[發明專利]一種飛機機身鈑金框結構及設計制造方法

在審

• 申請號: 202011107901.2
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN114386158A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 金安;蒿思哲
• 申請（專利權）人: 中航西飛民用飛機有限責任公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/20;G06F113/28;G06F119/14
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

一種飛機機身鈑金框結構及設計制造方法，該機身鈑金框為弧形結構，含有鈑金框腹板和鈑金框緣條，機身鈑金框的兩端與相鄰鈑金框對接，所述機身鈑金框含有多個不同厚度的載荷區域，每個載荷區域的載荷與該區域的厚度對應，對等厚度機身鈑金框結構按照不同載荷區域的平均厚度進行減厚度加工，形成變厚度機身鈑金框結構。

技術領域

本發明屬于飛機設計制造技術領域，具體適用于機身鈑金框結構的設計與制造方法研究。

背景技術

飛機機體結構中，鈑金框是最常見的骨架結構之一，特別針對桁架式布局的機身結構，縱向長桁與環向的鈑金框構成了機身的主要骨架結構。機身鈑金框可選擇全高度框和“剪切角片+浮框”兩種結構形式，無論哪種結構形式，鈑金框通常采用鋁合金薄板經鈑金工藝，彈性模成形，緣條采用壓彎后滾彎或拉彎成形，成型后的鈑金框緣條和框腹板厚度處處相等。

鈑金框主要用來維持機身的外形，縮短桁條的長度，防止機身結構總體失穩。鈑金框上的載荷一般比較小，而且常常彼此保持平衡。以往鈑金框的減重，有整體減薄和在框腹板開彎邊減輕孔兩種方式。整體減薄方法，是在滿足鈑金框緣條、腹板最低強度要求前提下，選擇強度最嚴重位置對應需求結構厚度值作為選材最小厚度參考值，在現有材料中選擇不小于該參考厚度且盡可能選擇較薄規格的板材實現整體減重。該方法缺點是在載荷較小的區域，框腹板和緣條依然要保持與其他載荷較大區域的框腹板和緣條厚度相同，造成結構冗余重量增加。在鈑金框腹板上開彎邊減輕孔的方法，通常是在高度較大的全高度鈑金框或是在大型飛機上框高度較大時采用，對于常見中、小型飛機，小高度鈑金框腹板開彎邊減輕孔的方法不適用。

采用以往對鈑金框的設計方法，結構冗余重量依然存在，不是最輕結構，而且減重方法的使用對象上有其局限性，因此需要一種新的鈑金框結構設計方法，減重效果明顯、強度足夠且能普遍適用于各型飛機機身鈑金框結構的設計。

發明內容

本發明的目的在于提供一種飛機機身鈑金框結構及設計制造方法，能夠充分減輕鈑金框結構重量、提高結構效率，在滿足強度要求前提下使得鈑金框重量最小的設計制造方法，解決鈑金框冗余重量可減，并且設計方法對各型鈑金框普遍適用性的問題。本發明的目的通過如下技術方案實現：

一種飛機機身鈑金框結構，該機身鈑金框為弧形結構，含有鈑金框腹板和鈑金框緣條，機身鈑金框的兩端與相鄰鈑金框對接，其特征在于，所述機身鈑金框含有多個不同厚度的載荷區域，每個載荷區域的載荷與該區域的厚度對應。

本申請還提出一種如上述飛機機身鈑金框結構的設計方法，其特征在于包含以下內容：1)對機身鈑金框結構進行載荷分析，并根據載荷分析結果，將機身鈑金框劃分成多個不同的承載區域；2)根據每個承載區域的強度需求，計算該承載區域的平均厚度作為鈑金框的結構參數形成機身鈑金框的設計數模。

同時，本申請還公開一種上述的飛機機身鈑金框結構的制造方法，其特征在于包含以下內容：1)選用厚度大于機身鈑金框最大載荷區域對應厚度規格的金屬薄板，加工成等厚度機身鈑金框結構；2)對等厚度機身鈑金框結構進行載荷分析，并根據載荷分析結果，將機身鈑金框劃分成多個不同的載荷區域；3)根據每個載荷區域的載荷需求計算該載荷區域的平均厚度；4)對等厚度機身鈑金框結構按照不同載荷區域的平均厚度進行減厚度加工，形成變厚度機身鈑金框結構。

上述飛機機身鈑金框結構的另一種制造方法，其特征在于包含以下內容：1)選用厚度大于機身鈑金框最大載荷區域對應厚度規格的金屬薄板，2)按照不同厚度的載荷區域對金屬薄板進行減厚度加工，形成不同厚度區域的金屬薄板，3)將不同厚度的金屬薄板進行板彎形成機身鈑金框結構。