一种地板横梁结构的制作方法

1.本发明属于飞机结构的机身结构领域,并且具体地涉及一种民用飞机气密地板与端框连接处的带角盒的地板横梁结构。


背景技术：

2.在民用飞机中，机身结构通常包括隔框和地板结构，隔框和地板结构是机身结构的重要组成部分，其为飞机客舱提供气密与维形。一般而言，地板结构的气密板不直接安装至端框，因为会产生疲劳问题和气密性问题。为此，地板结构通常还包括横梁和纵梁。横梁两端一般固定于机身的隔框，纵梁搭接在横梁上，气密板安装在纵、横梁组成的支撑结构上。此外，飞机还包括立柱，这些立柱沿垂直方向为端框结构提供支撑。
3.目前，在飞机的主起舱后部，水平气密地板与垂直气密端框的连接角部在气密载荷作用下由于协调变形会产生疲劳问题。因此，实际设计中，在气密地板与端框连接处布置了地板横梁结构，用以承受气密地板和气密端框所传递的气密载荷，并提供密封的作用。常规的横梁的截面形状包括c形、工字形等。这些类型的横截面保证了地板横梁能够承受气密地板与气密端框之间的气密载荷与其余载荷。
4.由于地板横梁与相邻结构(即地板纵梁与端框立柱)的刚度不匹配，导致在相邻结构变形所造成的强迫位移作用下，往往地板横梁在l或t型部位的三角区域(结构设计领域也称为r区)处的应力非常高，即使更换为疲劳性能更好的材料，也无法解决该处疲劳问题。
5.目前，部分机型通过增加重量和成本、降低工艺性和维修性的方式来解决该问题，对地板纵梁与端框立柱采用了整体机加工的形式。但这种方式仍然不可避免地有着较高的加工成本，并且不便于维修。
6.因此，目前期望有一种横梁结构，能够以较低的加工成本来方便地提高地板横梁局部刚度。


