机翼连接装置、飞行器和机翼连接方法与流程

1.本发明涉及一种机翼连接装置。另外，本发明还涉及包括这种机翼连接装置的飞行器，并且涉及一种机翼连接方法。


背景技术：

2.民用飞机的翼身连接(或对接)结构是将外翼气动载荷传递到机身的重要结构。该连接结构承受的载荷大，结构复杂，是整个飞机的关键部位之一。其中，外翼与中央翼之间的连接结构设计是飞机设计的重要环节之一，对于不同的连接方式，其传力方式的不同对飞机的使用寿命、装配工艺等都会产生重大影响。尤其是外翼(特别是其翼梁)到机身中央翼的后梁的连接部位，因为该部位传递了主要升力。
3.图1是现有技术的机翼连接装置的第一示例结构的示意图。在该机翼连接装置中，飞机的外翼后梁201和中央翼后梁301与1号肋后三叉接头10套合式连接，梁腹板和三叉接头10的侧边搭接在一起。另外，两个柔性连接件101与后三叉接头10背靠背连接形成十字形结构，柔性连接件101与后撑板连接。该机翼连接装置无后梁框。对于这种机翼连接装置，由于在连接结构处没有后梁框，区域受载变形大，柔性件分担由外翼后梁201传递的升力载荷不明显，使得后撑板斜向传载(连接1号肋下对接带板)，结构效率不高，结构庞大。
4.图2是现有技术的机翼连接装置的第二示例结构的示意图。在该机翼连接装置中，飞机的外翼后梁201和中央翼后梁301与1号肋后十字接头101连接，梁腹板202和十字接头101在外翼侧对接，在中央翼侧搭接；十字接头101的后侧边与后撑板20连接；后梁框302搭接在梁腹板外侧，主要展向传载由角盒102和梁腹板对夹十字接头101实现。对于这种机翼连接装置，必须考虑十字接头101的根部的疲劳失效问题，因此，十字接头101的根部逐渐增厚明显，减低了结构效率。
5.图3是现有技术的机翼连接装置的第三示例结构的示意图。在该机翼连接装置中，飞机的外翼后梁201和中央翼后梁301与1号肋后三叉接头10套合式连接，梁腹板和三叉接头10侧边搭接在一起；后梁框302在翼身对接部位是叉形(即端部开口)，无明显后撑板。对于这种机翼连接装置，在对接区域处的夹层较多(即存在多层的连接结构)，影响结构效率。另外，由于后梁框302的端部开叉，存在潜在的疲劳失效问题，降低了飞行器的安全性。
6.因此，迫切需要优化机翼连接装置的结构，以便提供一种改进的机翼连接装置，该机翼连接装置能够克服现有技术中存在的一个或多个缺点。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种机翼连接装置，该装置结构紧凑，力传递作用比较充分，提高了结构效率，简化了装配，并且避免了潜在的疲劳失效问题，提高了连接的可靠性并且改善了飞行器的安全性。
8.根据本发明的一个方面，提出了一种机翼连接装置，该机翼连接装置用于将外翼连接到中央翼，并且可以包括：
9.三叉接头，该三叉接头包括第一接头、第二接头和第三接头，其中，第一接头固定到中央翼的中央翼后梁，第二接头固定到外翼的外翼后梁，而第三接头固定到外翼的对接肋腹板；以及
10.后撑板，后撑板固定到中央翼的后梁框。
11.这样，通过将后撑板固定到中央翼的后梁框，能够分散来自外翼的载荷，使得应力水平下降，结构效率得到了提高，并且减小了连接结构的变形。例如，后撑板分散了向上的载荷，将载荷分散到支承后撑板的机身框，并借助机身框传递到机身。
12.根据本发明的上述方面，较佳地，后梁框的端部还可以包括上部部分和下部部分，上部部分的厚度和宽度大于下部部分，并且上部部分分别与中央翼后梁和第一接头直接连接，而下部部分借助第一连接带板与中央翼后梁和第一接头连接。
13.这样，通过使后梁框贴合三叉接头和中央翼后梁，后梁框的上部部分可以起到连接带板的作用，而下部部分可以压住第一连接带板。这样，使得进一步简化了该连接结构的受力情况，并能够起到密封的作用。另外，由于该连接结构处的上部部分受压而下部部分受拉，这种布置能够更好地适应这种受力的不平衡性，降低了应力集中，提高了结构可靠性。
14.根据本发明的上述方面，较佳地，后梁框的下部部分可以是不分叉的结构，以便降低后梁框的下部部分疲劳失效的风险。
15.根据本发明的上述方面，为了进一步适应该连接结构处的受力的不平衡性、改善与周围部件的连接并提高密封性能，并且避免潜在的疲劳失效问题，较佳地，后梁框的下部部分的厚度可以朝向末端渐缩，而下部部分的宽度减小，并且进一步较佳地，第一连接带板可以包括交叉布置的两块连接带板。
