专利名称：一种适用于无人机和模型飞机的构架式前中机身的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于无人机和大尺寸模型飞机的构架式前中机身的设计，属于 航空飞行器部件设计领域。
背景技术：
机身是安装飞机各结构部件、各功能系统的基体。机身除了为其它部件(例如机 翼、尾翼和起落架等)提供安装基础，以及为机载设备提供安装空间外，还要承受这些部件 传来的载荷，需要满足强度、刚度等力学要求，并且要求做到结构质量最轻，以提高结构效率。现代无人机和大尺寸模型飞机对于机身具有较高的设计要求，往往要求内部空间 大且结构重量轻。在这类飞机上采用高结构效率的构架式机身是一种比较好的解决方案。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种适用于无人机和模型飞机的构架式前中机 身，其特征在于包括多个隔框，它们构成和保持所述前中机身的外形轮廓，沿所述前中机身的所述外形轮廓纵向布置的多根碳纤维梁，用于将各个所述隔框 连接起来形成所述前中机身的主要结构。
图1显示了根据本发明的一个实施例的中机身在飞机结构中的位置。图2显示了根据本发明的一个实施例的中机身的结构组成。图3显示了图2所示实施例的中机身的空间划分剖面示意图。图4显示了根据本发明的一个实施例的中机身油箱布置示意图。图5显示了根据本发明的一个实施例的中机身与机翼连接耳片示意图。图6显示了根据本发明的一个实施例的中机身与主起落架连接耳片示意图。图7显示了根据本发明的一个实施例的中机身与前机头连接示意图。图8显示了根据本发明的一个实施例的中机身与后机身连接示意图。
具体实施例方式本发明人针对大型运输机和客机的缩比验证机这一类无人机和大尺寸模型所需 要的大内部空间机身的设计要求，提出了一种构架式中机身设计方案。该设计方案为高效 合理地利用机身内部空间，通过安装天花板和地板，将中机身内部空间分为上中下三层。上 层和下层布置保形油箱。中机身的前部下层布置前起落架安装基础和前起落架舱。中机身 中部上层与中央翼盒构成整体封闭结构。中机身中部下层通过转接耳片连接主起落架。中 机身后部通过端面对接方式和后机身相连接。
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大型运输机和客机的缩比验证机这一类无人机和大尺寸模型飞机，对于机身的内 部空间和结构质量以及承载效能具有较高的要求。采用何种技术方案是这类飞机机身设计 中的关键问题。本发明通过对构架式机身的形式，结构和空间与功能分配的合理设计；实现 高承载效能、大内部空间的中机身的设计。以下说明本发明具体实施的技术方案。1)构架式中机身的形式与结构。根据本发明的一个实施实例的飞机整体外形结构如图1所示，中机身位于飞机机 身的中部及前部，将机翼、后机身、机头和起落架连接为一个整体。图1中所示部位(10)为 中机身在飞机所处的位置的示意图。中部机身的结构组成如图2所示，主要有若干个隔框(1)构成外形轮廓，沿机身纵 向布置多根(如4根)碳纤维梁(3)，与若干桁条(8) —起将各个隔框连接起来形成构架式 机身的主要结构。机身前部预留前起落架安装部分(5)，并在中间部位设有加强隔框(7)， 用以安装起落架等部件。机身中部与机翼连接部位布置有加强框(7)，并通过耳片与机翼相连接。通过对耳 片的巧妙设计，既满足载荷传递要求，同时精确地保证了机翼安装角、后掠角等设计要求。 如在图5所示的本发明的实施例中，铝合金耳片(5 通过螺栓(5 固定在中机身加强框 (51)上，并通过穿过孔(54)的连接销将机翼上的对应耳片插接在一起，实现机翼与机身的 装配，从而实现安装简洁，定位精确。本发明的中机身通过加强框与可收放主起落架及可收放、可转向前起落架相连。 