包括不同刚度的主阻尼器装置和副阻尼器装置的阻尼系统，相关结构和飞行器的制作方法

本发明涉及沿着纵向轴线延伸的阻尼系统。本发明还涉及包括这种阻尼系统的飞行器结构和包括这种结构的飞行器。

本发明适用于航空领域，特别是在着陆或碰撞的情况下消散施加至飞行器的冲击能量。

背景技术：

飞行器包括一组机械元件，这些机械元件对于飞行器的飞行是必不可少的，机械元件包括由周向框架和纵向加强件加强的蒙皮。对飞行不可缺少的这组机械元件通常被称为“主要结构”。

飞行器还包括分配有特定功能的结构。例如，这种结构是地板结构，例如客舱地板结构。根据另一个示例，在货运领域中，这种结构是竖向隔墙，该竖向隔墙的功能是将驾驶舱与飞行器的用于接纳集装箱的体积分开。

通常，这种结构包括横档以及间隔件网，横档通过横档的端部连接至周向框架。例如，每个间隔件在间隔件的一个端部处连接至结构的相应横档，并且在间隔件的另一个端部处连接至相应的周向框架。这种间隔件网例如设计成支撑该结构以使结构加强或者甚至提供阻尼功能。

在客运的情况下，在动态着陆期间，最优地消散冲击能量是必要的，使得对机舱乘客造成的震动冲击(包括竖向冲击)保持低于监管限制，或者保持尽可能低。

此外，在货运的情况下，集装箱可能会被向前抛出。因此有必要尝试并保护驾驶舱内的机组人员免受由这种集装箱的移位所产生的震动。

已经设想为前述结构提供呈复合材料的压缩梁形式的间隔件。例如，如专利文献wo2009/101372a1中所述，每个这样的间隔件在其端部中的一个端部处包括角板，该角板适于在比如由动态着陆导致的高水平压缩力的作用下切割间隔件。在这种情况下，间隔件形成阻尼装置。

然而，这种结构并不完全令人满意。

实际上，在这种结构中，每个间隔件的尺寸调整成当间隔件受到对应于正常使用的压缩力(例如，在地板的情况下，由地板的负载引起的压缩力)时承受相应的角板的切割装置，使得仅在碰撞情况下发生间隔件的切割。

这通常导致过大的间隔件，相比于传统的间隔件，该过大的间隔件反过来导致这种间隔件的尺寸增加，这在航空领域是尤其有害的。

因此，本发明的目的是提供一种阻尼系统，该阻尼系统能够以令人满意的方式消散冲击能量，同时该阻尼系统具有相比于现有技术的阻尼装置更小的尺寸。

技术实现要素：

为此目的，本发明的主题是上述类型的阻尼系统，包括：

沿着纵向轴线彼此以一定距离布置的第一基部和第二基部；

主阻尼器装置，主阻尼器装置包括至少一个梁，每个梁沿着纵向轴线延伸，每个梁包括相反的两个端部并通过其两个端部中的一个端部附接至第一基部并且通过其两个端部中的另一个端部附接至第二基部。

副阻尼器装置包括相反的两个端部，副阻尼器装置通过其两个端部中的一个端部连接至第一基部，并且通过其两个端部中的另一个端部连接至第二基部；

阻尼系统构造成使得：

在静止时，主阻尼器装置沿着纵向轴线的刚度大于副阻尼器装置沿着纵向轴线的刚度；

当施加至阻尼系统以将第一基部推向第二基部的力具有小于预定极限值的值时，每个梁保持在压缩状态中；并且

当该力具有大于或等于极限值的值时，每个梁经受屈曲并且副阻尼器装置经受弹性变形。

实际上，主阻尼器装置和副阻尼器装置使得：将纵向力施加在阻尼系统上而将第一基部推向第二基部期间，并且只要纵向作用力的值小于极限值，主阻尼器装置承受大部分作用力，主阻尼器装置的刚度大于副阻尼器装置的刚度。在这种情况下，梁保持在压缩状态中。

如果该力的值到达极限值，梁屈曲并消散与施加在阻尼系统上的纵向力相关的一部分能量。此外，由于屈曲，梁不再能够承受纵向力。在这种情况下，副阻尼器装置经受变形并且承受施加在阻尼系统上的力从而特别是通过弹性变形消散与纵向力相关的另一部分能量。因此，接连地通过使用主阻尼器装置然后通过使用副阻尼器装置消散与力相关的能量，为根据本发明的阻尼系统提供了比现有技术的装置更有效地消散能量的能力。

