用于航空器的梁架的隔壁的制作方法

1.所提出的实施方式涉及一种用于航空器的梁架，特别是涉及一种用于直升机的尾梁，该尾梁由此包括不透水的隔舱以及不透水的隔壁，该不透水的隔壁包括不透水的织物且封闭不透水的隔舱的至少一个端部。


背景技术：

2.诸如直升机的在水面上空操作的航空器可能会经历水上撞击事件。例如，可能会产生需要立即水上迫降的紧急情况。因此，在水面上空操作的航空器通常需要诸如应急漂浮系统、救生筏等等的应急装备附件。
3.特别地，应急漂浮系统防止航空器在水上迫降的情况下倾覆，由此使乘员能够安全地逃离航空器。
4.以前对直升机水上迫降的多项研究验证了位于机身底部或者在主旋翼变速箱附近高挂在机身上以及尾梁中的局部漂浮装置的潜在的重大安全效能。这种额外的漂浮装置可以防止直升机在现有应急漂浮系统损坏的情况下完全翻转。
5.这种装置还可在海水超出验证条件时确保在机舱内保有气隙。此外，这种装置提高了漂浮单元的冗余度。在标准漂浮装置易于损坏的水上撞击逃生事件中尤其需要这种冗余度。
6.航空器的梁架、诸如直升机的尾梁通常被划分为多个隔舱。这些隔舱通常通过隔壁或其他的分离壁彼此分隔开。隔壁还可用于将尾梁与诸如主机舱或尾翼的航空器的其他部分分隔开。
7.通常，这些隔壁是扁平的并且设置为靠近隔舱前方或后方的主结构缺口。例如，隔壁可被设置在尾梁一侧上的封闭部分与尾梁另一侧上的开放部分之间的过渡部内。
8.封闭部分的结构特性与开放部分的结构特性不同，尤其是在扭转特性方面。因此，隔壁常常根据尾梁的刚度通过在封闭部分与开放部分之间引入负荷再分配功能而参与到尾梁的整体结构特性内。例如，隔壁可具有主结构功能并且强烈地承载面内剪切。
9.通常，尾梁内的隔壁是基本扁平的平板。这些隔壁通常由金属薄板制成(例如，铝)，具有加强桁条或加强筋。由于靠近尾旋翼，金属构造容易产生裂纹并且要求用于尾梁壳体的特别设计的特征、加强部和附接部。
10.由于扁平的设置，隔壁可特别有效地在尾梁的前部的封闭部分和后部的开放部分之间重新分配负荷。这种效果不考虑隔壁是否抗剪切(即，不屈曲)或是否在后屈曲模式下操作。
11.薄的壁板会在低负荷水平下屈曲并且形成半对角张力场，由此保持较强的载荷能力。因此，减小直升机尾梁中的扁平隔壁的壁板厚度不会减小其对尾梁结构的整体机械特性的影响。作为结果，隔壁通常应设计为主结构部件。
12.文件wo2004/076769a2描述了一种不同构造的内部加强构件，其中加强元件使用只受压力的负荷路径支撑蒙皮。在优选实施方式中，该加强元件具有适于通过压配合与蒙
皮进行接触的外周边缘。加强构件可通过多种保持装置被固定到位。另一种构造是一种滑入式肋条，其包括具有其中设置有填充材料的外周通道的凸缘。该肋条被插入到组装的结构箱梁中，并且该填充材料用于填满滑入式肋条与结构箱梁的内表面之间的间隙。填充材料优选是膨胀材料，例如膨胀泡沫类材料。然而，在滑入式肋条形成主结构肋条的情况下，填充材料优选是结构黏胶或液体填隙材料。固体的黏胶或填料在局部安装的附接件处不会在来自紧固件或螺栓的夹紧力下碎裂。
13.因此，文件wo2004/076769a2公开了用于结构蒙皮的接触加强件，因此公开了一种主要在尾梁内具有结构功能的隔壁。然而，隔壁的结构功能可能并不是令人满意的，因为这种结构功能涉及额外的重量，原因在于隔壁可能需要主要用于应对不稳定性的加强件。
14.尾梁内、尤其是其尾端中的重量增加是尤为不利的，因为这对直升机重心产生了不利影响。此外，基于当前任务，可能需要使尾梁的结构布置在具有和不具有隔壁的情况下具有相同性能。
