Элемент фюзеляжа, содержащий секцию фюзеляжа и средства соединения, участок фюзеляжа, фюзеляж и летательный аппарат

Изобретение относится к соединению секции фюзеляжа летательного аппарата со смежной секцией. Элемент фюзеляжа содержит первую секцию. Секция содержит обшивку и средства соединения, выполненные с возможностью соединения первой секции со смежной второй секцией. Секция проходит вдоль продольной оси фюзеляжа. Элемент фюзеляжа также содержит элементы жесткости (стрингеры), проходящие вдоль продольной оси. При этом конец продольного элемента жесткости выступает за пределы свободного края обшивки первой секции на заранее определенную длину. Достигается упрощение сборки секций фюзеляжа, передача усилий между секциями, снижение массы. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение касается элемента фюзеляжа, а также участка фюзеляжа, содержащего такой элемент и смежную секцию.

В частности, оно касается элемента фюзеляжа, содержащего секцию фюзеляжа и средства соединения, выполненные с возможностью соединения секции фюзеляжа со смежной секцией.

Фюзеляж летательного аппарата содержит, в частности, обшивку и элементы жесткости этой обшивки. Эти элементы жесткости расположены либо в продольном направлении (известные под названием стрингеров), либо в плоскости, поперечной к оси фюзеляжа (известные под названием шпангоутов).

Как правило, фюзеляж содержит несколько соединенных между собой секций фюзеляжа. Эти секции фюзеляжа собирают при помощи соединений. Задачей этих соединений является, в частности, передача механических нагрузок между смежными секциями, в частности передача продольных усилий.

Как правило, фюзеляж, а также соединения имеют цилиндрическую форму, хотя можно предусмотреть и другие формы.

Существуют соединения, выполненные с возможностью обеспечения непрерывности стрингеров. Такие соединения описаны в документе FR 2910874.

Эти соединения содержат механические элементы соединения, такие как обечайки и накладки стрингеров. Обечайка позволяет соединить обшивки двух смежных секций, а накладки стрингеров позволяют соединить стрингеры или продольные элементы жесткости.

Пример такой конструкции показан на фиг.1. На этой фигуре показана часть двух смежных секций 2а, 2b фюзеляжа. Фюзеляж имеет цилиндрическую форму и содержит обшивку 30, а также стрингеры 50, расположенные в продольной плоскости. Между этими двумя цилиндрическими секциями 2а, 2b фюзеляжа на уровне шпангоута 80 расположено цилиндрическое соединение 40. Это соединение 40 содержит обечайку 70, расположенную на внутренней поверхности обшивки фюзеляжа и соединяющую обшивки 30 двух секций 2а, 2b, а также накладки 90 стрингеров, расположенные соответственно на стрингерах 50 и соединяющие стрингеры 50 двух секций 2а, 2b.

Если усилия, передаваемые между секциями 2а, 2b фюзеляжа, являются большими (обычно превышающими 600 Н/мм), необходимо использовать накладки 90 стрингеров.

Однако установка накладок стрингеров в элементе соединения создает проблемы подгонки различных элементов. Так, могут появляться допуски позиционирования различных элементов соединения. Например, если стрингеры двух секций фюзеляжа не находятся строго напротив друг друга, между стрингерами и накладками стрингеров могут понадобиться вставки.

Кроме того, установка накладок стрингеров требует доступа к элементу соединения внутри фюзеляжа. Это затрудняет автоматизацию сборки секций. Следовательно, увеличивается время сборки.

Настоящее изобретение призвано решить вышеупомянутые проблемы и предложить элемент фюзеляжа, содержащий секцию фюзеляжа и средства соединения между этой секцией и смежной секцией, характеризующиеся хорошей устойчивостью на уровне соединения между секциями, ограничивая сложность сборки.