因此，在相同的性能下，相比于上述现有技术的结构，根据本发明的阻尼系统可能具有更小的尺寸。

根据本发明的其他有益方面，阻尼系统包括以下特征中或单独使用或以任何技术上可能的组合的一个或多个特征：

副阻尼器装置包括至少一个弯曲构件，每个弯曲构件包括相反的两个端部，每个弯曲构件通过其两个端部中的一个端部连接至第一基部，并且通过其两个端部中的另一个端部连接至第二基部，每个弯曲构件构造成当该力具有在超过极限值的范围内的值时经受弹性弯曲；

每个弯曲构件是空心的并且/或者每个梁是实心的；

每个梁比每个弯曲构件径向地更靠近纵向轴线；

至少一个弯曲构件包括两个拱形部，两个拱形部中的每一个拱形部包括相反的两个端部，每个弯曲构件的两个端部各自由两个拱形部的对应的两个相应端部的联接而形成，两个拱形部各自具有凹面，两个拱形部的凹面彼此相对；

阻尼系统包括单个弯曲构件，该弯曲构件具有绕纵向轴线的圆形对称；

至少一个弯曲构件包括沿着纵向轴线延伸的直部和多个箍，直部包括相反的两个端部，每个箍包括相反的两个端部，每个箍的两个端部中的每一个端部附接至直部的相应的端部；

副阻尼器装置包括至少一个网状元件，每个网状元件具有三维格状结构，每个网状元件包括相反的两个端部，每个网状元件通过其两个端部中的一个端部连接至第一基部，并且通过其两个端部中的另一个端部连接至第二基部，每个网状元件构造成当力具有在超过极限值的范围内的值时，经受其两个端部中的一个端部朝向其两个端部中的另一个端部的弹性偏置。

此外，本发明涉及一种飞行器结构，该飞行器结构包括至少一个如上限定的阻尼系统，每个阻尼系统构造成承受施加在该结构上的至少一部分力。

根据本发明的另一个有益方面，该结构包括以下特征：阻尼系统形成间隔件，该间隔件连接相对于彼此固定的至少两个结构元件。

此外，本发明涉及一种包括如上限定的结构的飞行器。

附图说明

使用以下描述将更好地理解本发明，以下描述仅作为非限制性的示例给出并且参照附图作出，其中：

图1是根据本发明的阻尼系统的第一实施方式的立体图；

图2是隔墙的立体图，在该隔墙中结合了图1的阻尼系统；

图3是图1的阻尼系统沿着与阻尼系统的纵向轴线垂直的平面切开的一部分的立体图；

图4是根据本发明的阻尼系统的第二实施方式的立体图，其中阻尼系统的一些弯曲构件以虚线示出；

图5是根据本发明的阻尼系统的第三实施方式的立体图；

图6是根据本发明的阻尼系统的第四实施方式的立体图；

图7是图6的阻尼系统沿着与阻尼系统的纵向轴线垂直的平面切开的一部分的立体图；以及

图8是根据本发明的阻尼系统的第五实施方式在下述平面中的截面图：该平面包含阻尼系统的纵向轴线并穿过阻尼系统的两个梁。

具体实施方式

根据本发明的阻尼系统4在图1至图3中示出。

阻尼系统4意在结合在结构2特别是飞行器结构中。例如，结构2是地板结构或者如图2中所示的隔墙。

在结构2中，阻尼系统4构造成承受施加在结构2上的力的至少一部分。例如，阻尼系统4形成结构2的间隔件，该间隔件连接结构2的相对于彼此固定的至少两个结构元件6，比如横档7。

阻尼系统4沿着相应的纵向轴线x-x延伸。

阻尼系统4包括第一基部8、第二基部10、主阻尼器装置12和副阻尼器装置14。

第一基部8和第二基部10适于允许阻尼系统4至结构元件6的紧固。特别地，在阻尼系统4的实施期间，并且如图2中所示，第一基部8和第二基部10中的每个基部紧固至结构2的相应结构元件6。

第一基部8和第二基部10沿着纵向轴线x-x彼此以一定距离布置，特别是如将通过以下描述呈现的，通过主阻尼器装置12和副阻尼器装置14彼此保持一定距离。

现在将描述的主阻尼器装置12和副阻尼器装置14构造成使得：当阻尼系统4静止时，主阻尼器装置12沿着纵向轴线x-x的刚度大于副阻尼器装置14沿着纵向轴线x-x的刚度。