15.总之，许多用于航空器的先进梁架都使用隔壁来分隔梁架内的隔舱和/或将梁架与诸如机身和/或尾翼的航空器的其他部分分隔开。这些隔壁通常是被加强的，以在重量大大增加的代价下提供相应的梁架的增强的结构稳定性。
16.然而，尾梁主结构的夹层构造在本质上就足以实现尾梁的两个分离的部分之间的负荷再分配功能。因此，可能不需要载荷隔壁。
17.因此，一个目的是提供一种适于克服上述缺陷的用于直升机的新型尾梁。特别地，该尾梁应包括具有显著的非结构性特征的隔壁。换言之，该隔壁可完全与尾梁的总体机械特性无关。该隔壁应具有简单且轻量化的设计，同时可与直升机的其余系统相容。该隔壁还应具有不透水的性并且至少在一侧上封闭不透水的隔舱。


技术实现要素：

18.上述目的通过包括权利要求1的特征的一种尾梁来实现。更具体地，一种用于直升机的尾梁包括不透水的隔舱和不透水的隔壁。不透水的隔舱可包括具有第一边沿的第一端部、具有第二边沿的第二端部以及位于第一端部与第二端部之间的不透水的结构外壳。不透水的隔壁可在第一端部处以不透水的方式封闭不透水的隔舱并且包括：附接装置，其沿着第一端部处的第一边沿附接至不透水的隔舱；框架，其具有被附接至附接装置的内边沿；以及不透水的织物，其以不透水的方式封闭框架的内边沿。
19.隔壁可以是非结构性的。换言之，不论是否在结构上整合且附接在尾梁结构内，都可以不需要隔壁参与到尾梁的总体结构特性中。例如，可以使用不被拉紧的宽松织物替代刚性平板。该织物能够在不能产生对角张力场的情况下跟随结构的形变。
20.在水上迫降的情况下，该织物受静水压力的影响而被拉紧作为半球形薄膜，并且将水负荷传递至其与结构之间的附接件。
21.织物松弛地展开在框架内。该框架可由铝制成。如果需要，框架可由复合材料制成。框架可在隔壁位置处围住尾梁的整个外边界。框架和织物可构成隔离壁子组件，其方便地并且在结构上附接至尾梁结构。如果需要，框架和织物可通过铆接附接装置附接至尾梁结构。该附接装置有时也称为“附接角撑”。示例性地，附接角撑和隔离壁可被额外地彼此密封。
22.举例来说，框架可由第一框架和第二框架构成。织物可被粘接且夹在第一框架与第二框架之间。如果需要，第一框架和第二框架可以是相同的。
23.示例性地，框架是扁平的。如果需要，框架可由金属薄板制成。金属薄板可以通过激光切割技术容易且便宜地成形。
24.框架可在隔壁的平面内具有较低的截面弯曲刚度，从而避免框架的加强效果。为此目的，框架可有利地具有荷叶边，以在确保框架与织物之间具有足够的粘合区域的同时减小刚度。
25.举例来说，框架可在隔壁的平面内具有伸出部。隔壁平面内的伸出部可提供用于整合连接器和/或其他系统装置的穿孔、附接部和支撑部。如果需要，这些伸出部靠近框架的外边界分布。
26.示例性地，薄膜可由浮球和救生筏所使用的相同的防渗水织物材料制成。例如，薄膜可包括涂覆有防水聚合物的尼龙或凯夫拉织物。
27.举例来说，这种隔壁可以不影响尾梁结构的应力水平。因此，尾梁结构的机械工况与是否安装隔壁无关。
28.这种非结构性隔壁可以无需检查和维护，尤其是在尾旋翼附近的金属载荷结构上的裂纹方面。
29.非结构性隔壁可以是轻量化的。例如，非结构性隔壁的重量可以小于传统隔壁的二分之一。
30.用于救生筏和浮球的材料是柔性的、可粘合的、坚固的，并且已经在直升机的不透水的效果方面得到验证。
31.所提出的不透水的隔壁的设计是简单的并且制造成本低。