16.根据本发明的上述方面，为了更好地与连接带板进行配合，并且避免潜在的疲劳失效问题，较佳地，后梁框的下部部分的宽度呈阶梯形或者三角形减小。
17.根据本发明的上述方面，较佳地，第二接头与外翼的外翼后梁借助第二连接带板对接连接。由于外翼与中央翼之间的对接精度要求较高，为了降低安装复杂度，借助连接带板进行对接连接。这样，在存在加工或安装误差时，可以通过调节对接带板来调整，从而简化对接连接的调节操作。
18.根据本发明的上述方面，较佳地，第三接头与外翼的对接肋腹板可以搭接连接。这是因为在该方向上的对接精度要求相对较低，这种搭接连接可以减少重量，承载力比较大，并且能够减少传力的复杂性。
19.根据本发明的上述方面，较佳地，后梁框的端部可以为一侧带加强筋的板状结构。通过加强筋来确保载荷传递能力，而不会显著增加其重量。
20.根据本发明的上述方面，较佳地，后撑板与后梁框侧边可以直接搭接连接。同样地，这样一方面可以减少搭接结构的重量，并且这种直接搭接连接的承载力比较大，减少传力的复杂性，从而有效分散外翼传递的集中载荷。
21.根据本发明的另一方面，提出了一种飞行器，该飞行器可以包括根据以上方面所述的机翼连接装置。
22.根据本发明的又一方面，提出了一种机翼连接方法，该机翼连接方法用于将外翼连接到中央翼，并且可以包括以下步骤：
23.提供三叉接头，三叉接头包括第一接头、第二接头和第三接头；
24.将第一接头固定到中央翼的中央翼后梁
25.将第二接头固定到外翼的外翼后梁；
26.将第三接头固定到外翼的对接肋腹板；以及
27.提供后撑板，并且将后撑板固定到中央翼的后梁框，例如固定到后梁框的端部的测边。
28.根据本发明的机翼连接装置在先进性、经济性、可靠性和实用性方面具有非常好的平衡，尤其可避免局部外翼传递的载荷过于集中而引起应力集中，并有效解决了连接结构多夹层的问题，减少了连接区的堆料，有利于提高结构效率和装配效率。另外，根据本发明的机身框端部结构还可以避免潜在的疲劳失效问题。
29.由此，通过本发明的机翼连接装置能够满足使用要求，克服了现有技术的缺点并且实现了预定的目的。
附图说明
30.为了进一步清楚地描述根据本发明的机翼连接装置，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，在附图中：
31.图1是现有技术的机翼连接装置的第一示例结构的示意图；
32.图2是现有技术的机翼连接装置的第二示例结构的示意图；
33.图3是现有技术的机翼连接装置的第三示例结构的示意图；
34.图4是根据本发明的非限制性实施例的机翼连接装置的结构示意图；
35.图5是根据本发明的非限制性实施例的机翼连接装置的一部分的示意性立体图；
36.图6是从另一个角度观察的图5中所示的根据本发明的机翼连接装置的示意图；
37.图7是根据本发明的非限制性实施例的机翼连接装置的一部分的另一示意性立体图；
38.图8是从另一个角度观察的图7中所示的根据本发明的机翼连接装置的示意图；
39.图9是根据本发明的非限制性实施例的机翼连接装置的一部分的示意性立体图；
40.图10是根据本发明的非限制性实施例的机翼连接装置的后梁框的第一示例的示意性立体图；以及
41.图11是根据本发明的非限制性实施例的机翼连接装置的后梁框的第二示例的示意性立体图。
42.上述附图仅仅是示意性的，未严格按照比例绘制。
43.图中的附图标记在附图和实施例中的列表：
44.100-机翼连接装置，包括：
45.10-三叉接头，包括：
46.11-第一接头；
47.12-第二接头；
48.13-第三接头；
49.20-后撑板；
50.30-第一连接带板；
51.40-第二连接带板；
52.101-柔性连接件；
53.102-角盒；
54.200-外翼，包括：
55.201-外翼后梁；
56.202-对接肋腹板；
57.300-中央翼，包括：
58.301-中央翼后梁；
59.302-后梁框，包括：
60.302a-侧边；
61.302b-上部部分；
62.302c-下部部分。
具体实施方式
63.应当理解，除非明确地指出相反，否则本发明可以采用各种替代的取向和步骤顺序。还应当理解，附图中所示及说明书中描述的具体装置仅是本文公开和限定的发明构思的示例性实施例。因而，除非另有明确的声明，否则所公开的各种实施例涉及的具体取向、方向或其它物理特征不应被视为限制。
