[發(fā)明專利]一種飛機(jī)貨艙地板下部結(jié)構(gòu)的吸能結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011247402.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112373672A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施萌;汪洋;李琪;吳志斌;高俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司;中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院
• 主分類號(hào): B64C1/18
• 分類號(hào): B64C1/18;B64C1/20;B64C1/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 易詠梅;蔡勇

本發(fā)明涉及一種飛機(jī)貨艙地板下部結(jié)構(gòu)的吸能結(jié)構(gòu)，該吸能結(jié)構(gòu)包括中空的管狀立柱，管狀立柱包括上端部以及沿其縱向延伸方向與上端部相對(duì)的下端部。所述管狀立柱包括平面狀部分和弧形部分。其中，平面狀部分被構(gòu)造成能夠在裝配時(shí)通過(guò)緊固件將上端部貼合固定在貨艙地板橫梁的腹板，將下端部貼合固定在機(jī)身框的腹板上，并且所述管狀立柱在上端部的連接強(qiáng)度大于在下端部的連接強(qiáng)度。本發(fā)明的吸能結(jié)構(gòu)吸能效果良好，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛機(jī)吸能結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種飛機(jī)貨艙地板下部結(jié)構(gòu)的吸能結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

適墜性，或者抗墜毀性能，是指飛行器結(jié)構(gòu)在墜落時(shí)保持乘員周?chē)Ｗo(hù)性殼體的完整性以及將施加在乘客身上的加速度最小化的能力。飛機(jī)適墜性的提升通常是以減小飛機(jī)的有效載荷為代價(jià)的，因此采用吸能性能好的輕質(zhì)材料和緩沖吸能結(jié)構(gòu)是飛機(jī)適墜性設(shè)計(jì)中平衡飛機(jī)有效載荷和適墜性的常用設(shè)計(jì)方法。

近年來(lái)，復(fù)合材料因其杰出的材料特性被大量應(yīng)用在飛機(jī)機(jī)身、翼面等重要部位。與金屬材料相比，飛機(jī)采用先進(jìn)的復(fù)合材料可以減輕重量、減少零件數(shù)量以及裝配工時(shí)來(lái)減少制造費(fèi)用，還可以提高抗墜毀能力。但復(fù)合材料很多都是彈脆性材料，塑性區(qū)段較短，這就大大增加了復(fù)合材料飛機(jī)的適墜性設(shè)計(jì)難度。

對(duì)于復(fù)合材料飛機(jī)而言，在不考慮起落架的情況下，貨艙地板下部支撐結(jié)構(gòu)所處的位置決定了它在墜撞時(shí)最有可能先與地面發(fā)生接觸。貨艙地板支撐立柱不僅可以支撐貨艙地板，也是貨艙下部結(jié)構(gòu)墜撞吸能的關(guān)鍵元件，因而其緩沖吸能能力就成為了機(jī)身結(jié)構(gòu)的適墜性設(shè)計(jì)中非常重要的一部分。

復(fù)合材料機(jī)身通常為C型復(fù)合材料立柱。這種類型的立柱具有制造和裝配簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，然而，該類型的立柱的壓潰失效方式不可控，無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的漸進(jìn)壓潰。此外，該類型的立柱在墜撞沖擊載荷下很容易出現(xiàn)歐拉失穩(wěn)斷裂，這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)吸能結(jié)構(gòu)的能量吸收能力有限。

為了提高吸能結(jié)構(gòu)的吸能能力，現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)計(jì)了各種吸能結(jié)構(gòu)。例如，文獻(xiàn)CN108860563A公開(kāi)了一種涉及一種飛機(jī)地板下抗墜撞吸能支柱。該吸能支柱由左右對(duì)稱的兩根復(fù)合材料管組成。每根復(fù)合材料管的一端通過(guò)關(guān)節(jié)軸承及支座連接飛機(jī)地板的橫梁，另一端通過(guò)關(guān)節(jié)軸承及接頭連接機(jī)身框。其中，復(fù)合材料管與機(jī)身框8的連接端套設(shè)內(nèi)翻連接帽。初始時(shí)兩根復(fù)合材料管分別與豎直方向呈一定角度。在發(fā)生墜撞的情況下，復(fù)合材料管由內(nèi)翻連接帽的翻轉(zhuǎn)曲面的作用下內(nèi)翻而實(shí)現(xiàn)緩沖作用。然而，對(duì)于該類型的吸能立柱，為了保證在墜撞情況下復(fù)合材料管不會(huì)穿過(guò)內(nèi)翻連接帽的翻轉(zhuǎn)曲面，翻轉(zhuǎn)曲面需要由抗剪切強(qiáng)度較高且厚度較大的材料制成。這會(huì)導(dǎo)致該內(nèi)翻連接帽的重量較重，同時(shí)，該類型的吸能結(jié)構(gòu)的連接結(jié)構(gòu)、裝配工藝相對(duì)復(fù)雜。

文獻(xiàn)US8376275B2公開(kāi)了一種貨艙地板下部吸能結(jié)構(gòu)。該吸能結(jié)構(gòu)使用了鋪層遞減的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料立柱來(lái)產(chǎn)生穩(wěn)定漸進(jìn)式的壓潰失效。然而，該文獻(xiàn)中的鋪層遞減的立柱結(jié)構(gòu)在沖擊載荷下，容易在鋪層變化的位置處產(chǎn)生斷裂，這會(huì)導(dǎo)致能量吸收能力大幅減弱。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)吸能結(jié)構(gòu)的上述現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的之一在于提供一種飛機(jī)貨艙地板下部結(jié)構(gòu)的吸能結(jié)構(gòu)，其具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、吸能效果好的特點(diǎn)。

該目的通過(guò)本發(fā)明以下形式的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，所述吸能結(jié)構(gòu)包括中空的管狀立柱，管狀立柱包括上端部以及沿其縱向延伸方向與上端部相對(duì)的下端部。所述管狀立柱包括沿周向彼此對(duì)接的平面狀部分和弧形部分。其中，平面狀部分被構(gòu)造成能夠在裝配時(shí)通過(guò)緊固件將上端部貼合固定在貨艙地板橫梁的腹板，將下端部貼合固定在機(jī)身框的腹板上，并且所述管狀立柱在上端部的附接強(qiáng)度大于在下端部的附接強(qiáng)度。

管狀立柱能夠通過(guò)自身的平面狀部分方便地固定在對(duì)應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)的腹板上，管狀立柱的連接結(jié)構(gòu)得以明顯被簡(jiǎn)化。管狀立柱的這種連接方式還可以有效減輕吸能結(jié)構(gòu)的整體重量。

管狀立柱在下端部的附接強(qiáng)度低于在上端部的附接強(qiáng)度，在飛機(jī)觸地后，管狀立柱的下端部的緊固件會(huì)首先發(fā)生剪切失效。管狀立柱的下端部始觸及機(jī)身框及壁板，保證立柱壓潰觸發(fā)可控。