32.根据一个方面，尾梁还包括另外的不透水的隔壁，其在第二端部处以不透水的方式封闭不透水的隔舱并且包括：另外的附接装置，其沿着第二端部处的第二边沿附接至不透水的隔舱；另外的框架，其具有被附接至另外的附接装置的另外的内边沿；以及另外的不透水的织物，其以不透水的方式封闭另外的框架的另外的内边沿。
33.根据一个方面，不透水的织物粘接到框架上。
34.根据一个方面，框架还包括：具有内边沿的第一夹层；以及具有内边沿的第二夹层，其中不透水的织物被夹在第一夹层与第二夹层之间。
35.根据一个方面，框架还包括用于附接辅助装置的至少一个伸出部。
36.根据一个方面，从软管、连接器和吊带组成的组合中选择辅助装置。
37.根据一个方面，至少一个伸出部还包括用于容纳辅助装置的多个穿孔。
38.根据一个方面，框架还包括至少一种金属板或复合材料。
39.根据一个方面，框架是扁平的并且具有均匀的厚度。
40.根据一个方面，均匀的厚度在0.5mm与1.5mm之间。
41.根据一个方面，不透水的织物还包括一个或多个层，一个或多个层中的至少一个包括聚氨酯层压材料、热塑性聚氨酯、聚合物涂层尼龙、防撕尼龙、尼龙塔夫绸、聚氯乙烯(pvc)涂层聚酯纤维或凯夫拉中的至少一种。
42.根据一个方面，不透水的织物具有第一表面积并且框架具有第二表面积，并且其中第一表面积大于第二表面积。
43.根据一个方面，不透水的织物还包括切口，其适于在框架处提供不透水的织物的平坦的粘合区域，从而不会在水推动不透水的织物时起皱且松垂变形到框架的基准面之外。
44.根据一个方面，不透水的织物还包括封闭切口的贴片。
45.此外，一种直升机可包括以上段落中所述的尾梁。
46.在以下说明中参考附图通过举例的方式概括了实施方式。在这些附图中，相同或功能上相同的组件和元件标有相同的参考数字和字母，并因此在以下说明中仅描述一次。
附图说明
47.图1示出了示意性航空器的立体图，其具有根据一些实施方式的包括不透水的隔舱和不透水的隔壁的尾梁；
48.图2示出了根据一些实施方式的将尾梁的两个隔舱分隔开的示意性隔壁的示意图；
49.图3示出了根据一些实施方式的具有隔离壁和附接装置的示意性隔壁的分解图；并且
50.图4是根据一些实施方式的图3的示意性隔壁从一侧上观察的视图。
具体实施方式
51.图1示出了航空器1，其被示例性表示为旋翼航空器，特别是直升机。因此，为了简单清晰的目的，交通工具1在下文中被称为“直升机”1。然而，应注意的是所提出的实施方式并非限制于直升机并且同样可以应用于包括一个或多个梁架的任何其他航空器，诸如多梁式航空器(例如双梁式航空器)。
52.示意性地，直升机1包括机身2。机身2可被连接至起落架。直升机1还包括用于在操作期间提供升力以及前向、后向或侧向推力的至少一个主旋翼。
53.主旋翼被示例性实施为多桨叶式主旋翼，其包括在关联的旋翼头处安装到旋翼主轴上的多片旋翼桨叶，该多桨叶式主旋翼在直升机1操作时围绕旋翼主轴限定的关联的旋翼轴线进行旋转。
54.举例来说，直升机1还包括尾梁3以及具有水平安定面和翼片的尾翼4。水平安定面可以按需定位在翼片和/或尾梁3上的不同位置。
55.示意性地，直升机1的尾翼4可包括反扭矩装置，其被构造为在操作期间提供反扭矩，即，为了在偏航方面平衡直升机1而抵抗至少一个多桨叶式主旋翼的旋转所产生的扭矩。至少一个反扭矩装置被示意性实施为尾梁3的尾部处的尾旋翼，因此在下文中也称为“尾旋翼”。其他直升机构造可以替代地在尾翼4上不具有反扭矩装置。