在如图6所示的本发明实施例中，用穿过孔(62)的螺栓将安装耳片(63)固定于加强隔框 (7)上，通过销子(64)将主起落架(65)安装到机身上，实现安装定位。总共利用多个耳片， 将一对主起落架的载荷传递到机身。在主起落架安装位置设计有整流鼓包舱，容纳主起落 架，减小机身阻力，并在主起落架整流鼓包上布置有检修口盖，以便维护检修。根据本发明的一个实施例，前机身与中机身通过铰链连接，可以开启，方便检修与 装卸货物。如在图7所示的实施例中，在前机头(73)内壁，安装有弯曲的摇臂(72)，在中机 身内壁预埋基座(74)，通过铰链将摇臂m和基座(74)连接起来，可以方便地向前/向上 开启前机头。根据本发明的中机身采用端面对接方式与后机身相连。根据本发明的一个实施例 的连接方式如图8所示，其中在中机身安装光杆(81)，在后机身(80)的端面隔框(84)内部 埋装抱紧装置(82)，在后机身侧壁预留螺钉紧固孔(83)，利用穿过紧固孔(8 的螺钉使抱 紧装置(8 形变将光杆(81)锁死，实现定位。2)各空间的划分与利用。图3和4显示了根据本发明的一个实施例的机身内部空间的划分和利用；天花板 (4)和地板(6)将机舱分割为三部分，上下两部分用来安装油箱，从而有效地利用了不规则 的边角区域，增加了燃油装载量，延长了航时与航程。同时考虑到机翼、起落架与机载设备 和机身的连接关系，在机身顶部和底部根据不同的位置空间，安装不同规格的油箱O)。天 花板(4)可安装若干个油箱O)，而在地板(6)下方也可安装油箱O)。同时将天花板(4) 和地板(6)设计为可拆卸结构，便于检修和装卸油箱，方便布置各个系统管线。油箱采用分 体式，镶嵌于隔框之间，也便于控制燃油消耗对飞机重心位置的影响。
优点/有益效果本发明的优点和/或有益效果包括1)结构采用构架型式。普通隔框与加强框相间，前者维形，后者还用于连接机翼、 起落架、后机身、前机身等，两者对蒙皮、桁梁和桁条起支撑作用。在保持了机身刚度、强度 的同时，也保证了机身内部的空间要求。2)内部空间的分层设计，可以满足装载和投放的需要。上、下两层用于布置油箱、 排布管线等，中间用于放置待投放货物及机载设备，空间利用率高。3)机身中部，合理布置布加强框，通过连接耳片实现机翼、起落架的安装。通过 对耳片的巧妙设计，既满足载荷传递要求，同时精确地保证了机翼安装角、后掠角等设计要 求。可收放主起落架及可收放、可转向前起落架通过耳片直接与加强隔框相连，在主起落架 安装位置设计有整流鼓包舱，容纳主起落架，减小机身阻力，并在主起落架整流鼓包上布置 有检修口盖，以便维护检修。4)前机身与中机身通过铰链连接，可以开启，方便检修与装卸货物。采用端面对接 方式与后机身相连，并在对接框上安装有快装卸接头，方便拆卸，利于运输。应用了本发明的实施例的实例大飞机缩比验证机设计缩比模型自由飞试验成本低、干扰小、条件模拟真实、无飞行员的安全问题，在飞 机研制中发挥着重要作用。根据本发明的实施例的大飞机缩比验证机采用上单翼布局，具有良好的稳定性， 翼下吊挂四台涡轮喷气发动机，采用构架式中机身，合理有效地承担气动和装载载荷，满足 了装载和空中模拟投放的空间要求。通过分割机舱空间，不占用装载空间的同时增加了载 油量，加大了航时/航程。构架式机身的梁、桁条和蒙皮共同参与载荷的传递与平衡，提高 了重量效率，有效地减轻了结构重量。中机身还通过加强框实现了与机翼、起落架、机头和 后机身的可拆卸式、稳固连接。应当理解的是，在以上叙述和说明中对本发明所进行的描述只是说明而非限定性 的，且在不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的前提下，可以对上述实施例进行各种 改变、变形、和/或修正。
权利要求