主阻尼器装置12包括至少一个梁16。例如，主阻尼器装置12包括四个梁16。

每个梁16沿着纵向轴线x-x延伸。

每个梁16包括相反的两个端部18。每个梁16通过其两个端部18中的一个端部连接至第一基部8，并且通过其两个端部18中的另一个端部连接至第二基部10。

梁16的沿着纵向轴线位于同一侧并且附接至第一基部8的端部18形成主阻尼器装置12的第一端部。梁16的沿着纵向轴线位于同一侧并且附接至第二基部10的端部18形成主阻尼器装置12的第二端部。

优选地，每个梁16是实心的。这在下述情况下是有益的，当压缩力沿着阻尼系统4的纵向轴线x-x施加时，因为在梁16的垂直于纵向轴线x-x的截平面中的每个梁16截面的材料量较高，因而总是由梁16承受较大部分的力。

例如，每个梁16是具有圆形截面的实心管。

梁16的尺寸设计成使得：当施加至阻尼系统4以沿着纵向轴线x-x朝向第二基部10推动第一基部8的力具有小于预定极限值的值时，每个梁16经受压缩变形。此外，梁16的尺寸设计成使得：当该力具有大于或等于极限值的值时，每个梁16经受屈曲。

施加至阻尼系统4以沿着纵向轴线x-x朝向第二基部10推动第一基部8的力将被称为“纵向力”。

副阻尼器装置14包括至少一个弯曲构件20。

优选地，副阻尼器装置14包括绕纵向轴线x-x有规律地分布的多个弯曲构件20。

例如，副阻尼器装置14包括十六个弯曲构件20。

每个弯曲构件20是弯曲的。优选地，每个弯曲构件20在包含纵向轴线x-x的平面中延伸。

每个弯曲构件20包括相反的两个端部22。每个弯曲构件20通过其两个端部22中的一个端部固定至第一基部8，并且通过其两个端部22中的另一个端部固定至第二基部10。

弯曲构件20的沿着纵向轴线位于同一侧并且附接至第一基部8的端部22形成副阻尼器装置14的第一端部。弯曲构件20的沿着纵向轴线位于同一侧并且附接至第二基部10的端部22形成副阻尼器装置14的第二端部。

优选地，每个弯曲构件20是空心的。这在下述情况下是有益的，在弯曲构件20上施加趋于使弯曲构件20的两个端部22彼此靠近的弯曲力的期间，空心弯曲构件20能够消散的能量基本等于由相同尺寸的实心弯曲构件所消散的能量，同时更轻。这是因为实心弯曲构件的中心部分在相同条件下基本上不消散能量。

例如，每个弯曲构件20是具有圆形截面的空心弯曲筒形体。

优选地，梁16和弯曲构件20布置成使得梁16比弯曲构件20径向地更靠近纵向轴线x-x。

例如，弯曲构件20绕梁16有规律地布置。具体地，如图中3所示，每个弯曲构件20的凹面21朝向纵向轴线x-x定向。

此外，弯曲构件20的尺寸设计成使得当纵向力具有在超过上述极限值的范围内的值时，每个弯曲构件20经受弹性挠曲。

布置成经受压缩的梁16具有比布置成经受挠曲的弯曲构件20的刚度更大的刚度。这为主阻尼器装置12提供了大于副阻尼器装置14的刚度的刚度。

作为非限制性示例，第一基部8、第二基部10、主阻尼器装置12和副阻尼器装置14中的每一个由钛制成，例如通常被称为“钛ta6v”的合金，该合金包括钛、多达7％的铝、多达4.5％的钒以及可能少量的碳、铁、氧和氮。

在另一个示例中，第一基部8、第二基部10、主阻尼器装置12和副阻尼器装置14中的每一个由铝制成。

第一基部8、第二基部10、主阻尼器装置12和副阻尼器装置14优选地是一体的，例如通过增材制造共同地制造。

或者，主阻尼器装置12和副阻尼器装置14通过焊接或任何其他已知的附接方法附接至第一基部8和第二基部10。

举例来说，在静止时，由主阻尼器装置12和副阻尼器装置14形成的组件具有沿着纵向轴线x-x100mm(毫米)量级的延伸范围，并且阻尼系统4具有沿着纵向轴线x-x200mm量级的延伸范围。在这种情况下，阻尼系统4的尺寸可以设计成使得主阻尼器装置12能够在梁16经受屈曲之前承受高达约90kn(千牛顿)的极限值的纵向力。此外，弯曲构件20可以在其变形期间支撑额外的纵向力20kn。

现在将描述阻尼系统4的操作。

施加至阻尼系统4的纵向力将第一基部8推向第二基部10。

只要纵向力的值小于极限值，主阻尼器装置12，特别是梁16，承受了大部分力，主阻尼器装置12的刚度大于副阻尼器装置14的刚度。在这种情况下，梁16保持在压缩的状态中。弯曲构件20的挠曲对于在静止时弯曲构件20的形状是可忽略的。

