[發明專利]安全梁、尤其是堅固的機身框架以及設有這種框架的飛機機身

在審

• 申請號: 201210598991.9
• 申請日: 2012-12-15
• 公開（公告）號: CN103158855A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: J·吉耶莫;G·加朗;J·科爾馬格羅
• 申請（專利權）人: 空中客車運營簡化股份公司
• 主分類號: B64C1/06
• 分類號: B64C1/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳超;楊炯

技術領域

本發明涉及經受大牽引力和彎曲力的被稱作梁的部分，例如安全機身框架，尤其是堅固的機身框架。其還涉及裝有這種框架的飛機機身。

背景技術

通常，當結構展示出用于承受機械載荷的多個可能的路徑時，就說該結構是安全的，或者更具體地說是“自動防故障裝置”(帶有安全的加強件)。特別地，安全結構可由兩個縱向金屬翼梁構成，所述翼梁被連接在一起以作為飛機機身的堅固框架。由于所應用的力的高水平，以及與制造相關聯的困難，這些框架通常是金屬的。

這種堅固的框架的驗證要求，對于其兩個翼梁來說，額定的機械阻力為框架遇到的最大可能力的150％(所謂的“極端”載荷)。當假設兩個翼梁中的一個斷裂時，必須證實有對所應用的最大力(所謂的“極限”載荷)的100％機械阻力。

因為機身框架通常由金屬制造，所以在標示這些框架的尺寸時的主要標準由于下列原因是損傷容限。根據這個標準，規定了在檢查過程中沒有被檢測到的最大裂紋不能在本次檢查和下次檢查之間的時間間隔中傳播到臨界尺寸——其被定義為能夠完全毀壞該結構。

為了測量飛機機身框架的損壞容限，標準實踐是遵循裂紋傳播模型，該模型使得能夠根據所進行的航班的數量來評估一個或多個裂紋的大小。機身自動防故障裝置框架型結構由兩個縱向翼梁構成，所述翼梁在側壁上被連接在一起。建立該模型通常可接受的初始條件在于在自動防故障裝置框架的翼梁的側壁的每一個上生成不同大小的裂紋。

考慮這些裂紋處于臨界裂紋萌生位置。在我們尤其感興趣的情況下，用于連接這兩個翼梁的緊固件產生裂紋。實際上，由于例如與形狀效應有聯系的局部高應力集中系數，其中形狀效應引起過應力，所以這些位置通常是臨界裂紋萌生位置。現在，裂紋以依賴于這些裂紋的大小的速度被傳播。因此，展現最大尺寸的初始裂紋的翼梁將受更大的裂紋傳播速度的影響。當裂紋已經達到臨界斷裂大小時，對應的翼梁斷裂并且另一個翼梁此時由于來自斷裂的框架的力在另一框架中和在機身蒙皮中的重新分布而過載。在這些條件下，由其余框架經受的過載是約80％。這被稱為“力的整體重新分布”。在未斷裂的框架中的裂紋的傳播此時非常迅速，這解釋了為什么標示尺寸標準是損傷容限。

通常，因此尋找能對安全(自動防故障裝置)型金屬結構在它們的疲勞阻力-對應于損傷開始-以及在它們的損傷容限行為，換句話說是損傷傳播方面進行提高的裝置。

從US專利文獻US2010/0316857中還已知的是包含金屬加強層的多層復合材料。這種材料被打算用于例如通過螺釘或鉚釘引入力的區域或連接區域。因此其被限制于在這些特定的區域中開始的裂紋，通常為這些裂紋提供了保護裝置。

為了限制裂紋的傳播，傳統的方案在于增加尺寸和/或使連接梁的數量翻倍。這些方案是昂貴的并且增加了框架的重量。

發明內容

本發明的目的在于改善被強有力地加載的自動防故障裝置型部件的損傷容限行為并且尤其能實現顯著改善的疲勞阻力，同時獲得重量減輕。

為此，本發明提出形成復合混合結構，該結構的構造使得能夠兼具金屬的和復合材料的優點。

更具體地說，本發明的主題是安全梁，其包括至少一個結構部分或翼梁，所述結構部分或翼梁通過緊固裝置沿縱向方向被固定到支撐件。所述梁包括至少兩個翼梁，所述翼梁通過緊固裝置連接在一起；其中一個翼梁是金屬的并且裝備有穩定分隔件，而第二翼梁由復合材料制成。

這種混合方案使得能夠對于結構整體來說得益于金屬翼梁的分隔件的穩定性，并且能夠得益于另一結構翼梁的復合材料中不存在損傷傳播尤其是裂紋傳播。而且，由復合材料制成的翼梁的存在允許與全金屬方案相比重量減輕。

根據優選實施例：

-復合翼梁的纖維主要沿被預測的力的方向取向，使得這個翼梁展示出與金屬翼梁的剛性等同的剛性；

-所述翼梁都具有從“U”、“I”(也就是板)、“L”和“T”形中選擇的輪廓結構；

-第一金屬翼梁具有“U”輪廓而第二翼梁由碳纖維復合材料制成；

-翼梁具有同一的形狀，具有“U”輪廓并通過它們的腹板連接在一起；

-金屬翼梁的材料基于鋁或鈦合金。

本發明還涉及飛機機身的堅固框架。這個框架包括上面限定的帶有根據可適合于飛機機身輪廓的幾何形狀構造的結構翼梁的結構。

本發明的另一主題是飛機機身，其包括蒙皮，上面限定的至少一個框架壁固定到蒙皮。

附圖說明

參照附圖閱讀下面的詳細描述可易于理解本發明的其它方面和優點，附圖分別表示：