[發明專利]結構部件以及生產結構部件的方法

在審

• 申請號: 201510843205.0
• 申請日: 2015-11-05
• 公開（公告）號: CN105584618A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 梅米什·蒂爾亞基;邁克爾·索爾
• 申請（專利權）人: 空中客車運營有限公司
• 主分類號: B64C1/06
• 分類號: B64C1/06;B64C1/12;B64C3/18;B64C3/26;B64F5/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強;嚴星鐵

技術領域

本發明涉及用于飛行器或航天器的結構部件，以及生產這類型結構部件的 方法。

背景技術

雖然適用于任意類型的飛行器或航天器等等，本發明和其以之為基礎的問 題將參考商用飛行器的機身外殼更詳細地說明。

現代飛機的機身外殼由加固元件的剛性構架組成，該構架由金屬或復合表 皮覆蓋。該構架通常包括根據機身橫截面形狀向圓周方向彎曲的一系列框架以 及多個連接到框架上的縱向桁條。典型的機身外殼在縱向方向上分成所謂的框 架臺，其每一個都包括一個框架，該框架由多個框架節段建成。通常4到8 個這樣的框架節段在圓周方向上耦合在一起形成一個框架。雖然存在具有不同 橫截面形狀的多種類型的框架，但是通常這些框架由金屬板通過輥軋成形工序 形成。

文件DE102006040298B4公開了輕型結構部件，尤其是用于飛行器的輕型 結構部件，其具有表皮板和布置在其上的加固元件。該加固元件包括兩個實質 上平行的實心網狀元件，其每一個都在各自的腳部附接到表皮板，并在各自的 頭部通過多個連接元件彼此連接，該連接元件從一個網狀元件延伸到另一網狀 元件，使得在連接元件之間留下開口。如果用作桁條或框架，則加固元件的這 種具有兩個實心網狀元件和屋頂狀框架的特定構型相對于同樣橫截面的封閉 加固元件節省了重量。此外，兩個網狀元件之間的空間可用作多種用途，例如 用于電纜布線。

發明內容

本發明的一個目的在于以成本節約的方式降低通用結構部件的重量，同時 保持該部件的足夠的剛度。

該目的由用于加固飛行器或航天器的機身的結構部件實現。該結構部件一 體形成，并被分段成面狀加固部分。因此，至少一個加固部分形成為剛性網格 部分，且至少一個加固部分形成為實心部分。

此外，該目的由形成用于加固飛行器或航天器的機身的結構部件的方法實 現。該方法包括使用借助計算機的系統，以根據與結構部件的幾何構型相對應 的數據操作。該方法進一步包括通過借助計算機的系統來預定結構部件的預期 應力載荷。該方法進一步包括一體形成該結構部件，并因此將該結構部件分段 成面狀加固部分。因此，至少一個加固部分形成為剛性網格部分，至少一個加 固部分形成為實心部分，并且該至少一個網格部分和該至少一個實心部分被布 置并形成為對于結構部件的預定應力載荷來優化結構部件的勁度。

本發明的一個目的是形成一種結構部件，其在一定程度上以開放的、網格 狀結構為特征。該結構部件可包括一個或多個實心部分以及一個或多個輕型網 格狀部分。因此，根據本發明，術語“網格”指具有多個開口的面狀結構，該 開口覆蓋了面狀結構的顯著部分，使得面狀結構保持一定的剛度。在本發明的 意義上，術語“網格”還包括柵格、柵欄、面狀晶格結構等等。

網格部分的構型和形式可根據結構部件特定區域內的預期載荷分布優化。 因此，本發明具有的優點是，僅有結構部件的載荷影響區域或高應力部分需要 以實心形式形成。另一方面，在低載荷影響區域，結構部件可以設置有輕型網 格。例如，金屬網格比金屬板輕得多，但具有一定的剛度特征。原則上，根據 應用，結構部件可幾乎整體由網格狀結構制成。當用在飛行器上時，這樣的結 構部件可以節省重量和燃料，并因此能夠幫助降低成本。

使用現代的計算方法，例如拓撲優化，可以預定結構部件的預期應力載荷， 并且其結果可用于優化實心部分和網格部分的構型，從而達到勁度和重量的最 優平衡。

可以在從屬權利要求中得出本發明的優選實施方式和改進。

根據結構部件的實施方式，多個實心部分彼此連接以形成加固構架。通過 連接多個實心部分，可以提升結構部件的勁度。例如，結構部件可由網格狀結 構形成，網格狀結構被實心構架或框架結構橫穿和/或環繞。加固框架可形成 為結構部件的支撐部，使得該結構部件主要由實心部分的底層框架來穩定。因 此，網格部分可以形成為極輕的構型。

根據結構部件的另外的實施方式，加固構架的多個實心部分環繞多個網格 部分。因此通過圍繞“緊密的”網格部分的、實心部分的“粗網格的”構架來 建立結構部件。這里，網格保持了構架的勁度。