专利名称：用于飞行器机翼或水平安定面的抗扭箱的肋结构的制作方法
技术领域：
本发明属于航空学的技术领域并且特别是属于组成飞行器安定面(stabilizer) 和机翼的部件的抗扭箱部分的技术领域。 背景駄飞行器的机翼和安定面通常包括抗扭箱。抗扭箱的结构包括前梁(朝飞行 方向)、后梁(朝飞行方向)、在前后梁之间延伸的肋和许多布置在上蒙皮和下 蒙皮之间的垂直力睏件。在抗扭箱内，桁条以垂翻的方向延伸并且彼此间隔， 并且加固件布置在上下蒙皮之间。每个桁条底部连接到蒙皮之一上。旨肋包 括确定肋实际平面的平面中心元件。该元件构成肋与前后梁的连接装置并且形 成垂直和7K平加强件的支撑。该中心元件不超接连接到蒙皮上。该肋是机翼和安定面的抗扭箱的典型构造单元，并且抗扭箱内的肋的主要 功能是当承受载荷和遭受变形时保持箱截面的几何形状，此外，在载荷承载面 的情况下，将作用于蒙皮(集中的或者分散的)载荷传递到前后梁上。近年来，由于重量轻的优点，在承载面使用复合材料的方式在航空制造中 被fflil^用。然而，传统概念的肋的不能完，刺专统的金属肋所能解决的所 有问题。逸就意瞎離重量的潜能不能完全由舰材料的性能而获得，因此， 存在许多用于抗扭箱的传统结构设计， 一种典型实例是设计出用于具有铝蒙皮 和铝前后梁的金属抗扭箱的混合肋(碳纤维中心元件、金属成型件)。在常规设 计中，肋和蒙皮的连接装置由成型件(角形状的金属元件)形成，这样结果是 增加了重量和成本，并且需要制造和装配这种附加工件。以前只需要铆接金属 肋与蒙皮(蒙皮-卿，而由于j顿了成型件则需要双f賴赎(蒙皮-成型件和鹏 #>肋)。由于碳纤维不能由折叠而传递大载荷，这样成型^^无疑问必须是金属 材料。这样，由碳纤维组成的肋成为混合物(蜉碳)，由此减小了由于使用碳纤 维产生的益处。同样地，在常规设计中，不是直接从蒙皮向垂直加固fHt递垂 直载荷，这就意味着当载荷路径变长，必然会对肋的更大部分产生结构阻力并 且这样会更容易变形和下垂。在这点上，毫无疑问要考虑到垂直加固件不得不支撑从蒙皮传递来的相当大的机械载荷。然而该载荷不直接作用于垂動睏件， 反而直接作用于前述的成型件和中心元件而被偏心地引入。鉴于上文，现有技术中存在的问题是必须使用成型件并且不能将垂直载荷 正确地传递到垂動睏件上。发明内容本发明的目的是借助于一种用于飞行器机翼或安定面的抗扭箱的新颖肋结 构和借助于用于娜结构的新颖垂直加固元件解决战蹈啲问题。本发明的肋结构以它本身传统的方式，在所鄉结构中，包括在抗扭箱 的前梁和后梁之间延伸的中心元件，多个布置在抗扭箱的上蒙皮和下蒙皮之间的垂m卩固元件，每个垂直加固元件包括垂直主体、上端部分和下端部分，分 别在内部连接到上下蒙皮并且布置在垂直于肋的中心元件的方向上的上下桁 条，針桁条具有可连接至湘应蒙皮上的基座。该垂i加固元件包括朝所述前 梁方向延伸的第一侧翼和朝所述后梁方向延伸的第二侧翼。这些侧翼从垂直主 体的相应侧延伸并且并排鹏接至u肋的中心元件上。根据本发明，*垂直加固元件的至少一端直接连接到桁条上，这样由加 固元件实现至少一个蒙皮与肋的中心元件的连接。本发明的肋结构完全有可能ffiil利用碳纤维达到减小重量的效果，这是鉴于不需要利用角形的金属零件，例如上述的成型件。此外，肋可直接连接到蒙皮上，而不需要弯曲材半iR鉴于这一事实当载荷很大时，碳纤维不能承受弯曲)。 因此，本发明提供了更多有效的结构设计并且这些结构的安装过程更加简单。 