如果力的值到达极限值，则梁16经受屈曲并消散与施加在阻尼系统4上的纵向力相关的部分能量。此外，由于屈曲，梁16不再能够承受纵向力。在这种情况下，弯曲构件20弯曲并承受施加在阻尼系统4上的力从而特别是通过弹性变形消散与纵向力相关的额外部分能量。

可以想到的是，对于具有甚至更大值的纵向力，弯曲构件20经受塑性变形。

现在将描述根据本发明的阻尼系统的另外的实施方式。将仅描述关于图1至图3的阻尼系统4的差异，其余特征是类似的。

图4的阻尼系统204与图1至图3的阻尼系统4的不同在于，副阻尼器装置214包括至少一个弯曲构件220，该弯曲构件220包括具有相对于彼此相反定向的凹面221的两个拱形部224。例如，两个拱形部224中的一个拱形部布置在纵向轴线侧并且具有背向纵向轴线x-x的凹面221，而两个拱形部224中的另一个拱形部布置在相反的相反侧并且具有朝向纵向轴线x-x定向的凹面221。

每个拱形部224包括相反的两个端部228。两个拱形部224的纵向位于同一侧的端部228相互连接以形成弯曲构件220的端部222。

在该图4中，一些拱形的构件220已经以虚线示出以给予附图更好的可读性，特别是允许拱形部224的更好的可视化。

图5的阻尼系统304与图1至图3的阻尼系统4的不同在于，阻尼系统304的副阻尼器装置314包括单个弯曲构件320。在这种情况下，弯曲构件320具有绕纵向轴线x-x的圆形对称。

图6和图7的阻尼系统404与图1至图3的阻尼系统4的不同在于，副阻尼器装置414的每个弯曲构件420包括阻尼构件431。每个构件431包括直部430和对应的多个箍432。

直部430相应于例如对应的弯曲构件420的中间部分。

直部430包括相反的两个端部434，两个端部434附接至对应的弯曲构件420。

例如，直部430由沿着纵向轴线x-x延伸的多个直部段435形成。

此外，每个箍432包括相反的两个端部436，每个箍432的每个端部436附接至直部430的相应端部434，使得阻尼构件431具有与图1至图3的阻尼系统4的几何形状类似的几何形状。

或者，阻尼构件431具有与图4的阻尼系统204或图5的阻尼系统304的几何形状类似的几何形状或任何其他适当的几何形状。

更概括而言，在本发明的某些实施方式中，阻尼构件431具有这样的几何形状：使得阻尼构件431包括主阻尼器装置和副阻尼器装置，主阻尼器装置沿着纵向轴线x-x的刚度大于副阻尼器装置沿着纵向轴线的刚度。

图8的阻尼系统504与图1至图3的阻尼系统4的不同在于，副阻尼器装置514不包括弯曲构件，而包括具有三维格状结构的至少一个网状元件540。

网状元件540包括相反的两个端部542、544，每个端部连接至第一基部508和第二基部510中的一个基部。

此外，阻尼系统504构造成使得在主阻尼器装置512的梁516的屈曲期间，每个网状构件540经受其两个端部542、544中的一个端部朝向其两个端部542、544中的另一个端部的推动，导致网状元件540的弹性变形。

例如，网状元件540通常限定了沿着纵向轴线x-x延伸并且布置在第一基部508与第二基部510之间的空心筒形体。在这种情况下，空心筒形网状元件径向地围绕梁516。

根据本发明的阻尼系统的实施方式(未示出)，至少一个弯曲构件20布置成使得弯曲构件20的凹面21背向纵向轴线x-x定向。

根据依照本发明的阻尼系统的实施方式(未示出)，弯曲构件20在没有附接的情况下连接至第一基部8并连接至第二基部10，并且副阻尼器装置14能够沿着纵向轴线x-x移动。

更具体地，弯曲构件20的最靠近第一基部8的端部22附接在一起以形成第一环。此外，弯曲构件20的最靠近第二基部10的端部22附接在一起以形成第二环。第一环和第二环中的每一个环径向地围绕梁16。

此外，第一基部8和第二基部10中的每一个基部包括止挡件，该止挡件意在限制副阻尼器装置14沿着纵向轴线x-x平移的位移。

在这种情况下，副阻尼器装置14的尺寸使得：当梁16经受屈曲时，第一基部8与第一环接触并且第二基部10与第二环接触，以向弯曲构件20传递施加至基部8、10的力。然后，弯曲构件20弯曲以吸收由纵向力提供的至少一部分能量。