56.如图1所示，尾梁3可包括不透水的隔舱7，其包括具有外壳截面的第一边沿38的第一端部35、具有外壳截面的第二边沿39的第二端部36以及位于第一端部35与第二端部36之间的不透水的结构外壳，其有时也称为“机体壳体”。
57.不透水的隔壁6可在第一端部35处以不透水的方式封闭不透水的隔舱7，由此将不透水的隔舱7与非不透水的隔舱10分隔开。
58.示意性地，不透水的隔壁6可包括附接装置。该附接装置可沿着第一端部35处的第
一边沿38被附接。如果需要，不透水的隔壁可包括具有内边沿的框架。该框架可被附接至附接装置。
59.举例来说，不透水的隔壁6可包括不透水的织物。不透水的织物可以不透水的方式封闭框架的内边沿。
60.不透水的隔壁6可具有显著的非结构性特征。换言之，不透水的隔壁6可以完全脱离尾梁3的整体机械特性。
61.如图1所示，不透水的隔壁6位于不透水的隔舱7的尾部。然而，应注意的是，可以通过与不透水的隔壁6基本上类似的不透水的隔壁(例如，不透水的隔壁5)仅在不透水的隔舱7的前部封闭不透水的隔舱7，并且通过基本上与不透水的隔壁6不同的不透水的隔壁在尾部封闭不透水的隔舱7。替代地，不透水的隔舱7可通过诸如不透水的隔壁5、6的不透水的隔壁在两端处被封闭。
62.为了简单清晰的目的，不透水的隔舱7在下文中分别通过不透水的隔壁6、5在第一端部35和第二端部36处被封闭。换言之，尾梁3可包括在第二端部36处以不透水的方式封闭不透水的隔舱7的另外的不透水的隔壁5。该另外的不透水的隔壁5可包括沿着第二端部36处的第二边沿39附接至不透水的隔舱7的另外的附接装置。
63.图2示出了根据一些实施方式将尾梁的两个隔舱分隔开的示意性隔壁(例如，图1的不透水的隔壁5或6)的示意图。图2的示意性隔壁可被实施为图1的不透水的隔壁5、6中的一方或双方。为了简单清晰的目的，该示意性隔壁在下文中参考不透水的隔壁6进行描述。
64.如图2所示，不透水的隔壁6可以不透水的方式在第一端部35处封闭不透水的隔舱7，由此将不透水的隔舱7与非不透水的隔舱10分隔开。换言之，不透水的隔壁6可形成隔舱7、10之间的隔离壁20。
65.如果需要，另外的不透水的隔壁可在第二端部处封闭不透水的隔舱7，并且不透水的结构外壳9可在第一端部35与第二端部之间封闭不透水的隔舱7。
66.例如，不透水的隔壁(例如图1的不透水的隔壁5)可以不透水的方式在第二端部(例如图1的第二端部36)处封闭不透水的隔舱7。该不透水的隔壁可包括沿着第二端部处的第二边沿(例如图1的第二端部36处的第二边沿39)附接至不透水的隔舱7的另外的附接装置。具有另外的内边沿的另外的框架可附接至该另外的附接装置，并且另外的不透水的织物可以不透水的方式封闭该另外的框架的另外的内边沿。
67.示意性地，不透水的隔壁6可包括附接装置8。该附接装置8可沿着第一端部35处的外壳截面的第一边沿38被附接。举例来说，附接装置8可具有t形轮廓的截面，并且该t形轮廓的凸缘可沿着第一边沿38在第一端部35处附接至外壳的蒙皮。作为另一个例子，附接装置8可具有l形轮廓的截面，并且该l形轮廓的凸缘可沿着第一端部35处的第一边沿38被附接。
68.举例来说，不透水的隔壁可包括具有内边沿37的框架12。该框架12可附接至附接装置8。在附接装置8具有t形轮廓的截面的例子中，框架12可附接至t形轮廓的腹板。在附接装置8具有l形轮廓的截面的例子中，框架12可附接至l形轮廓的腹板(即，附接至与边沿38的截面平面共面的平面侧部)。