本发明的水平加固元件很容易制造，例如，由图样标准预先形成，在装配31f呈 中使用传统的粘结方法和必要时使用其它种可互换的或者互补的不矛盾的连接 方法，例如铆接。最后，本发明的实施具有不使肋制造发生根本变化的优点， 它可以容易地被现有设计采用，使制造更有效率。在本发明的一实施例中，垂直加固元件的主体的垂直伸长大于它的第二侧 翼的垂直伸长。依据这种设计，垂直加固元件的上端伸出肋中心元件的上纖 禾口/或垂動睏元件的下端伸出肋中心元件的下边缘。这样垂動B固元件的端部 部分可以连接到从桁条基座上伸出到扭转箱的内部的轴向肋上。在该实施例中， ^垂直加固元件的端部部分皿地向前连接到所述的轴向肋上，"向飾'是指所Mb的侧面与前梁在同一侧。在那些肋中，其中上下桁条位于相同垂直面时，^h垂直加固元件可以由 它的上端部分连接到上桁条并且由它的下端部分连接到下桁条。此外，特别是 当上下桁条不在相同垂直面时，可以仅仅由垂勤B固元件的一端连接，换言之， 由它们的上端或者由它们的下端分别连接到上桁条或下桁条上，而它们的相对 端并排地保持连接到肋中心元件上。垂動睏元件的第一侧翼的垂直长度大于 垂動口固元件的第二侦撰的垂直长度，因此垂鼓体的刚度大。同样地，在具有大的垂魏伸长度的基础上，至少一个垂動卩固元件的第 一侧翼的宽度大于垂動卩固元件的第二侧翼的宽度，除具有从蒙皮的桁剝专递 剪切载荷至i励的中心元件的能力外，其增加了肋的垂動睏元件的连接的 娘。在本发明的另一个实施例中，连接到桁条的每个垂直加固元件的端部部分 向对应桁条的基座延伸靠近。在该实施例中，这些垂直加固元件中的每一个作 为一挡板，同样雌地包括，连接至U桁条端部部分和连接至晰縫座的支承板。 该支承板以支承板并排连接到所述桁条轴向肋的所述基座上的方式、在垂勤口 固元件的主体和垂直力睏元件的第一侦撰之间水平延伸。蒙皮、桁条和支承板 可以铆接和/或粘结在一起。同样地，根据本发明，垂動卩固元件的端部部分可 以粘结和/或铆接到桁条上，同时垂m睏元件的主体也可以铆接和/或粘结到肋 的中心元件上。连接到肋、桁条基座和蒙皮的垂動睏元件的共同连接极大地增大了连接装置传递载荷的能力并且特别;tte用于肋必须承受大载荷的情况。 当桁条不能传递垂直方向上的大载荷时这同样也是一种优点。根据对本发明的肋结构的，说明得出垂直加固元件的横截面,T字 形，垂直加固元件的垂直主体的至少一个端部部瓶合直接鹏接到桁条上。 为了得到本发明的各种各样的实施例的肋结构，垂勤卩固元件的至少一个或者 两个侧翼的垂直伸长比垂直主体的垂直伸长短，这样垂直主体的一个或者两个 端部部分垂直伸出具有较短垂魏伸长度的侧翼。依据该实施例，垂直主体的上端部分向上伸出舰針具有较短垂直伸长的侧翼，禾n/或垂鼓体的下端部分向下伸出舰具有所述较短垂直延伸的侧翼。依次，垂直加固元件的第一侧 翼的宽度比第二侧翼的宽度大。垂直加固元件还可以包括，其中之一可连接到 桁条上的两个端部部分，在垂直加固元件的主体和垂m睏元件的第一侦懷之 间水平延伸的支承板。虽然本发明特别用于由复合材料制造的肋，然而其结构构思也适用于金属肋。财卜，本发明中请求的元件能克服(增补)必要的制造和装配體，并腿一 步它可以用作系统安装的支撑。特别是当抗扭箱也作为燃料舱时，这些侧翼是 抗扭箱肋的特有实用的必需件。