В этой связи объектом настоящего изобретения является элемент фюзеляжа, содержащий секцию фюзеляжа, содержащую обшивку, и средства соединения, выполненные с возможностью соединения упомянутой секции со смежной секцией, при этом упомянутая секция проходит вдоль продольной оси фюзеляжа, при этом элемент фюзеляжа содержит элементы жесткости, проходящие вдоль упомянутой оси, отличающийся тем, что конец, по меньшей мере, одного элемента жесткости выступает за пределы свободного края упомянутой обшивки на заранее определенную длину.

Таким образом, присутствие накладок стрингеров не является необходимым, так как определенные элементы жесткости обеспечивают передачу усилий непосредственно на смежную секцию.

Кроме того, в отсутствие накладок отличия в относительном позиционировании между стрингерами одной секции и смежной секции не создают никаких проблем.

Кроме того, доступ внутрь фюзеляжа после сборки секций не является необходимым, и автоматизация процесса сборки упрощается.

Вторым объектом настоящего изобретения является участок фюзеляжа, содержащий описанный выше элемент фюзеляжа и вторую секцию фюзеляжа, смежную с первой секцией и проходящую вдоль продольной оси фюзеляжа, при этом обшивка второй секции фюзеляжа соединена с обшивкой первой секции фюзеляжа элемента фюзеляжа, при этом вторая секция фюзеляжа содержит элементы жесткости, проходящие вдоль оси, по существу, по всей длине второй секции фюзеляжа и расположенные с угловым смещением вокруг продольной оси относительно, упомянутого, по меньшей мере, одного элемента жесткости первой секции фюзеляжа, выступающего за пределы свободного края обшивки первой секции фюзеляжа.

Таким образом, усилия проходят от стрингеров первой секции фюзеляжа на стрингеры второй секции фюзеляжа и наоборот. Это ограничивает усилия, передаваемые от обшивки одной секции на обшивку другой секции.

Следовательно, поскольку обшивка оказывается менее нагруженной, ее толщина может быть меньше, чем в известных решениях, что позволяет ограничить увеличение массы.

Кроме того, благодаря угловому смещению элементов жесткости второй секции фюзеляжа относительно элементов жесткости первой секции фюзеляжа, не возникает проблемы расположения упомянутого, по меньшей мере, одного элемента жесткости, выступающего из первой секции фюзеляжа, во время сборки секций.

Согласно предлагаемому решению, элементы жесткости первой секции фюзеляжа выступают за пределы свободного края обшивки первой секции фюзеляжа и элементы жесткости второй секции фюзеляжа выступают за пределы свободного края обшивки второй секции фюзеляжа, при этом каждый элемент жесткости первой секции фюзеляжа устанавлен между двумя элементами жесткости второй секции фюзеляжа.

Согласно варианту выполнения, секции фюзеляжа содержат, по меньшей мере, один первый участок, расположенный на конце на уровне средств соединения, имеющий толщину обшивки, превышающую толщину обшивки второго участка, расположенного в центре упомянутых секций фюзеляжа.

Благодаря этим увеличениям толщины на уровне средств соединения, обшивка оказывается локально усиленной и является более устойчивой во время прохождения усилий от одной секции к смежной секции.

Эти утолщения меньше утолщений известных решений, благодаря выступанию продольных элементов жесткости за пределы свободного края обшивки первой секции.

Кроме того, можно предусмотреть, чтобы средства соединения элемента соединения содержали обечайку, выполненную с возможностью соединения обшивки первой секции фюзеляжа и смежной второй секции фюзеляжа.

Таким образом, обшивка на уровне средств соединения оказывается усиленной, и, следовательно, соединение между секциями является более устойчивым.

Кроме того, средства соединения могут содержать второй элемент жесткости фюзеляжа (в дальнейшем называемый шпангоутом), содержащим тело, проходящее в плоскости, поперечной к продольной оси фюзеляжа, и подошву, проходящую вдоль продольной оси фюзеляжа.

В варианте выполнения обечайка расположена на наружной поверхности обшивки, и упомянутую подошву крепят на внутренней поверхности обшивки первого участка упомянутой первой секции фюзеляжа.

Благодаря второму элементу жесткости, соединение оказывается еще более устойчивым.

