一种飞机抗坠撞的吸能结构单元的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种飞机抗坠撞的吸能结构单元，包括配置于所述吸能结构单元两侧的面板1，配置于所述面板1之间的、中心轴垂直于面板1的多个复合材料圆管2，和填充于所述面板1和所述复合材料圆管2之间的聚氨酯发泡材料；所述复合材料圆管2包括管身2a和位于管身两端、由管身延伸形成的翻边2b；所述面板1与所述复合材料圆管2的翻边2b通过胶接和碳pin4连接。本实用新型所述吸能结构单元，可以作为承力单元用于机身底部结构的设计，或者作为专门的抗坠撞单元使用。该结构形式重量轻，整体性好，能量吸收率高。
【专利说明】一种飞机抗坠撞的吸能结构单元
【技术领域】
[0001]本实用新型属于飞行器复合材料结构设计领域，具体涉及一种飞机抗坠撞的吸能结构单元。
【背景技术】
[0002]以每10000公里飞行死亡的人数作为度量单位，飞行运输一直保持在0.5人左右。航空安全在某种程度上已经成为制约航空工业持续健康发展的难题之一，只要在航空活动中有人类的参与，在航空器设计时就必须考虑到如何应对空难事故。
[0003]考虑粗暴着陆时乘员的安全防护设计是现代飞机结构设计的关键技术之一。飞机的耐坠撞性是指在“意外载荷”强烈冲击下，飞机对乘员提供防护的能力。飞机的耐撞性设计主要针对起落架系统、机体结构、座椅和乘员约束系统以及燃油系统进行，本实用新型所提出的耐坠撞结构单元以提高机体结构的耐坠撞性为目的。
[0004]对于三、四级烈度的撞击，仅仅依靠飞机的起落架和机身吸收能量难以满足设计要求，在机体结构中需引入新型高效吸收能量单元(吸能单元)以提高机体在撞击时的能量吸收能力。吸能单元的主要原理是通过其在冲击过程中的不可逆破坏，使动能转化为破坏所需的变形能、热能等其他形式的能量。
[0005]欧美航空界在吸能结构方面开展了大量工作。德国宇航中心(DLR)提出了一种由塑性铰和吸能结构件组成的地板下部吸能结构概念；荷兰国家空间实验室(NLR)针对直升机地板下部结构，设计制造了一种以波纹板为吸能元件的地板下部吸能结构；美国国家航空航天局(NASA)对复合材料机身段的适坠性进行过较为深入的研究，提出了 4种不同的地板下部吸能结构形式:夹芯板结构、杆系结构、管状结构和泡沫填充结构。
[0006]我国现有吸能单元的设计中，主要将金属壁板等吸能结构置于飞机地板下，在机体坠落时，利用金属的塑性变形吸收能量。金属吸能结构不仅能量损耗率不高，而且需要付出较大的重量代价，经济性较差。
[0007]因此，有必要开发出一种吸能效率高、重量轻的飞机抗坠撞吸能结构。
实用新型内容
[0008]本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有较高能量吸收率同时具有较轻结构重量的飞机抗坠撞吸能结构单元。
[0009]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0010]一种飞机抗坠撞的吸能结构单元A，包括配置于所述吸能结构单元两侧的面板1，配置于所述面板I之间的、中心轴垂直于面板I的多个复合材料圆管2，和填充于所述面板I和所述复合材料圆管2之间的聚氨酯发泡材料；所述复合材料圆管2包括管身2a和位于管身两端、由管身延伸形成的翻边2b ;所述面板I与所述复合材料圆管2的翻边2b通过胶接和碳pin 4连接。
[0011]优选的，所述面板I由碳纤维/环氧复合材料经纬编织而成。更优选的，所述面板I具有碳pin横向增强结构。
[0012]优选的，所述复合材料圆管2彼此之间间隔相等的距离。
[0013]优选的，所述复合材料圆管2为碳纤维和玻璃纤维经纬编织而成。
[0014]优选的，所述翻边2b上开有一个或多个缺口。
[0015]本实用新型的有益效果是:
[0016]1.上、下面板和配置于上、下面板之间的复合材料圆管都采用比刚度与比强度大大高于金属材料的复合材料，因此吸能结构单元与同面积的金属吸能结构单元相比付出的重量代价更小，从而能够减轻飞机的负载，降低油耗，降低飞机飞行成本，提高经济性能。
[0017]2.复合材料圆管采用混杂编织复合材料，剪切性能优异，止裂性好，在坠撞过程中能够以“花瓣形”压溃的形式吸收大部分能量。
[0018]3.复合材料面板不仅采用2D编织复合材料，同时还采用碳pin进行横向增强，具有较高的层间断裂韧性，能够通过碳pin的拔出与断裂提高面板分层断裂时的能量吸收。
[0019]4.上、下面板与圆管翻边胶接的同时采用碳pin连接，与机械连接相比，不仅重量轻，而且断裂吸收能更高。
[0020]5.填充于上、下面板之间的聚氨酯泡沫，不仅能够吸收一部分冲击能，而且对复合材料圆管起到支撑作用，能进一步提高其抵抗横向变形的能力，从而提高能量吸收率。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]下面结合附图，对本实用新型做详细说明。
[0022]图1是实施例1所述飞机抗坠撞的吸能结构单元的结构示意图，其中:A是吸能结构单元，I是面板，2是复合材料圆管，3是聚氨酯泡沫，4是碳pin。
[0023]图2是图1中复合材料圆管2的结构示意图，其中2是复合材料圆管，2a是管身，2b是翻边。
【具体实施方式】
[0024]下面通过【具体实施方式】对本实用新型做进一步说明。
[0025]实施例1 一种飞机抗坠撞的吸能结构单元
[0026]参见图1和2，一种飞机抗坠撞的吸能结构单元A，包括配置于所述吸能结构单元两侧的面板1，所述面板I之间的、中心轴垂直于面板I的多个复合材料圆管2，和填充于所述面板和所述复合材料圆管2之间的聚氨酯发泡材料3。所述复合材料圆管2包括管身2a和位于管身两端、由管身2a延伸形成的翻边2b ;所述面板I与所述复合材料圆管2的翻边2b通过胶接和碳pin4连接。
[0027]所述面板I由碳纤维/环氧复合材料经纬编织而成，具有碳pin4横向增强结构。
[0028]所述复合材料圆管2彼此之间间隔相等的距离。所述复合材料圆管2为碳纤维和玻璃纤维经纬编织而成。所述圆管2的翻边2b上对称地开有四个缺口，这样的结构既有利于圆管2的制造，也有利于坠撞时发生“花瓣形”压溃吸收冲击能量。
[0029]本实施例所述吸能结构单元，可以作为承力单元用于机身底部结构的设计，或者作为专门的抗坠撞单元使用。该结构形式重量轻，整体性好，能量吸收率高。
【权利要求】
1.一种飞机抗坠撞的吸能结构单元[A]，包括配置于所述吸能结构单元[A]两侧的面板[1]，配置于所述面板[I]之间的、中心轴垂直于面板[I]的多个复合材料圆管[2]，和填充于所述面板[I]和所述复合材料圆管[2]之间的聚氨酯发泡材料[3];所述复合材料圆管[2]包括管身[2a]和位于管身两端、由管身延伸形成的翻边[2b];所述面板[I]与所述复合材料圆管[2]的翻边[2b]通过胶接和碳pin[4]连接。
2.根据权利要求1所述的吸能结构单元，其特征在于，所述面板[I]由碳纤维和环氧复合材料经纬编织而成。
3.根据权利要求2所述的吸能结构单元，其特征在于，所述面板[I]具有碳pin[4]横向增强结构。
4.根据权利要求1至3任一所述的吸能结构单元，其特征在于，所述复合材料圆管[2]彼此之间间隔相等的距离。
5.根据权利要求4所述的吸能结构单元，其特征在于，所述复合材料圆管[2]由碳纤维和玻璃纤维经纬编织而成。
6.根据权利要求4所述的吸能结构单元，其特征在于，所述翻边[2b]上开有一个或多个缺口。
【文档编号】B64C1/06GK203528805SQ201320481010
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2013年8月8日
【发明者】杜龙, 彭志军, 项小平, 王震, 张海周, 姜亚娟, 黄小均, 李朝光 申请人:江西洪都航空工业集团有限责任公司