下面结合附图解释本发明，其中图1是飞行器机翼部件分解正面透视示意图；图2是传统抗扭箱部件的截面透1^意图；图3是现有技术中具有肋的抗扭箱的横截面局部后透视示意图；图4是根据本发明的一实施例中具有肋的抗扭箱的横截面局部前透视示意图；图5是图4所示的抗扭箱沿线A-A '横截面的局部示意图； 图6是图4所示的抗扭箱的侧向横截面的局部透视示意图；图7是本发明的第二实施例的肋侧向横截面的局部透视示意亂 图8是本发明的第三实施例的肋的侧向横截面的局部透视示意亂 图9是本发明的第四实施例的肋的侧向横截面的局部透视示意图。出现在图中的附图标记的含义如下1抗扭箱la前梁 lb后梁2肋的中心元件 3垂飾固元件 3a垂註体 3b上端部分 3c下端部分 3d第一侧翼 3e第二侧翼 3f支承板 4a上蒙皮 4b下蒙皮 5上桁条5a上桁条的基座 5b上桁条的轴向肋 6下桁条 6a下桁条的基座 6b下桁条的轴向肋 7a上成型件 7b下成型件 8水平加固件 9垂直加固件具体实施方式
本发明适用于图1和2中示意i"fe^示的^M的抗扭箱1 ，其包括前梁la和 后梁lb，在前梁和后梁之间延伸有多个具有平板形状的中心元件2的肋。多个 上桁条5和下桁条6垂直于肋并且分别连接到上蒙皮4a和下蒙皮4b上。图3是具有传统的肋结构的抗扭箱的局部视图，其包括前梁la、后梁lb、 在前梁la和后梁lb之间延伸的肋中心元件2和布置在上蒙皮4a和下蒙皮4b 之间的多个垂直加固件9。抗扭箱内部的一些上桁条5连接到上蒙皮5的内面并 且一些下桁条连接到下蒙皮。桁条5、 6以垂直肋的方向延伸并且彼此具有间距， 桁条5、 6由各自的基座连接到上下蒙皮之一。肋的中心元件构成前后梁la， lb 与肋的连接并且为连接到所述中心元件2的相对面上的垂直力睏件9和7K平加 固件8提供支撑。肖辦看出中心元件2不是直接:fcfeS接到蒙皮4a、 4b上，而是 M角形轮廓的金属元件形成的成型件(former) 7a、 7b连接到相应的上下蒙 皮4a、 4b上。图4至图6示出了本发明的第一实施例，其中垂動睏元件3包括垂鼓 体3a、上端部分3b和下端部分3c、朝所述前梁la方向延伸的第一侧翼3d和朝 所述后梁lb方向延伸的第二侧翼3e。垂直加固元件的垂直主体3a相M"边的 侧翼3d、 3e并排地连接到肋中心元件2上。垂直加固元件3的上端3b和下端 3c分别铆接到从上桁条5的基座5a伸出的轴向肋5b和从下桁条6的基座6a伸 出的轴向肋6b上，这样蒙皮4a、 4b中的每一个由加固元件3连接到肋的中心 元件2上。此外可以得出第一侧翼3d的垂直伸长比第二侧冀3e的垂直伸长大， 这样垂m睏元件3的横截面形状就成为不相等的T字形。财卜，可以看出，垂鼓体3a的伸长大于侧翼3d、 3e，这样上端3b和下端3c伸出超过侧翼3d、 3e的上下ii^。
在图7所示的肋结构的实施例中，第一侧翼3d垂直伸长和宽度大于第二侧 翼3e的垂直伸长和宽度。同样地，在此实施例中垂:ti体3a的上端具有与相 应桁条5的基座5a接触并连接的单独支承板3f。
在图8所示的肋结构的实施例中,仅仅由力睏元件的上端将其连接到上桁条 5上，而加固元件的相对端并排;t鹏接到肋的中心元件2上。
最后，在图9所示的肋结构的实施例中,该肋结构特别适用于处于上蒙皮4a 的上桁条5和相对的下蒙皮的下桁条6不在同一垂直面(相位不同)的情况， i^ij结构用来使特定上垂lj(j卩固元件3的上端连接于相应的上桁条5和特定下 垂直加固元件3的下端连接于相应的下桁条6 。
鉴于上文，很明显本发明很容易实施而无需改变抗扭箱的任何本质结构。
权利要求