1.适用于无人机和大型缩比模型飞机的构架式前中机身，其特征在于包括 多个隔框(1)，它们保持和构成所述前中机身的外形轮廓，沿所述前中机身的所述外形轮廓纵向布置的多根碳纤维梁(3)，用于将各个所述隔框 (1)连接起来形成所述前中机身的主要结构。
2.根据权利要求1的构架式前中机身，其特征在于进一步包括 在所述前中机身的前部预留的前起落架安装部分(5)，用于安装起落架；设置在所述前中机身的中间部位的加强隔框(7，51)。(7)用于安装主起落架，(51)用 于安装机翼。
3.根据权利要求2的构架式前中机身，其特征在于至少一个所述加强隔框(51)适合于通过螺栓(53)与机翼连接耳片(52)固定连接，而 所述机翼连接耳片(52)带有孔(M)，从而适合于通过穿过孔(54)的连接销与机翼上的对 应耳片插接在一起，从而实现机翼与所述前中机身的连接。
4.根据权利要求2的构架式前中机身，其特征在于 至少一个所述加强隔框(7)；适合于通过穿过起落架连接耳片(6 上的孔(6 的螺栓而与所述起落架连接耳片 (63)固定连接，其中所述起落架连接耳片(6 适合于通过起落架连接销子(64)而将主起落架(65) 安装到所述起落架连接耳片(6 上，从而将所述主起落架(6 安装道所述前中机身上。
5.根据权利要求4的构架式前中机身，其特征在于所述主起落架(6 通过多个所述起落架连接耳片(6 与多个隔框(1)和/或加强隔 框(7)连接，从而将所述主起落架的载荷传递到机身；在主起落架安装位置设计有整流鼓包舱，容纳主起落架，减小机身阻力，并在主起落架 整流鼓包上布置有检修口盖，以便维护检修。
6.根据权利要求1-4中任何一项的构架式前中机身，其特征在于在所述前中机身内壁预埋有基座(74)，用于通过铰链将安装在一个前机头(7 内壁 上的弯曲摇臂(7 和所述基座(74)连接起来，从而可以方便地向前/向上开启所述前机 头。
7.根据权利要求1-4中任何一项的构架式前中机身，其特征在于在所述前中机身上安装有一个光杆(81)，所述光杆(81)适合于被埋装在一个后机身 (80)的端面隔框(84)内部的一个抱紧装置(82)所锁死，其中在后机身侧壁预留有螺钉紧固孔(83)，利用穿过紧固孔(8 的螺钉使抱紧装置 (82)形变将所述光杆(81)锁死。
8.根据权利要求1-4中任何一项的构架式前中机身，其特征在于 所述前中机身的内部被一个天花板(4)和一个地板(6)分割为三部分。
9.根据权利要求8的构架式前中机身，其特征在于 所述三个部分中的上、下两部分用来安装油箱；所述天花板(4)和地板(6)为可拆卸结构，从而便于检修和装卸油箱和/或布置各个 系统管线，所述油箱采用分体式并被镶嵌于隔框(1)和/或加强框(7)之间，从而便于控制燃油消耗对飞机重心位置的影响。
全文摘要
提供了一种适用于无人机和模型飞机的构架式前中机身，包括多个隔框，它们构成和保持前中机身的外形轮廓；沿前中机身的外形轮廓纵向布置的多根碳纤维梁，将各隔框连接起来形成前中机身的主要结构。本发明的优点包括1)结构采用构架型式，普通隔框与加强框相间，前者维形，后者还用于连接机翼、起落架、后机身、前机身等，两者对蒙皮、桁梁和桁条起支撑作用；2)内部空间的分层设计，可满足装载和投放的需要，上、下两层用于布置油箱、排布管线等，中间用于放置待投放货物及机载设备，空间利用率高；3)机身中部，合理布置加强框，通过连接耳片实现机翼、起落架的安装；4)前机身与中机身通过铰链连接，可以开启，方便检修与装卸货物。
文档编号A63H27/18GK102139757SQ20101023900
公开日2011年8月3日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者丁未龙, 万志强, 周磊, 杨庭, 杨超 申请人:北京航空航天大学