В другом варианте выполнения второй элемент жесткости фюзеляжа содержит тело, проходящее в плоскости, поперечной к продольной оси фюзеляжа, при этом элемент фюзеляжа содержит венечную часть, проходящую от обшивки к продольной оси фюзеляжа в плоскости, поперечной к упомянутой продольной оси фюзеляжа, выполненную с возможностью крепления упомянутого тела упомянутого второго элемента жесткости.

В этом варианте выполнения второй элемент жесткости не выполнен ажурным для пропускания элементов жесткости, выступающих за пределы свободного края обшивки первой секции.

Это позволяет избежать возможного нарушения устойчивости во втором элементе жесткости.

Третьим объектом настоящего изобретения является фюзеляж летательного аппарата, содержащий, по меньшей мере, один участок фюзеляжа в соответствии с настоящим изобретением.

Четвертым объектом настоящего изобретения является летательный аппарат, содержащий фюзеляж в соответствии с настоящим изобретением.

Этот участок фюзеляжа, этот фюзеляж и этот летательный аппарат имеют отличительные признаки и преимущества, аналогичные представленным выше в связи с описанием элемента фюзеляжа.

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, представленные в качестве не ограничительных примеров, на которых:

Фиг. 1 - схематичный вид части элемента фюзеляжа, соединенной с вторым элементом фюзеляжа, согласно известному техническому решению.

Фиг. 2 - схематичный вид секций фюзеляжа летательного аппарата.

Фиг. 3 - схематичный вид части элемента фюзеляжа, соединенной со вторым элементом фюзеляжа, согласно первому варианту выполнения изобретения.

Фиг. 4 - схематичный вид части элемента фюзеляжа, соединенной со вторым элементом фюзеляжа, согласно второму варианту выполнения изобретения.

На фиг. 2 показаны несколько секций 2а, 2b фюзеляжа.

Эти секции 2а, 2b фюзеляжа собраны между собой, чтобы образовать фюзеляж летательного аппарата. Две секции 2а, 2b фюзеляжа собраны при помощи средств соединения (на фиг. 2 не показаны), что будет описано ниже.

Секции фюзеляжа расположены вдоль продольной оси Х.

В данном случае секции фюзеляжа имеют цилиндрическую форму и, следовательно, средства соединения имеют такую же форму (или адаптированы к этой форме).

Вместе с тем, секции фюзеляжа, а также средства соединения могут иметь другие формы.

Далее со ссылками на фиг. 3 следует описание первого варианта выполнения элемента фюзеляжа в соответствии с настоящим изобретением.

Элемент 1 фюзеляжа содержит первую секцию 2а фюзеляжа и средства 4 соединения, выполненные с возможностью соединения первой секции 2а со смежной второй секцией 2b.

В данном случае показана часть каждой секции 2а, 2b.

Таким образом, показан только конец каждой секции 2а, 2b.

В этом примере средства 4 соединения содержат обечайку 8, которая выполнена с возможностью соединения обшивок 3а, 3b каждой секции 2а, 2b.

В данном случае обечайка 8 расположена на наружной поверхности 30а, 30b обшивки 3а, 3b секций 2а, 2b фюзеляжа. Однако в варианте обечайку 8 можно расположить на внутренней поверхности 31а, 31b обшивки 3a, 3b.

Секции 2а, 2b фюзеляжа содержат элементы жесткости, которые проходят в продольных плоскостях, или стрингеры 5, и элементы жесткости, которые проходят в поперечных плоскостях, или шпангоуты 9.

В данном случае шпангоут 9 находится на уровне средств 4 соединения. Он показан частично, чтобы можно было показать другие элементы на фиг. 3.

Шпангоут 9 содержит тело 9а, проходящее в плоскости, поперечной к продольной оси Х фюзеляжа, и подошву 9b, проходящую вдоль продольной оси Х фюзеляжа.

В этом варианте выполнения подошва опирается на внутреннюю поверхность 31а обшивки 3а первой секции 2а фюзеляжа.