技术实现要素：

7.为了解决在气密地板与气密端框的连接部处的地板横梁结构容易发生疲劳问题且不便于维修的缺点，本发明设计了一种采用型材构件与钣弯件组合而成的地板横梁结构。在立柱与地板纵梁转角处安装机加角盒结构，提高地板横梁局部刚度，降低地板横梁r区应力。此外，这种横梁结构加工成本低，装配工艺性好，维修性能好。
8.具体地，这种地板横梁结构定位在飞机的气密地板与气密端框的连接部处，并且包括：第一型材构件和第二型材构件，这两种构件分别构造成抵接气密地板的纵梁与气密端框的立柱；连接角材构件，其具有内侧和外侧，外侧固定地接合第一型材构件和第二型材构件；以及多个角盒，这些角盒固定地安装在连接角材构件的内侧中。
9.优选地，第一型材构件和/或第二型材构件具有翻边，以承受气密地板和气密端框所传递的气密载荷。
10.优选地，第一型材构件和第二型材构件具有相同的结构。
11.在本发明的实施例中，连接角材构件是l型连接角材。
12.进一步地，连接角材构件在气密地板与气密端框之间进行密封。
13.优选地，角盒的数量与气密地板的纵梁的数量相匹配，以在地板横梁结构与纵梁抵接的各个区段处提供局部支撑，改善局部刚度。
14.在本发明的实施例中，角盒通过螺接来相对于连接角材构件固定。
15.优选地，连接角材构件由钛合金材料制成。
16.本发明还提供了一种在气密地板与气密端框的连接部处安装上述地板横梁结构的方法，包括如下步骤：将气密端框与气密端框立柱连接，以形成整体组件结构；定位气密地板、气密端框以及地板纵梁，然后定位第一型材构件和连接角材构件，并临时连接第一型材构件和连接角材构件；根据第一型材构件和连接角材构件的装配情况，对第二型材构件的位置进行调整并且进行紧固；在角盒所要连接的位置处留铆；以及将角盒相对于第一型材构件、第二型材构件和连接角材构件固定。
17.所描述的地板横梁结构的额外特征和优点将在下文的详细描述中陈述，并且通过下文对于本领域技术人员显然或者从通过实践本文所描述的实施例而被本领域技术人员认识到，这些描述包括下文的详细描述以及附图。
附图说明
18.参考以上目的，本发明的技术特征在下面的权利要求中清楚地描述，并且其优点从以下参照附图的详细描述中显而易见，附图以示例方式示出了本发明的优选实施例，而不限制本发明构思的范围。
19.图1示出了根据本发明的一种实施例的地板横梁结构的周边连接的等轴视图；
20.图2示出了根据本发明的一种实施例的地板横梁结构周边连接的主视图；
21.图3示出了根据本发明的一种实施例的地板横梁结构周边连接的局部视图；
22.图4示出了根据本发明的一种实施例的地板横梁结构的一部分的等轴视图；
23.图5示出了根据本发明的一种实施例的地板横梁结构的一部分的分解图；以及
24.图6示出了根据本发明的一种实施例的地板横梁结构的一部分的侧视图。
25.附图标记
26.1地板横梁结构
27.2气密地板
28.3气密端框
29.4立柱
30.5地板纵梁
31.11第一型材构件
32.12第二型材构件
33.13连接角材构件
34.14角盒
35.111、121翻边
36.141立筋
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，但并不作为对本发明做任何限制的依据。
38.在本文中使用的方位术语“水平”、“垂直”等是根据正视飞机时的各部件或元件的位置来进行描述的。
39.在本文中使用的术语“外侧”是指物件的突出的一侧，并且“内侧”是指凹入的一侧。
40.应当理解的是，本文中的“第一”和“第二”可以进行互换而不影响对实施例的描述。
41.图1-3示出了根据本发明的一种实施例的用于民用飞机的地板横梁结构1的大致位置，图4-6示出了该实施例的地板横梁结构1的具体构造(为简单起见只显示了地板横梁结构1的一部分)。地板横梁结构1安装在民用飞机的气密地板2与气密端框3的连接部处，与气密端框3的立柱4以及地板纵梁5抵接，气密端框3与立柱4一体地形成。本实施例中的地板横梁结构除加强角盒14(将在下文描述)以外，采用型材件与钣弯件组合而成，整体重量较小，毛料尺寸小，加工成本低，并且装配工艺性好，即在装配过程中便于调整安装位置。地板横梁结构1由以下部分组成：第一型材构件11、第二型材构件12、连接角材构件13以及多个角盒14。下文将详细描述这些构件。
42.如图所示，第一型材构件11和第二型材构件12定位成彼此垂直，以分别抵接气密端框3的立柱4与地板纵梁5。具体地，第一型材构件11和第二型材构件12是l形截面的角材构件，其分别具有翻边111和121，l形截面使得第一型材构件11和第二型材构件12提高了承受气密地板2和气密端框3所传递的气密载荷的能力。应当理解的是，能够承受气密地板2和气密端框3所传递的气密载荷的其它形状的其它形状的截面也是可行的。还应当理解的是，在本实施例中，第一型材构件11和第二型材构件12优选地具有相同的结构，但在其它实施例中，第一型材构件11和第二型材构件12可以根据实际需求而具有不同的结构。
43.如图所示，地板横梁结构1包括优选地采用疲劳性能更好的钛合金材料形成的连接角材构件13，该连接角材构件13具有内侧和外侧，并且连接角材构件13的外侧固定地接合第一型材构件11和第二型材构件12，以传递第一型材构件11和第二型材构件12之间的载荷。进一步地，连接角材构件13相对于气密地板2与气密端框3之间的间隙起到密封作用，从而提高协调变形能力。在本发明中，连接角材构件13是l形密封连接角材，从图6中可以看到其两条“边”分别固定地接合第一型材构件11和第二型材构件12。
44.如图所示，地板横梁结构1还包括角盒14，角盒14为具有立筋141的三角形刚性构件，这些角盒14固定地安装在连接角材构件13的内侧中，以提高地板横梁结构1的局部刚度，还降低了强迫位移量，从而降低了气密地板2与气密端框3的协调变形而造成的连接角材构件13在r区处的高应力，提高了地板横梁结构1本身的疲劳品质。
45.角盒14采用机加工的方式形成，从而能够较好地与相邻钣金结构贴合，以实现更好的装配工艺性。可以根据钣金零件实际成形后的外形对机加角盒14进行修形。由于地板纵梁5与气密端框立柱4刚度较大，而连接角材构件13的刚度通常较小，因此在无加强角盒14的情况下，连接角材构件13两侧变形量完全与所连接的地板纵梁与气密端框立柱相等，对l形连接角材进行加厚，r区应力反而更大，更换多种材料进行计算发现r区应力与弹性模
量e成正比。同样地，在设计角盒14时发现角盒14的本体刚度不能过大，否则可能会造成加强角盒14的立筋141与底边处r区应力过大，产生新的疲劳问题。因此，本发明的角盒14采用带翻边立筋结构，一定程度降低了强迫位移量，保证加强角盒疲劳敏感部位应力合理，满足疲劳寿命要求。
46.优选地，角盒4的数量与纵梁5数量匹配，以在地板横梁结构1与纵梁5抵接的各个区段处提供局部加强。这种加强角盒14采用独立的定位与安装方式，对于未采用角盒14的在役飞机，如果连接角材构件13(例如，本实施例中的l形密封连接角材)在r区处出现裂纹，可以在去除裂纹后，保证其它结构形式不变的情况下，直接借用紧固件在裂纹区域处安装加强角盒14以进行维修，这样可以大大降低航线上的维修成本。
47.本发明还提供了一种民用飞机气密地板与气密端框的连接部处安装带角盒的地板横梁结构的方法，包括如下步骤：
48.在组件装配阶段，将气密端框3与气密端框立柱4连接，以形成整体组件结构；在部段装配阶段，利用工装完成气密地板2、气密端框3以及地板纵梁5的定位，然后根据工装定位第一型材构件11、连接角材构件13，并利用临时紧固件连接第一型材构件11和连接角材构件13；根据第一型材构件11和连接角材构件13的装配情况，对第二型材构件12的位置进行调整并且利用相关紧固件进行紧固；在角盒14所要连接的位置处留铆；以及将角盒14与其余结构(包括第一型材构件11、第二型材构件12和连接角材构件13)铆接。应当理解，角盒14也可以采用其它方式相对于连接角材构件13固定。
49.本发明的民用飞机气密地板与端框的连接部处的带角盒的地板横梁结构有益效果是，采用了组合横梁结构，加工成本低，装配工艺性好，维修性能好；角盒结构提高了地板横梁局部刚度，提高了气密地板与气密端框连接处的疲劳品质；并且在役飞机改装与修理可以直接借用原来紧固件，大大降低了维修成本。
50.虽然以上结合了较佳实施例对本发明的结构和安装方法进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以对本发明进行修改和变型，这些修改和变型都将落在本技术所附权利要求书所限定的范围之内。

