一种挂装式模块化整体货舱及上单翼货运飞机的制作方法

本发明涉及货运飞机，尤其是涉及一种挂装式模块化整体货舱及上单翼货运飞机。

背景技术：

1、目前正在使用的货运飞机，有一部分是从有人乘坐飞机改装而来的，也有一部分是单独设计的专用货机。

2、改装货机的主要用途是民用货运，客改货的主要原因是降低成本、延长使用寿命、提高运力或适应市场需求。改装货机的主要工作包括：拆除客机原有设施及装置，如座椅、行李舱等；装备更坚固的地板以及货物处理系统，并在机身侧面或机头加装一道大舱门；加强客舱地板和机身结构，以承载货物的重量；安装可以承载9g过载的隔板或拦网，将货舱和机组舱分开，并且平衡机身力矩；安装烟雾火警探测、告警系统，以及火情抑制系统等货运安全设备。单独设计专用货机主要用于军事或其他特殊用途，以满足特定使用需求。

3、不论是客改货的方式还是单独设计专用货机的方式，飞机结构本身的设计一直沿用了有人乘坐和货运兼顾的设计原则，即既要保证飞机的货运功能，又要保证人员在飞行运输过程中的舒适度和安全性。因此，目前所有在用货运飞机在机身结构设计上都来源于已有的客货兼顾的机型或同类设计方式。近些年来，随着无人机技术的发展，货运无人飞机的成为新的货运工具，货运无人飞机本应能够减少货运飞机在设计和制造方面用于载人功能成本和复杂度，但由于目前大多数的货运无人飞机是由人有飞机改装而成，极少数单独设计的专用货运无人飞机也沿用了地板承重的货舱结构设计，与其他货运飞机在机身和货舱结构设计上并无本质区别。

4、上述设计方式的不足和缺陷在于：

5、（1）飞机总体结构要考虑载客和载货，必须有地板以及地板的承力结构必须连接到飞机的整体承力结构，这是一个死重结构，无论从设计还是制造上，都加大了飞机的成本；

6、（2）现有货运飞机装卸货的通道主要包括机头、机尾、侧门三种，需要通过装卸机械逐次装运，装卸货的时间较长；

7、（3）现有固定翼货运飞机的空投操作采用后舱或侧门空投方式，空投速度较慢，且需要人员在机舱内操作空投过程和重新调整货物布局以保持飞机重心，此方法不适用于无人货运飞机；

8、（4）现有货运飞机的货舱设计是以飞机结构为基础展开，即在飞机设计的基础上进行货舱设计，如货运需求发生变化，必须重新设计飞机或者在已有机型基础上进行修改，通用性和灵活性不高。

技术实现思路

1、为了解决上述货运飞机货舱的技术问题，本发明提供一种挂装式模块化整体货舱及上单翼货运飞机。采用如下的技术方案：

2、一种挂装式模块化整体货舱，包括网格式承力框架、货舱框架、下垂式支撑结构、机翼连接结构、机头连接梁、平开式尾舱门、折叠式对开底舱门、一对承力滑轨和多个门式起重升降臂，所述货舱框架顶部设有网格式承力框架，所述网格式承力框架顶部设有用于连接机翼的机翼连接结构，货舱框架的两个侧面分别设有下垂式支撑结构，货舱框架的一端设有机头连接梁，所述平开式尾舱门可开合安装在货舱框架的另一端，所述折叠式对开底舱门可开合安装在货舱框架的底部，一对承力滑轨分别安装在网格式承力框架的底部，门式起重升降臂分别安装在一对承力滑轨的滑块上，并沿着承力滑轨方向移动，多个门式起重升降臂用于装卸挂装式空运集装箱，承担挂装式空运集装箱的重量，当挂装式空运集装箱移动到设定位置后固定挂装式空运集装箱。

3、可选的，网格式承力框架由纵横交叉相连的多根承力梁相互固定组成。

4、通过采用上述技术方案，网格式承力框架中央位置设计有机翼连接结构，机翼连接结构可与机翼承力结构连接固定，实现货舱舱体与飞机机翼的稳固连接，货舱仅适用于上单翼结构飞机；货舱的网格式承力框架后端与飞机垂直尾翼和水平尾翼连接固定，实现货舱与飞机机尾的稳固连接，货舱网格式承力框架前端的机头连接梁与飞机机头连接固定，实现货舱舱体与飞机机头的稳固连接；

5、货舱两侧有下垂式支撑结构，用于支撑安装于货舱两侧下框架的飞机主起落架，飞机的前起落架安装于机头连接梁；

6、货舱可从底面和后面为打开，用于从底部和后部装卸货物，底部安装折叠式对开底舱门，完成货物装卸后可关闭和锁定，后侧舱门为双侧平开式尾舱门，货舱后部装卸货时，平开式尾舱门向两侧平开，可以允许叉车等其他承托载运设备从后部驶入货舱装卸；