69.不透水的织物可以不透水的方式封闭框架12的内边沿37。举例来说，不透水的织物可以粘接到框架12上。
70.不透水的织物可包括一个或多个层。该一个或多个层中的至少一个可包括聚氨酯层压材料、热塑性聚氨酯、聚合物涂层尼龙、防撕尼龙、尼龙塔夫绸、聚氯乙烯(pvc)涂层聚酯纤维或凯夫拉中的至少一种。
71.图3示出了根据一些实施方式的具有隔离壁20和附接装置8的示意性隔壁(例如图1的不透水的隔壁5或6)的分解图。附接装置8可附接至尾梁(例如图2的尾梁3)的内侧。
72.隔离壁20可通过紧固件18被附接至附接装置8。任何合适的紧固件18都可将隔离壁20附接至附接装置8。合适的紧固件18可包括螺钉、铆钉、螺栓以及螺母、销钉等等。如果需要，隔离壁20可被粘接(例如焊接或胶粘)到附接装置8上。
73.隔离壁20可包括框架12和不透水的织物11。如果需要，不透水的织物11可被粘接到框架12上。不透水的织物11可以是松弛且不被拉紧的。
74.不透水的织物11可包括一个或多个层。该一个或多个层可以相对于彼此自由移动。如果需要，该一个或多个层中的至少一些层可被缝合或粘接到一起。该一个或多个层中的至少一个可包括聚氨酯层压材料、热塑性聚氨酯、聚合物涂层尼龙、防撕尼龙、尼龙塔夫绸、聚氯乙烯(pvc)涂层聚酯纤维或凯夫拉中的至少一种。
75.举例来说，框架12可包括第一夹层12a和第二夹层12b，它们均具有内边沿37。第一夹层12a和第二夹层12b可至少沿着内边沿37彼此重叠。
76.在一些实施方式中，夹层12a、12b可彼此相同。在其他实施方式中，夹层12a、12b在从夹层12a、12b的基准面外部观察时(例如从不透水的隔舱的内侧观察)可彼此成镜像。
77.框架12可包括至少一种金属板或复合材料。换言之，夹层12a、12b中的任一个可由金属板或复合材料制成。举例来说，夹层12a、12b都可由金属板制成，或者夹层12a、12b都可由复合材料制成。作为另一个例子，夹层12a或12b中的一个可由金属板制成，而另一个由复合材料制成。如果需要，夹层12a和/或夹层12b可包括金属板和复合材料二者。
78.示意性地，框架12可包括用于附接辅助装置19的至少一个伸出部14。该至少一个伸出部14可从内边沿37突出到框架12内侧。如果需要，框架12的至少一个伸出部14可包括多个穿孔15。
79.多个穿孔15可具有任意形状。举例来说，该多个穿孔15中的一些穿孔可以是圆形的。作为另一个例子，该多个穿孔15中的一些穿孔可具有多边形形状。如果需要，该多个穿孔15中的所有穿孔都可具有相同形状。
80.多个穿孔15可具有任意尺寸。举例来说，该多个穿孔15中的一些穿孔可具有第一周长，而该多个穿孔15中的其他穿孔可具有与第一周长不同的第二周长。如果需要，该多个穿孔15中的所有穿孔都可具有相同周长。
81.多个穿孔15可容纳辅助装置19。该辅助装置19可包括适于附接至框架12的任何装置。举例来说，可从软管、连接器和吊带组成的组合中选择辅助装置19。为了简化表示，仅在图3中示出了连接器19。
82.不透水的织物11可被夹在第一夹层12a与第二夹层12b之间。例如，不透水的织物11可在不透水的织物的外边界22处沿着内边沿37与夹层12a、12b二者重叠，由此限定与夹层12a、12b之间的重叠区域。不透水的织物11可在该重叠区域处与夹层12a、12b二者粘接。
83.为了提供足够的粘接表面，第一夹层12a与第二夹层12b可在内边沿37周围具有凸部17。例如，夹层12a、12b可在内边沿37周围至少局部地具有荷叶边。