1.一种用于飞行器机翼或水平安定面的抗扭箱的肋结构，其包括前梁(1a)和后梁(1b)；该肋包括在前梁(1a)和后梁(1b)之间延伸的中心元件(2)；布置在上蒙皮(4a)和下蒙皮(4b)之间并且连接到肋的中心元件(2)的多个垂直加固元件(3)；每个垂直加固元件(3)包括具有上端部分(3b)和下端部分(3c)的垂直主体(3a)、朝所述前梁(1a)的方向延伸的第一侧翼(3d)和朝所述后梁(1b)的方向延伸的第二侧翼(3e)；所述侧翼(3d，3e)从垂直主体(3a)的相应对边伸出并且被附接到肋的中心元件(2)上；上桁条(5)和下桁条(6)分别在内部连接到上蒙皮(4a)和下蒙皮(4b)并且布置在大体上垂直于肋的中心元件(2)的方向上，每个桁条(5，6)包括基座(5a，6a)，每个桁条(5，6)利用基座(5a，6a)连接到相应的蒙皮(4a，4b)上；该肋结构的特征在于每个垂直加固元件(3)的端部(3b，3c)的至少一个直接连接到桁条(5，6)上，蒙皮(4a，4b)的至少一个由加固元件(3)连接到肋的中心元件(2)上。
2. 根据权利要求1所述的肋结构，其特征在于垂動卩固元ft(3)的主俠3a) 的垂直伸长大于至少其第二侧翼(3d)的垂直伸长。
3. 根据权利要求1或2所述的肋结构，其特征在于針垂動卩固元辨3) 由它的上端部浙3b)连接到上桁^(5)上并且由它的下端部併3c)连接到下桁夠6) 上。 '
4. 根据权利要求1或2戶瓶的肋结构，其特征在于至少一个垂動鹏元件 (3)的垂直主体由它的上端(3b)连接到上桁叙5)上并且它的下端部浙3c)不连接 到下桁對6)上。
5. 根据权利要求1、 2或3所述的肋结构，其特征在于至少一个垂勤卩固 元辨3)的垂鼓^(3a)由它的下端(3b)连接到上桁叙5)上，并且它的下端部併3c) 不连接到下桁条(6)上。
6. 根据上述任一权利要求所述的肋结构，其特征在于垂動卩固元辨3)的第一侧翼(3d)的垂直伸长大于垂直加固元衔3)的第Zl侧翼(3e)的垂直伸长。
7. 根据，任一权利要求的肋结构，其特征在于至少一个垂直加固元#(3) 的第一侧翼(3d)的7jC刑申长大于垂動B固元辨3)的第二侧翼(3e)的宽度。
8. 根据战任一权利要求所述的肋结构，其特征在于连接到垂動卩固元件 (3)的端部部分(3b,3c)之一的各桁条(5,6)包括轴向部分(5b,6b)，其从它的基座 (5Wa)中伸出到抗扭箱的内部，并且垂直加固元件(3)连接到所述轴向部分 (5b,6b)。
9. 根据权利要求8所述的肋结构，其特征在于连接至晰叙5，6)的各垂直 加固元fK3)的端部部浙3b，3c)向前连接到所述轴向部浙5b,6b)。
10. 根据上述任一权禾腰求所述的肋结构，其特征在于连接至晰對5,6)的 各垂動睏元辨匀的端部部併:3b3c)延伸^fi桁對5到的基座(5a^a)。
11. 根据权禾腰求10所述的肋结构，其特征在于垂動卩固元辨3)包括连 接到桁条上的端部部浙3b,3c),连接至断述桁叙5,6)的所述基座(5a^6a)上的顿 板(31)，所述支承板(3f)以戶腿絲板(3f)保持并排连接到所述桁叙5,6)的轴向部 浙5b,6b)的所述基座(5a^6a)上的方式、在垂勤卩固元辨3)的主晰3a)和垂動口固 元辨3)的第一侧翼(3d)之间水平延伸。
12. 根据权禾腰求11所述的肋结构，其特征在于蒙皮(4a^4b)、桁對5,6)和 顿板邻铆接在一起。
13. 根据权禾腰求11或12所述的肋结构,其特征在于:蒙皮(4Mb)、桁叙5,6) 和:^板(3f)粘结在一起。
14. 根据上述任一权利要求所述的肋结构，其特征在于连接到桁叙5，6)的 垂動口固元辨3)的^h端部部併3b,3c)利用粘结而连接至iJ所述桁叙5,6)上。