7、模块化飞机结构设计，货舱大小可以根据需求变化，并可以根据货舱的大小设计相匹配的飞机模块，形成系列化货舱和货运飞机型号。

8、针对挂装货物设计，不需要考虑底板结构问题，可以减少飞机自重，降低制造和运输成本；

9、货舱内设计了可移动的门式起重升降臂，货舱顶部网格式承力框架的两侧各安装固定承力滑轨，承力滑轨用于安装和固定门式起重升降臂，门式起重升降臂可沿承力滑轨横向滑动，以适应不同货运集装箱的挂装位置，挂装位置确定后，门式起重升降臂在承力滑轨的位置可锁定；货舱不能装载散货，必须配合专用的挂装式空运集装箱使用，门式起重升降臂的数量可根据货舱长度和装运航空集装箱的数量调整，通常不少于两个，门式起重升降臂用于装卸挂装式空运集装箱，承担挂装式空运集装箱的重量并固定箱体，使其在飞行中不发生明显位置移动，以保证货物的完好和飞机重心的稳定，保证在空投后飞机重心稳定。

10、可选的，门式起重升降臂包括十字横梁、一对宽度调整电机、一对升降电机、一对升降杆、多股钢索和一对升降叉，所述十字横梁的顶部通过连接块分别安装在一对承力滑轨的滑块上，宽度调整电机安装在十字横梁上，升降杆包括伸缩部和升降部，一对升降杆分别通过伸缩部连接在十字横梁的两侧，一对宽度调整电机分别通过钢索驱动升降杆在飞机轴线呈90°夹角方向水平横移，一对升降杆的升降部内侧分别设有升降叉，一对升降电机分别安装在十字横梁上，并通过钢索驱动升降部在垂直方向上下移动，一对升降叉用于承载挂装式空运集装箱。

11、通过采用上述技术方案，门式起重升降臂由十字横梁、宽度调整电机、升降电机、升降杆、钢索和升降叉组成，宽度调整电机用于驱动升降杆的在飞机轴线呈90°夹角方向的水平横移，升降电机用于驱动升降杆在垂直方向的上下移动，宽度调整电机和升降电机均固定在十字横梁并使用钢索及滑轮传动，升降叉用于承力并固定货箱。

12、可选的，门式起重升降臂还包括用于承重和挂装固定挂装式无伞空投箱的挂梁，所述挂梁包括两条挂装锁舌、挂梁梁体和多个航空挂钩，所述十字横梁下方设有与飞机纵轴平行的凹槽，两条挂装锁舌分别安装在凹槽内壁两侧，并沿飞机纵轴方向，挂梁梁体沿飞机纵轴方向左右两侧各有一道挂装槽，挂梁梁体外尺寸与十字横梁凹槽内尺寸匹配，向上装入十字横梁凹槽；挂装时，挂装锁舌缩回，待挂梁梁体完全嵌入挂装槽后回弹插入到挂装槽内，完成挂梁与十字横梁的结合，多个航空挂钩分别安装在挂梁梁体的底面上，用于挂载和投放挂装式无伞空投箱。

13、通过采用上述技术方案，十字横梁还可以用于承重和挂装固定挂装式无伞空投箱的挂梁，货舱支持挂装式无伞空投箱，门式起重升降臂的十字横梁下方设计有与飞机纵轴平行的凹槽，凹槽内壁两侧沿飞机纵轴方向设计有两条挂装锁舌，挂装式无伞空投箱的挂梁梁体沿飞机纵轴方向左右两侧各有一道挂装槽，挂梁梁体外尺寸与十字横梁凹槽内尺寸匹配，能向上装入十字横梁凹槽； 挂装时，挂装锁舌缩回，待挂梁梁体完全嵌入挂装槽后回弹插入到挂装槽内，完成挂梁与十字横梁的结合，挂梁梁体的底面设置具有自动脱钩功能的航空挂钩，航空挂钩可根据指令释放其上挂载的挂装式无伞空投箱，将挂装式无伞空投箱直接从机腹下装卸口空投出飞机，挂装式无伞空投箱被空投后，利用自带的缓冲设备减速，使挂装式无伞空投箱落地时不承受过大的冲击，保证箱内货物的完好。

14、可选的，多个挂装式空运集装箱分别通过多个集装箱连接器挂载在门式起重升降臂，挂装式空运集装箱的八个顶角分别安装集装箱连接座，相邻两个挂装式空运集装箱对应位置的集装箱连接座齐时，通过集装箱连接器将相邻的集装箱连接座连接。

15、可选的，集装箱连接座设有插入孔和中空部，集装箱连接器包括中间块、一对连接器锁扣和一对承载块，所述中间块的两侧分别设置一对承载块，所述一对承载块的端部分别设置一对连接器锁扣，一对连接器锁扣分别插入集装箱连接座的插入孔并完全置于中空部时，通过将中间块转动90°，一对连接器锁扣被锁在集装箱连接座中空部，实现相邻集装箱连接座的连接。