技术特征：
1.一种地板横梁结构，所述地板横梁结构定位在飞机的气密地板与气密端框的连接部处，所述地板横梁结构包括：第一型材构件和第二型材构件，所述第一型材构件和所述第二型材构件分别构造成抵接所述气密地板的纵梁与所述气密端框的立柱；连接角材构件，所述连接角材构件具有内侧和外侧，所述外侧固定地接合所述第一型材构件和所述第二型材构件；以及多个角盒，所述角盒固定地安装在所述连接角材构件的内侧中。2.如权利要求1所述的地板横梁结构，其特征在于，所述第一型材构件和/或所述第二型材构件具有翻边。3.如权利要求1所述的地板横梁结构，其特征在于所述第一型材构件和所述第二型材构件具有相同的结构。4.如权利要求1所述的地板横梁结构，其特征在于，所述连接角材构件是l型连接角材。5.如权利要求4所述的地板横梁结构，其特征在于，所述连接角材构件在所述气密地板与所述气密端框之间进行密封。6.如权利要求1所述的地板横梁结构，其特征在于，所述角盒的数量与所述气密地板的纵梁的数量相匹配。7.如权利要求1所述的地板横梁结构，其特征在于，所述角盒通过螺接来相对于所述连接角材构件固定。8.如权利要求1所述的地板横梁结构，其特征在于，所述连接角材构件由钛合金材料制成。9.一种在气密地板与气密端框的连接部处安装如权利要求1至8中任一项所述的地板横梁结构的方法，包括如下步骤：将气密端框与气密端框立柱连接，以形成整体传力组件结构；定位气密地板、所述气密端框以及地板纵梁，然后定位第一型材构件和连接角材构件，并临时连接所述第一型材构件和所述连接角材构件；根据所述第一型材构件和所述连接角材构件的装配情况，对第二型材构件的位置进行调整并且进行紧固；在角盒所要连接的位置处留铆；以及将所述角盒相对于第一型材构件、所述第二型材构件和所述连接角材构件固定。

技术总结
一种地板横梁结构定位在飞机的气密地板与气密端框的连接部处，该地板横梁结构包括第一型材构件和第二型材构件，其构造成的结构抵接气密地板的纵梁与气密端框的立柱；连接角材构件，该连接角材构件具有内侧和外侧，外侧固定地接合第一型材构件和第二型材构件；以及多个角盒，这些角盒固定地安装在连接角材构件的内侧中。内侧中。内侧中。


技术研发人员：翟城城 赵鑫 周佑光 郝新超 胡杰 胡贤龙
受保护的技术使用者：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院
技术研发日：2023.01.16
技术公布日：2023/6/28