15. 根据权禾腰求1至13中的任一权利要求所述的肋结构，其特征在于垂 動口固元辨3)的侧翼(3(Ue)禾,铆接而连接至鹏的中心元惯2)上。
16. 根据权利要求1至13中的任一权利要求所述的肋结构，其特征在于垂 動睏元辨3)的侦螺(3(Ue)禾,粘结而连接至l励的中心元衔2)上。
17. 根据上述任—权禾腰求的肋结构，其特征在于垂動個元#(3)糊纖 面形状为T字形。
18. —种用于抗扭箱的肋结构的垂動B固元件，其中娜结构包括前幾la)、 后梁(lb)、在前梁(la)和后梁(lb)之间延伸的中心元衔2)、分别在内部连接到上蒙皮(4a)和下蒙皮(4b)并且布置在大体上垂直于肋的中心元件(2)的方向上的上 桁勒5)和下桁飆6)，敏桁^(5,6)具有基座(5a^a)， ^^桁^(5，6)利用基座(5a^a) 连接到对应蒙皮(4a^4b)上；其中垂動卩固元fK3)包括连接至鹏的中心元衔2)上的垂直主^(3a)、上端 部併3b)禾吓端部併3c)、朝抗扭箱的前幾la)的方向延伸的第一侧翼(3d)和朝的 抗扭箱后幾lb)的方向延伸的第Zl侦撰(3e)，所述侧翼(3d，3e)从垂註俠3a)的相 舰边伸出'，赚征在于垂直加固元刊《3)的每个垂直主体(3a)的端部部分(3b,3c)的至少一个适于直 接连接至晰叙5,6)上。
19. 根据权利要求18所述的垂直加固元件，其特征在于:至少一个侧翼(3cUe) 的垂直伸长比垂鼓俠3a)的垂直伸长短，这样端部部浙3b,3c)的至少一个垂直 伸出鹏具有所述M垂直伸长的侧翼(3e)。
20. 根据权禾腰求19所述的垂直加固元件，^#征在于垂註辦3a)的上 端部浙3b)向上伸出具有所述较短垂直伸长的侧翼(3e)。
21. 根据权利要求19或20所述的垂直加固元件，其特征在于垂直主辦3a) 的下端部併3c)向下伸出超过具有所述较短垂直伸长的侧翼(3e)。
22. 根据权利要求19、20或21所述的垂動睏元件，其特征在于:侧翼(3cUe) 的垂直伸长均比垂鼓俠3a)的垂直伸长短。
23. 根据权禾腰求18至22中的任一权利要求所述的垂動卩固元件，^#征 在于.*垂直加固元#(3)的第一侧翼(3(1)的水平伸长大于垂直加固元#(3)的第二 侧翼(3e)的7jC刑申长。
24. 根据权利要求18至23中的任一权利要求所述的垂動B固元件，其特征 在于垂動口固元辨3)包括，其中至少一个可连接至附亍對5)的端部部浙31)，30), 在垂直加固元fK3)的主辦3a)和垂動睏元fK匀的第一侧翼pd)之间水平延伸 的絲板邻。
25. 根据权禾腰求18至24中的任一权利要求所述的垂動睏元件，其特征在 于垂直加固元件的横截面形状为T字形。
26. 根据权利要求25所述的垂動卩固元件，其特征在于T字麟黄截面的两 侧不相等。
全文摘要
一种用于飞行器机翼或水平安定面的抗扭箱的肋结构。该结构包括在抗扭箱前梁和后梁之间延伸的中心元件，多个布置在抗扭箱上蒙皮和下蒙皮之间的垂直加固元件。该垂直加固元件包括朝所述前梁方向延伸的第一侧翼和朝所述后梁方向延伸的第二侧翼。这些侧翼从垂直主体的相应侧延伸并且并排地连接到肋的中心元件上。
文档编号B64C1/00GK101306722SQ20081009665
公开日2008年11月19日 申请日期2008年3月13日 优先权日2007年4月30日
发明者J·朱尼加萨格雷多 申请人:空中巴士西班牙有限公司