84.示意性地，不透水的织物11可具有与框架12的多个穿孔15具有相同的尺寸和形状的相同的多个穿孔。不透水的织物11的多个穿孔可在不透水的织物11粘接在框架12上时与框架12的多个穿孔15重叠。
85.举例来说，框架12可以是扁平的。换言之，夹层12a、12b在压在一起时是扁平的。框架12、因此压在一起时的夹层12a、12b可具有均匀的厚度。举例来说，该均匀的厚度可以在0.5mm与1.5mm之间。
86.如果需要，夹层12a或12b中的一方或双方可在一个或两个表面上包括可使框架12具有不均匀的厚度的凸部和/或凹部。
87.举例来说，夹层12a、12b在接收不透水的织物11的相应表面上可以是平坦的。作为另一个例子，夹层12a和/或12b可在背对不透水的织物11的相应表面上具有凸部和/或凹部。例如，夹层12a和/或12b可在多个穿孔15中的至少一些穿孔周围具有凸部和/或凹部。
88.图4是根据一些实施方式的图3的示意性隔壁从一侧上观察的视图。如图4所示，框架紧固件18将框架12附接至附接装置8。不透水的织物11可被粘接到框架12上。
89.示意性地，框架12和不透水的织物11中的穿孔15可以对齐，以允许连接器19从其中穿过。
90.举例来说，不透水的织物11可具有第一表面积并且框架12具有第二表面积。第一表面积可以大于第二表面积。
91.在第一表面积大于第二表面积的情况下，不透水的织物11可包括切口21。该切口21可适于在框架12处提供不透水的织物11的平坦的粘合区域，从而不会在水推动不透水的织物11时起皱且松垂变形到框架12的基准面之外(即，朝向不透水的隔舱内部的平面外变形)。
92.换言之，不透水的织物11可在多个方向上开槽，使得槽朝向切口21打开。示意性地，不透水的织物11可包括封闭切口21的贴片16。
93.应注意的是，上述实施方式的变型在本领域技术人员的常识范围内，因此也被认为是本发明的一部分。
94.例如，图1的直升机1被表示为在尾梁3中具有通过不透水的隔壁5、6封闭的单一不透水的隔舱7。然而，直升机1也可具有一个以上的不透水的隔舱，它们各自由不透水的隔壁(例如不透水的隔壁5、6)界定。
95.此外，图1的不透水的隔舱7被限定为位于尾梁3中的隔舱。然而，该不透水的隔舱也可以位于直升机1机身上的任何位置。
96.另外，图2至4的不透水的隔壁6被表示为具有大体上矩形的形状。然而，不透水的隔壁6可以在需要时具有任何形状。例如，不透水的隔壁6可以是圆形的或具有多边形形状。
97.此外，图2至4的不透水的隔壁6被表示为具有三个伸出部14。然而，不透水的隔壁6可具有任何数量的伸出部。例如，不透水的隔壁6可具有一个、两个、四个或更多的伸出部。如果需要，不透水的隔壁6可不具有伸出部。
98.附图标记列表
99.1 直升机
100.2 机身
101.3 尾梁
102.4 尾翼
103.5、6 不透水的隔壁
104.7 不透水的隔舱
105.8 附接装置
106.9 机体壳体、不透水的结构外壳
107.10 非不透水的隔舱
108.11 不透水的织物
109.12 框架
110.12a、12b 夹层
111.14 伸出部
112.15 穿孔
113.16 贴片
114.17 凸部
115.18 框架紧固件
116.19 连接器、辅助装置
117.20 隔离壁
118.21 切口
119.22 不透水的织物的外边界
120.35 第一端部
121.36 第二端部
122.37 内边沿
123.38 第一边沿
124.39 第二边沿