизоляция (13) расположена между угловыми профилями (11, 12) и областью основания (33, 43, 53).