64.飞机在飞行时，一般来说外翼的上壁板受压，下壁板受拉。左右外翼下壁板的拉力通过对接肋下缘条传递到肋腹板和中央翼下壁板。在中央翼下壁板上，左右外翼传来的拉力相互平衡。外翼扭矩使得下壁板根部产生剪切力，通过对接肋下缘条传递到中央翼下壁板，并由机身龙骨梁平衡。
65.飞机落地时，没有载客的负重，外翼下壁板靠近对接肋处所受拉力也相对较小。因此在飞机使用周期内，外翼和中央翼下壁板承受周期性的载荷。机翼连接装置的设计必须考虑结构疲劳因素。
66.另外，如在本技术的背景技术部分中结合图1-3所述的，现有技术的机翼连接装置存在若干问题。本技术的申请人在研究分析了多种参考机型的相关机翼与机身连接结构后，并结合了目前国内的材料和工艺水平，提出了一种新型的机翼机身连接结构，并在国产某机型中加以运用，并且经实际飞行验证后，具有良好的效果。
67.该对接结构在先进性，经济性，可靠性，和实用性上有非常好的平衡；尤其可避免局部外翼传递的载荷过于集中而引起应力集中，并有效解决了连接结构多夹层的问题，减少了连接区的堆料，有利于提高结构效率和装配效率；新型的机身框端部结构可避免潜在的疲劳问题。该机翼连接装置，在民用飞机领域具有广泛的运用前景。
68.图4是根据本发明的非限制性实施例的机翼连接装置100的结构示意图。
69.如图所示并且根据非限制性实施例，机翼连接装置100可以用于将外翼200连接到中央翼300，并且主要可以包括三叉接头10和后撑板20与外翼200和中央翼300之间的连接结构。
70.应当注意，在本技术中，机翼连接装置100主要用于后梁位置处的连接，即用于将中央翼后梁301与外翼后梁201连接在一起的连接装置或连接布置。
71.图5是根据本发明的非限制性实施例的机翼连接装置100的一部分的示意性立体
图。
72.同时参照图4和图5可以看出，三叉接头10可以包括第一接头11、第二接头12和第三接头13。这种三叉接头10的结构形式本身是本领域已知的，然而重要的是三叉接头10及后撑板20与相配合的部件之间的连接关系或布置关系，这对于机翼连接装置100的具体结构以及力的传递和分配是重要的，也是本发明的机翼连接装置100对现有技术作出贡献的关键点之一。
73.根据本发明，三叉接头10的第一接头11固定到中央翼300的中央翼后梁301，第二接头12固定到外翼200的外翼后梁201，而第三接头13固定到外翼200的对接肋腹板202。
74.如图4中示意性示出的，第一接头11与中央翼300的中央翼后梁301之间的连接可以是对接连接的形式。第二接头12与外翼200的外翼后梁201可以借助连接带板(例如图示的第二连接带板40)对接连接。第三接头13与外翼200的对接肋腹板202之间的连接形式可以是搭接连接。
75.虽然附图中未示出，但是如本领域中已知的，在各部件的相应对接部分和搭接部分上都布置有相应的开口，例如一排或多排开口，以借助紧固件(例如铆钉或者螺纹紧固件等)将它们连接在一起，以实现相应的对接连接或搭接连接。
76.另外，本领域技术人员可以根据外翼200和中央翼300之间的对接界面的位置、部件的材料、工艺要求和部件的具体形状等调节相应的连接形式和紧固件布置方式，而不偏离本技术的范围。例如，第一接头11与中央翼300的中央翼后梁301之间的连接可以替代地是搭接连接的形式。
77.继续参照图4，后撑板20可以固定到中央翼300的后梁框302，例如固定到后梁框302的端部的侧边302a。
78.通常，飞机的后撑板20可以固定到多个机身框(附图中未示出，但在本领域中是已知的)，例如3-4个机身框，具体取决于具体的飞机构造。这样，通过将中央翼300的后梁框302固定到后撑板20，后撑板20可以分散来自外翼200的载荷，例如后撑板20可以将该载荷分散为向上的载荷，并且分散到机身框，进而作为斜向上的力传递到机身，使得在连接结构处的应力水平下降。通过本发明的机翼连接装置100，后梁框302可以不用如现有技术中的结构那样设计的特别强，从而降低了结构复杂性，并且简化了受力情况。
79.图6是从另一个角度观察的图5中所示的根据本发明的机翼连接装置100的示意图。如图所示，后梁框302的端部为一侧带加强筋的板状结构。后梁框302的端部(即图示的一个下端部)还包括上部部分302b和下部部分302c。