16、可选的，多个不同规格的挂装式空运集装箱分别通过集装箱连接器连接组成挂装式空运集装箱组合体，装货时，挂装式空运集装箱组合体通过一次吊装实现整体装货，卸货时，挂装式空运集装箱组合体通过一次吊装实现整体卸货。

17、通过采用上述技术方案，挂装式空运集装箱为全封闭设计，箱体结构与普通集装箱基本相同，仅对与货舱配合装卸的挂装机构进行了重新设计，挂装式空运集装箱的八个顶角都安装有集装箱连接座，相邻两个挂装式空运集装箱对应位置的集装箱连接座齐时，可以通过专用的集装箱连接器将相邻的集装箱连接座牢固连接；

18、具体连接方法是：先将集装箱连接器插入集装箱a上的集装箱连接座，然后连接器锁扣旋转90°完成集装箱连接器与集装箱a的锁定，再将集装箱b上对应位置的集装箱连接座对准集装箱连接器并插入，然后连接器锁扣旋转90°完成集装箱b上的集装箱连接器与相邻挂装式空运集装箱的锁定。

19、采用上述连接方法，可将多个不同规格的挂装式空运集装箱连接成为一个挂装式空运集装箱组合体，装货时挂装式空运集装箱组合体可以一次性地挂装进货舱，卸货时挂装式空运集装箱组合体也可以一次性地从进货舱卸下。

20、集装箱连接器既是相邻挂装式空运集装箱的连接器件，也是货舱门式起重升降臂的升降受力点和固定点，装货时，宽度调整电机和升降电机先后驱动升降杆向外向下运动留出装货空间，当挂装式空运集装箱或挂装式空运集装箱组合体到达装货位置后，宽度调整电机和升降电机先后驱动升降杆向内向上运动，使升降叉钩住集装箱连接器的承载块底部，并提升挂装式空运集装箱或挂装式空运集装箱组合体到达挂装位置；

21、卸货时，升降电机驱动升降杆向下运动，当挂装式空运集装箱或挂装式空运集装箱组合体到达卸货位置后，升降电机和宽度调整电机先后驱动升降杆继续向下向外运动，使升降叉脱离集装箱连接器，完成卸货；

22、装货时，装卸托盘车将挂装式空运集装箱或挂装式空运集装箱组合体运送到货舱下方，并升举到门式起重升降臂装货位置，由门式起重升降臂完成装货；卸货时，空载的装卸托盘车驶入挂装式空运集装箱或挂装式空运集装箱组合体下方对齐位置，升起托盘托住对应的箱体，待门式起重升降臂完成与货箱的脱离后，装卸托盘车降下托盘行驶到货物堆放区。

23、一种挂装式模块化整体货舱货运飞机，包括整体货舱结构、一对机翼、飞机机头结构、旋翼组件、飞机机尾结构、尾翼机构和起落架组件，所述整体货舱结构一种挂装式模块化整体货舱的结构，一对机翼分别安装在整体货舱结构的机翼连接结构两侧，所述飞机机头结构安装在整体货舱结构的机头连接梁处，所述旋翼组件安装在飞机机头结构的端部，所述飞机机尾结构安装在整体货舱结构的尾部，所述尾翼机构安装在飞机机尾结构的顶部，所述起落架组件安装在整体货舱结构的底部。

24、可选的，所述旋翼组件采用单发螺旋桨。

25、可选的，起落架组件采用三点式起落架，起落架组件的主起落架安装在整体货舱结构下垂式支撑结构的底部，前起落架安装在机头连接梁的底部。

26、通过采用上述技术方案，货运飞机的货舱部分采用一种挂装式模块化整体货舱的结构，模块化飞机结构设计，货舱大小可以根据需求变化，并可以根据货舱的大小设计相匹配的飞机模块，形成系列化货舱和货运飞机型号，飞机整体采用前三点式起落架，整体货舱结构两侧有下垂式支撑结构，用于支撑安装于货舱两侧下框架的飞机主起落架，飞机的前起落架安装于机头连接梁。

27、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

28、（1）模块化飞机结构设计，货运飞机的货舱大小可以根据需求变化，并可以根据货舱的大小设计相匹配的飞机模块，形成系列化货舱和货运飞机型号；

29、（2）针对挂装货物设计，不需要考虑底板结构问题，可以减少飞机自重，降低制造和运输成本；

30、（3）货舱内设计了可移动的门式起重升降臂，可以自动带货箱沿承力滑轨移动，保证在空投后飞机重心稳定；

31、（4）挂装式货舱，装卸货物快捷方便；

32、（5）集装箱的使用模块化组合使用方式，货物结合搭配更加灵活。