В этом варианте выполнения конец 5а1, по меньшей мере, одного элемента 5а жесткости первой секции 2а выступает за пределы окружности, находящейся на конце обшивки 3а первой секции 2а фюзеляжа, или свободного края 7.

Таким образом, конец 5а1 этого, по меньшей мере, одного элемента 5а жесткости смещен в продольном направлении относительно конца 5а1' других элементов жесткости этой же секции 2а.

Следовательно, участок этого элемента 5а жесткости находится, таким образом, на уровне второй секции 2b фюзеляжа. Элемент 5а жесткости выступает за пределы свободного края 7 обшивки 3а первой секции 2а фюзеляжа на заранее определенную длину L.

Например, но не ограничительно, эта заранее определенная длина L может иметь значения в интервале от 300 мм до 600 мм.

Разумеется, эти значения заранее определенной длины L могут быть и другими, в частности, в зависимости от размеров и от типа фюзеляжа.

Следует отметить, что шпангоут 9 выполнен ажурным для пропускания элемента жесткости 5а.

В варианте выполнения первая секция 2а содержит стрингеры 5а', конец 5а1' которых не выступает за пределы свободного края 7 первой секции 2а, и стрингеры 5а, конец 5а1 которых выступает за пределы свободного края 7 первой секции 2а, в одинаковом количестве.

В варианте выполнения, стрингер 5а, конец 5а1 которого выступает за пределы свободного края 7, и стрингер 5а', конец 5a1' которого не выступает за пределы свободного края, расположены с чередованием вдоль окружности обшивки 3а первой секции 2а.

В других вариантах выполнения узлы стрингеров 5а, конец 5а1 которых выступает за пределы свободного края 7, расположены последовательно вдоль окружности обшивки 3а первой секции 2а. Это же относится и к узлам стрингеров 5а', конец 5а1' которых не выступает за пределы свободного края 7.

Таким образом, узлы, образованные несколькими стрингерами одного типа 5а, 5а', расположены, чередуясь между собой вдоль окружности обшивки 3а первой секции 2а.

Например, каждый узел может содержать только один стрингер. Таким образом, стрингер 5а, выступающий за свободный край 7, и стрингер 5а', не выступающий за свободный край 7, чередуются между собой.

Вместе с тем, число стрингеров в каждом узле может превышать 1, например, может быть равным 2 и более.

В некоторых вариантах выполнения может существовать только один узел, содержащий стрингеры 5а, выступающие за пределы свободного края 7, и только один узел, содержащий стрингеры 5а', не выступающие за пределы свободного края 7.

Число стрингеров 5а, выступающих из свободного края 7, и стрингеров 5а', не выступающих из свободного края 7, может быть разным. Например, число стрингеров 5а, выступающих из свободного края 7, составляет не менее 10% от числа стрингеров 5а', не выступающих из свободного края 7.

Как правило, первая секция 2а и смежная вторая 2b являются подобными. Так, смежная вторая секция 2b также содержит элементы жесткости 5b, проходящие вдоль продольной оси Х.

При сборке двух секций 2а, 2b стрингеры 5b второй секции 2b располагают с угловым смещением вокруг продольной оси Х относительно стрингеров 5а первой секции 2а, выступающих за пределы свободного края 7 обшивки 3а первой секции 2а.

В другом варианте выполнения все стрингеры 5а, 5b двух секций 2а, 2b выступают из свободных краев 7 соответствующих секций 2а, 2b.

Таким образом, при сборке двух секций 2а, 2b стрингеры 5а первой секции 2а установлены между двумя стрингерами 5b второй секции 2b фюзеляжа и расположены с угловым смещением относительно друг друга вокруг продольной оси Х.

Таким образом, усилия передаются между стрингерами первой и второй секций 2а, 2b фюзеляжа, что позволяет ограничить усилия, передаваемые между обшивками секций 2а и 2b.

Например, но не ограничительно, угловое смещение вокруг продольной оси Х между стрингером 5а первой секции 2а и стрингером 5b второй секции 2b, следующими друг за другом, имеет значение, принадлежащее к интервалу значений между 5° и 20° и, в частности, между 5° и 10°.

