一种收缩段窗框的制作方法

本实用新型涉及飞机结构设计领域，特别涉及一种收缩段窗框。

背景技术：

壁板为合金的飞机结构上观察窗位置一般需要设计一个窗框零件，用来对结构开口进行加强以外，还用来支持安装玻璃组件，民用飞机客舱尾部一般处于机身的收缩段，与等直段单曲面不同，此处的观察窗处于双曲面外形上，安装玻璃的窗框如果按双曲面外形设计，则玻璃构型与等直段不一致，需重新设计模具来生产玻璃，增加了成本；如果直接安装等直段玻璃，则玻璃与窗框贴合度不好，不利于载荷均匀传递。

民用飞机客舱尾部收缩段处的观察窗(也叫舷窗)按传统方法设计窗框，为了保证窗框的周边等厚度，一般内形也按双曲面设计，这样安装玻璃分两种办法：一是按双曲面重新设计玻璃来安装，从而保证玻璃与窗框紧密贴合，该办法需要新的模具来生产玻璃，且收缩段的每个玻璃都需要单独的模具，成本增加，玻璃互换性不好；另一种办法就是直接安装等直段的玻璃，这样玻璃与窗框不能完全贴合(或橡胶密封件压缩量不一致)，不利于玻璃上的气密载荷均匀传递到窗框上，可能出现集中应力。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种收缩段窗框，以解决收缩段窗框不能安装等直段玻璃的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种收缩段窗框，截面呈T形，包括：

外翻边，底部向内拐折，所述外翻边的外形设计为双曲面形状，所述外翻边的底部与飞机壁板结构的蒙皮以及长桁连接；

内翻边，所述内翻边的端部厚度T1小于根部厚度T2，所述内翻边的外表面设计为双曲面形状，内表面设计为单曲面形状，且所述内翻边的内表面与等直段窗框的内形相同，所述内翻边用于支持玻璃的安装；

立筋，与所述外翻边以及所述内翻边垂直，收缩段窗框周圈所述立筋的高度设计为单曲面形状，部分所述立筋与夹持装置连接。

可选地，所述外翻边向内拐折的深度等于蒙皮和长桁的总厚度。

可选地，在所述收缩段窗框上直接安装等直段玻璃。

可选地，在所述收缩段窗框上安装所述等直段玻璃的最大阶差为±0.4mm。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过将收缩段窗框的内翻边外表面设计为双曲面，内表面设计为单曲面，且内表面与等直段窗框内形完全一致，实现了直接在收缩段窗框中安装等直段玻璃，从而降低制造成本，玻璃互换性良好。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是观察窗玻璃的安装图；

图2是等直段窗框示意图；

图3是图2中等直段窗框的M-M视图；

图4是本实用新型收缩段窗框示意图；

图5是图4中本实用新型收缩段窗的N-N视图；

图6是本实用新型收缩段窗内翻边与单曲辅助外形关系图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

参见图1，壁板为合金的飞机结构上观察窗位置一般需要设计一个窗框6零件，用来对结构开口进行加强以外，还用来支持安装玻璃组件(如内层玻璃7、外层玻璃8、橡胶密封件9等)，窗框6的横截面呈T形，外翻边与飞机壁板结构的蒙皮以及长桁连接，内翻边用来支持玻璃安装并承受玻璃的气密载荷，立筋用来连接夹持装置从而固定玻璃组件。

如图2至图3所示，等直段窗框设计时，玻璃搭接的内翻边外表面为理论外形，其端部厚度为恒定值T1，根部厚度为恒定值T2(T2大于T1)，宽度L为等宽情况下，内翻边的内表面斜率一致。与蒙皮4搭接的外翻边为等厚度，其外表面为蒙皮的内表面(即让出蒙皮4的厚度)；上下端头因与长桁连接，还需要向内拐折(让出蒙皮和长桁的总厚度)。窗框立筋为观察窗净开口偏移一定值(即内翻边宽度L)，周圈不与夹持装置5连接的地方立筋高度切低。

如图4至图5所示本实用新型的收缩段窗框，截面呈T形，包括：外翻边1、内翻边2以及立筋3。

具体地，外翻边1底部向内拐折，外形设计为双曲面形状，外翻边1的底部与飞机壁板结构的蒙皮4以及长桁连接，外翻边1底部向内拐折的深度等于蒙皮4和长桁的总厚度。

内翻边2的端部厚度T1小于根部厚度T2，内翻边2的外表面设计为双曲面形状，内表面设计为单曲面形状，且内翻边2的内表面与等直段窗框的内形相同，内翻边3用于支持玻璃的安装。

立筋3与外翻边1以及内翻边2垂直，收缩段窗框周圈立筋3的高度设计为单曲面形状，立筋3与夹持装置5连接，收缩段窗框周圈不与夹持装置5连接的位置立筋3的高度切低。

本实用新型的收缩段窗框，通过设计内翻边2外表面为双曲面形状，内表面为单曲面形状，且内表面与等直段窗框内形完全一致，实现了可以直接在收缩段窗框中安装等直段玻璃。

本申请的收缩段窗框的设计方法如图6所示，收缩段窗框的内翻边2的设计过程包括：

根据飞机收缩段观察窗的外形将内翻边2的外表面设计为双曲面形状X；

以窗框净开口轮廓与观察窗上下对称面和前后对称面的交点(A、B、C、D四个点)作为设计基准，按等直段窗框外形的曲率创建一单曲面辅助外形Y，单曲面辅助外形Y与A、B点重合，不与C、D点重合，且到C、D点的距离相等；按辅助单曲面外形Y向里偏移T1值来设计此处与窗框玻璃搭接的内翻边2的内表面形状。该设计方法，保证了内翻边2的内表面形状与等直段窗框内形完全一致，即玻璃搭接内翻边2的内表面到辅助外形的虚拟厚度T1'、T2'为等厚度，分别与等直段厚度T1、T2完全一致。

收缩段窗框与等直段窗框设计的区别在于，收缩段窗框基于双曲面外形设计以后，但玻璃搭接内翻边2处依然保留等直段单曲面内形设计，以至于收缩段窗框内翻边2的端部厚度T1和根部厚度T2都为变厚度。而收缩段外形曲率相对等直段略小，因此，保证上下A、B点厚度跟等直段窗框一致以后，厚度沿开口周圈逐渐增加，一般在C、D点附近厚度达到最大值。

在本实用新型的收缩段窗框上，安装等直段的玻璃并施加气密载荷以后，玻璃外表面在A、B点与窗框外表面吻合；但在C、D点附近，因内翻边厚度变大，窗框外表面在此处略高于玻璃外表面，出现影响气动要求的阶差。如果阶差值在气动要求允许范围内，则可以按该实用新型所述的方法设计窗框并安装等直段处所用的玻璃；否则，就按常规方法设计窗框，并按双曲面外形重新计玻璃。但民机客舱尾部一般还处于外形收缩起始处，曲率变化还很小，其次机身尾部气动要求相对较低，玻璃安装后与窗框出现的阶差基本上都在气动要求允许范围内。本实用新型的收缩段窗框，安装等直段玻璃以后最大阶差±0.4mm，远小于气动求的±0.7mm，满足设计要求。

采用该实用新型所设计的收缩段窗框，可节省收缩段处玻璃的模具成本，比如国内某涡桨支线客机收缩段左右共6个观察窗，单个玻璃生产模具10万元以上，共节省60万元以上。同时因为全机客舱观察窗只用一套玻璃安装，保证了玻璃安装良好的互换性。目前数控加工技术已相当成熟，足够保证外形为双曲面内形为单曲面的窗框零件能精确加工出来。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。