80.在该示例中，后梁框302的端部的上部部分302b的厚度和宽度大于下部部分302c，并且上部部分302b分别与中央翼后梁301和第一接头11直接连接，而下部部分302c借助第一连接带板30与中央翼后梁301和第一接头11连接。
81.这样，后梁框302的端部为加筋板状结构，同时贴合三叉接头10的侧边、中央翼梁腹板，起到对接带板的作用。另外，后梁框302的端部在对接区下部保留少量结构用以压住对接带板，例如压住第一连接带板30，可以起到密封的作用。
82.图7是根据本发明的非限制性实施例的机翼连接装置100的一部分的另一示意性立体图；而图8是从另一个角度观察的图7中所示的根据本发明的机翼连接装置100的示意图。
83.图7和8示出了后梁框302的端部的上部部分302b和下部部分302c以及第一连接带板30的细节。特别是从图7中可以看出，第一连接带板30包括交叉布置的两块连接带板，从而与周围的结构实现更好的对接连接，并改善密封性能。
84.另外，图7和8中还示出了角盒102，如图所示，角盒102与后梁框302的上部部分302b并行布置，并且将三叉接头10的第一接头11夹在它们之间。
85.图9是根据本发明的非限制性实施例的机翼连接装置100的一部分的示意性立体图。
86.在图9中，仅示出了后撑板20和后梁框302以及它们之间的连接关系，其中，图9中的后梁框302带有阶梯状渐缩的端部，即宽度阶梯状地减小，并且厚度相应地减小。换言之，后梁框302的端部不开叉，并削窄。
87.应当理解，虽然附图中未详细示出，但是如上所述，在后撑板20和后梁框302的相应对接部分和搭接部分上都布置有相应的开口，例如一排或多排开口，以借助紧固件(例如铆钉或者螺纹紧固件等)将它们连接在一起，以实现相应的对接连接或搭接连接。
88.图10是根据本发明的非限制性实施例的机翼连接装置100的后梁框302的第一示例的示意性立体图；而图11是根据本发明的非限制性实施例的机翼连接装置100的后梁框302的第二示例的示意性立体图。
89.在图10和图11中示出的后梁框302中，后梁框302的下部部分302c都是不分叉的结构。另外，后梁框302的下部部分302c的厚度朝向末端渐缩，而下部部分302c的宽度减小。
90.具体地，在图10中示出的后梁框302中，后梁框302的下部部分302c的宽度呈阶梯形减小，从而形成大致手枪形的端部部分。而在图11中示出的后梁框302中，后梁框302的下部部分302c的宽度呈三角形减小。
91.根据本发明的非限制性实施例的机翼连接装置100的优点可以包括但不限于以下方面：
92.1)外翼后梁的升力载荷由于后梁框和后撑板板的连接，通过后撑板分散传递到多个机身框，且传递较直接充分；
93.2)后梁框上部起到对接带板的作用；
94.3)后梁框下部简化，代以专门的对接带板。
95.具有的有益的技术效果是可以提高结构效率，简化装配，并且避免潜在的疲劳问题。
96.根据本发明的非限制性实施例，本发明还提出了一种机翼连接方法，该机翼连接方法可以用于将外翼200连接到中央翼300，并且可以包括以下步骤：
97.提供三叉接头10，三叉接头包括第一接头11、第二接头12和第三接头13；
98.然后，可以将第一接头11固定到中央翼300的中央翼后梁301；
99.接着，可以将第二接头12固定到外翼200的外翼后梁201；
100.随后，可以将第三接头13固定到外翼200的对接肋腹板202；以及
101.提供后撑板20，并且将后撑板固定到中央翼300的后梁框302，例如附图中示出的，将后撑板固定到中央翼300的后梁框302的端部的侧边302a。
102.应当理解，本文示出的上述步骤是示例性的，本领域技术人员可以改变步骤顺序并且可以增加或删减相应的步骤，例如，虽然本文示出了首先提供三叉接头10，但是替代
的，可以首先提供后撑板20，而不脱离本发明的范围。并且在替代实施例中，可以先固定第二接头12或先固定第三接头13。
103.如本文所用的表示方位或取向的术语“上部部分”和“下部部分”以及用于表示顺序的用语“第一”、“第二”等仅仅是为了使本领域普通技术人员更好地理解以较佳实施例形式示出的本发明的构思，而非用于限制本发明。除非另有说明，否则所有顺序、方位或取向仅用于区分一个元件/部件/结构与另一个元件/部件/结构的目的，并且除非另有说明，否则不表示任何特定顺序、操作顺序、方向或取向。例如，在替代实施例中，“第一接头”可以是“第二接头”，并且“第一连接带板”可以替代地是指“第二连接带板”。