Значение смещения между двумя последовательными стрингерами 5а, 5b, принадлежащими соответственно к первой 2а и второй 2b секциям, выраженное в длине окружности, находится в интервале значений между 130 мм и 200 мм.

В варианте выполнения круглый участок 6а обшивки 3а первой секции 2а фюзеляжа, находящийся на конце секции 2а (на уровне средств 4 соединения), имеет толщину обшивки, превышающую толщину обшивки второго участка 6b, находящегося в центре секции 2а фюзеляжа.

Таким образом, обшивка оказывается локально усиленной, что делает еще более устойчивым соединение между двумя секциями 2а, 2b фюзеляжа.

Далее со ссылками на фиг. 4 следует описание другого варианта выполнения настоящего изобретения.

Этот вариант выполнения является похожим на вариант выполнения, описанный со ссылками на фиг. 3.

По этой причине описание общих для них элементов опускается.

В этом варианте выполнения элемент 1 фюзеляжа содержит венец (частично показанный на фиг. 4), например, выполненный заодно с обечайкой 8. Венец 9с проходит в плоскости, поперечной к продольной оси Х фюзеляжа, в направлении внутрь фюзеляжа, то есть от обшивки 3а, 3b к оси Х фюзеляжа.

Этот венец выполнен с возможностью крепления тела 9а шпангоута 9 и проходит на некоторых частях окружности фюзеляжа таким образом, чтобы оставлять проходы для выступающих элементов 5а жесткости.

Следовательно, соединение секций 2а, 2b является еще более устойчивым, поскольку шпангоут не выполнен ажурным для пропускания стрингеров 5а, выступающих из свободного края 7 обшивки 3а первой секции 2а.

В другом примере венец 9с может быть выполнен отдельно от обечайки 8 и может, например, опираться на обшивку 3а, 3b секции 2а, 2b фюзеляжа.

Таким образом, благодаря изобретению, две смежные секции фюзеляжа можно соединять средствами соединения, обеспечивающими хорошую устойчивость.

Кроме того, сложность сборки является ограниченной, что упрощает применение автоматизированного процесса сборки.

Разумеется, в описанные примеры выполнения можно вносить различные изменения, не выходя при этом за рамки изобретения.

Так, например, как было указано выше, формы фюзеляжа могут быть другими.

1. Элемент (1) фюзеляжа, содержащий первую секцию (2а) фюзеляжа, содержащую обшивку (3а), и средства (4) соединения, выполненные с возможностью соединения упомянутой первой секции (2а) со смежной второй секцией (2b) фюзеляжа, при этом упомянутая первая секция (2а) проходит вдоль продольной оси (Х) фюзеляжа, при этом элемент (1) фюзеляжа содержит элементы (5а) жесткости, проходящие вдоль упомянутой оси (Х), отличающийся тем, что конец (5а1), по меньшей мере, одного элемента (5а) жесткости выступает за пределы свободного края (7) упомянутой обшивки (3а) на заранее определенную длину (L).

2. Участок фюзеляжа, отличающийся тем, что содержит элемент (1) фюзеляжа по п.1 и вторую секцию (2b) фюзеляжа, смежную с первой секцией (2а) и проходящую вдоль продольной оси (Х) фюзеляжа, при этом обшивка (3b) упомянутой второй секции (2b) фюзеляжа соединена с обшивкой (3а) упомянутой первой секции (2а) фюзеляжа упомянутого элемента (1) фюзеляжа, при этом упомянутая вторая секция (2b) фюзеляжа содержит элементы (5b) жесткости, проходящие вдоль упомянутой оси (Х), по существу, по всей длине второй секции (2b) фюзеляжа и расположенные с угловым смещением вокруг продольной оси (Х) относительно упомянутого, по меньшей мере, одного элемента (5а) жесткости первой секции (2а) фюзеляжа, выступающего за пределы свободного края (7) обшивки (3а) первой секции (2а) фюзеляжа.