104.综上所述，根据本发明的实施例的机翼连接装置100克服了现有技术中的缺点，实现了预期的发明目的。
105.虽然以上结合了较佳实施例对本发明的机翼连接装置进行了说明，但是本技术领域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，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行各种修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。

技术特征：
1.一种机翼连接装置(100)，所述机翼连接装置用于将外翼(200)连接到中央翼(300)，并且包括：三叉接头(10)，所述三叉接头包括第一接头(11)、第二接头(12)和第三接头(13)，其中，所述第一接头(11)固定到所述中央翼(300)的中央翼后梁(301)，所述第二接头(12)固定到所述外翼(200)的外翼后梁(201)，而所述第三接头(13)固定到所述外翼(200)的对接肋腹板(202)；以及后撑板(20)，所述后撑板固定到所述中央翼(300)的后梁框(302)。2.根据权利要求1所述的机翼连接装置(100)，其特征在于，所述后梁框(302)的端部还包括上部部分(302b)和下部部分(302c)，所述上部部分(302b)的厚度和宽度大于所述下部部分(302c)，并且所述上部部分(302b)分别与所述中央翼后梁(301)和所述第一接头(11)直接连接，而所述下部部分(302c)借助第一连接带板(30)与所述中央翼后梁(301)和所述第一接头(11)连接。3.根据权利要求2所述的机翼连接装置(100)，其特征在于，所述后梁框(302)的所述下部部分(302c)是不分叉的结构。4.根据权利要求2所述的机翼连接装置(100)，其特征在于，所述后梁框(302)的所述下部部分(302c)的厚度朝向末端渐缩，而所述下部部分(302c)的宽度减小。5.根据权利要求4所述的机翼连接装置(100)，其特征在于，所述后梁框(302)的所述下部部分(302c)的宽度呈阶梯形或者三角形减小。6.根据权利要求1-5中任一项所述的机翼连接装置(100)，其特征在于，所述第二接头(12)与所述外翼(200)的外翼后梁(201)借助第二连接带板(40)对接连接。7.根据权利要求1-5中任一项所述的机翼连接装置(100)，其特征在于，所述第三接头(13)与所述外翼(200)的对接肋腹板(202)搭接连接，并且/或者，所述后撑板(20)与所述中央翼(300)的所述后梁框(302)侧边(302a)直接搭接连接。8.根据权利要求1-5中任一项所述的机翼连接装置(100)，其特征在于，所述后梁框(302)的端部为一侧带加强筋的板状结构。9.一种包括根据权利要求1-8中任一项所述的机翼连接装置(100)的飞行器。10.一种机翼连接方法，所述机翼连接方法用于将外翼(200)连接到中央翼(300)，并且包括以下步骤：提供三叉接头(10)，所述三叉接头包括第一接头(11)、第二接头(12)和第三接头(13)；将所述第一接头(11)固定到所述中央翼(300)的中央翼后梁(301)；将所述第二接头(12)固定到所述外翼(200)的外翼后梁(201)；将所述第三接头(13)固定到所述外翼(200)的对接肋腹板(202)；以及提供后撑板(20)，并且将所述后撑板固定到所述中央翼(300)的后梁框(302)。

技术总结
本发明涉及一种机翼连接装置，该机翼连接装置用于将外翼连接到中央翼，并且包括：三叉接头，三叉接头包括第一接头、第二接头和第三接头，其中，第一接头固定到中央翼的中央翼后梁，第二接头固定到外翼的外翼后梁，而第三接头固定到外翼的对接肋腹板；以及后撑板，后撑板固定到中央翼的后梁框。这样，通过将后撑板固定到中央翼的后梁框，能够分散来自外翼的载荷，使得应力水平下降，结构效率得到了提高，并且减小了连接结构的变形。例如，后撑板分散了向上的载荷，并且将载荷分散到机身框，并借助机身框传递到机身。本发明还涉及包括这种机翼连接装置的飞行器，并且涉及一种机翼连接方法。法。法。


技术研发人员：汤平 孙艺铭 蔡启阳 田源
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：2023.01.31
技术公布日：2023/4/18