3. Участок фюзеляжа по п.2, отличающийся тем, что элементы (5а) жесткости упомянутой первой секции (2а) фюзеляжа выступают за пределы свободного края (7) обшивки (3а) первой секции (2а) фюзеляжа и элементы (5b) жесткости упомянутой второй секции (2b) фюзеляжа выступают за пределы свободного края обшивки (3b) второй секции (2b) фюзеляжа, при этом каждый элемент жесткости первой секции (2а) фюзеляжа устанавливают между двумя элементами жесткости второй секции (2b) фюзеляжа.

4. Участок фюзеляжа по п.2, отличающийся тем, что упомянутые секции (2а, 2b) фюзеляжа содержат, по меньшей мере, один первый участок (6а), расположенный на конце на уровне средств (4) соединения, имеющий толщину обшивки (3а), превышающую толщину обшивки второго участка (6b), расположенного в центре упомянутых секций (2а, 2b) фюзеляжа.

5. Участок фюзеляжа по п.3, отличающийся тем, что упомянутые секции (2а, 2b) фюзеляжа содержат, по меньшей мере, один первый участок (6а), расположенный на конце на уровне средств (4) соединения, имеющий толщину обшивки (3а), превышающую толщину обшивки второго участка (6b), расположенного в центре упомянутых секций (2а, 2b) фюзеляжа.

6. Участок фюзеляжа по п.2, отличающийся тем, что упомянутые средства (4) соединения упомянутого элемента (1) фюзеляжа содержат обечайку (8), выполненную с возможностью соединения обшивок (3а, 3b) первой секции (2а) фюзеляжа и смежной второй секции (2b) фюзеляжа.

7. Участок фюзеляжа по п.3, отличающийся тем, что упомянутые средства (4) соединения упомянутого элемента (1) фюзеляжа содержат обечайку (8), выполненную с возможностью соединения обшивок (3а, 3b) первой секции (2а) фюзеляжа и смежной второй секции (2b) фюзеляжа.

8. Участок фюзеляжа по п.4, отличающийся тем, что упомянутые средства (4) соединения упомянутого элемента (1) фюзеляжа содержат обечайку (8), выполненную с возможностью соединения обшивок (3а, 3b) первой секции (2а) фюзеляжа и смежной второй секции (2b) фюзеляжа.

9. Участок фюзеляжа по п.5, отличающийся тем, что упомянутые средства (4) соединения упомянутого элемента (1) фюзеляжа содержат обечайку (8), выполненную с возможностью соединения обшивок (3а, 3b) первой секции (2а) фюзеляжа и смежной второй секции (2b) фюзеляжа.

10. Участок фюзеляжа по одному из пп.2-9, отличающийся тем, что средства (4) соединения содержат второй элемент (9) жесткости фюзеляжа, содержащий тело (9а), проходящее в плоскости, поперечной к продольной оси (Х) фюзеляжа, и подошву (9b), проходящую вдоль продольной оси (Х) фюзеляжа.

11. Участок фюзеляжа по п.10, зависимому от п.9, отличающийся тем, что упомянутая обечайка (8) расположена на наружной поверхности обшивки (3а), и упомянутая подошва (9b) закреплена на внутренней поверхности (31а) обшивки (3а) упомянутой первой секции (2а) фюзеляжа.

12. Участок фюзеляжа по одному из пп.2-5, отличающийся тем, что второй элемент (9) жесткости содержит тело (9а), проходящее в плоскости, поперечной к продольной оси (Х) фюзеляжа, при этом элемент (1) фюзеляжа содержит венечную часть (9с), проходящую от обшивки (3а) к продольной оси (Х) фюзеляжа в плоскости, поперечной к упомянутой продольной оси (Х) фюзеляжа, выполненную с возможностью крепления упомянутого тела (9а) упомянутого второго элемента (9) жесткости.

13. Фюзеляж летательного аппарата, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, один участок фюзеляжа по одному из пп.2-12.

14. Летательный аппарат, отличающийся тем, что содержит фюзеляж по п.13.