專利名稱：用于機(jī)翼的支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及靜力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及一種支撐結(jié) 構(gòu)、 一種連接構(gòu)件、 一種用于支撐結(jié)構(gòu)的接合構(gòu)件、 一種機(jī)翼、 一種用于 在桿構(gòu)件和接合構(gòu)件之間傳遞力的方法、 一種用于制造連接構(gòu)件的方法、 支撐結(jié)構(gòu)在飛行器中的應(yīng)用、以及一種包括支撐結(jié)構(gòu)的飛行器。
背景技術(shù)：
在飛行器的構(gòu)造中，建造有包括U形輪廓或雙T形輪廓的高負(fù)載框架。 此外，例如在A380的垂直尾翼單元的中心翼盒的下翼肋內(nèi)頻繁地^f吏用具 有矩形輪廓的桿。盡管此類輪廓適于構(gòu)造高負(fù)載的框架，但這些桿必須相 對(duì)實(shí)心。這就導(dǎo)致了高負(fù)載框架的重量增加。在相對(duì)輕載荷的情況下4吏用 所謂的SARMA桿。例如，SARMA桿用于底板支撐。但是，由于它們的 尺寸不足，所以SARMA桿不適于高負(fù)載框架。從文獻(xiàn)DE 199 21 6卯B4、 DE 20 2004 015 883 Ul、 DE 199 20 427 Al、 DE 37 21 092 C2以及DE 20 2004 015 047 Ul中得知管連接系統(tǒng)。通常，因?yàn)橛捎诳蚣艿臒o力矩設(shè)計(jì)而使得碰到的主要是拉力或壓力， 所以框架中的支架/桿的臨界載荷情形是壓力載荷下的屈曲。盡管相應(yīng)的力 分布和力傳遞到整個(gè)框架，但相當(dāng)大的單獨(dú)壓力仍可能作用在單個(gè)支架 上，尤其是較大總力作用在結(jié)構(gòu)上的情況下^A如此。特別地，在所謂的框架接合點(diǎn)處，即在框架桿的端部處，必須4吏用復(fù) 雜笨重的連接裝置。在飛行器的情況下，通常是飛行器機(jī)翼的中心翼盒承受較大的載荷。 特別地，中心翼盒必須將橫向載荷和關(guān)聯(lián)的彎曲載荷可靠地傳遞到飛行器 機(jī)身。因?yàn)橹行囊砗型ǔ０▋蓚€(gè)相對(duì)的側(cè)表面，中心翼盒受到的彎曲載荷導(dǎo)致在一個(gè)側(cè)表面內(nèi)產(chǎn)生壓力載荷，并且在與中心翼盒所附接的底面板 垂直的另一側(cè)面區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生拉力。中心翼盒設(shè)計(jì)成翼盒支撐裝置。也就是 說，中心翼盒的結(jié)構(gòu)包括由翼梁、翼肋和桁條加強(qiáng)的殼體。通過利用這些 組件，實(shí)現(xiàn)f對(duì)中心翼盒進(jìn)行局部加強(qiáng)。但是，為了未受作用在中心翼盒 上的較大的力，翼梁、翼肋和軒條必須是實(shí)心的，即是4艮重的結(jié)構(gòu)。為了承受較大的力，通常必需很多大的組件。 一方面，這在制造誤差 的情況下由于必需以相當(dāng)大的成本對(duì)大組件進(jìn)行維1務(wù)而導(dǎo)致缺陷。另 一方 面，尤其是因?yàn)橐砝叩氖褂?，不可能將所引起的載荷一一例如在飛行器的 飛行操縱過程中因壓力或拉力所產(chǎn)生的載荷一 一通過最短的途徑傳遞到 機(jī)身連接裝置。因此，用于包括翼梁、翼肋和桁條的中心翼盒的支撐結(jié)構(gòu) 的公知構(gòu)造只有當(dāng)其具有相應(yīng)的較重的重量時(shí)才能獲得較大的強(qiáng)度。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用于飛行器的改進(jìn)支撐結(jié)構(gòu)。因此，提供具有獨(dú)立權(quán)利要求所限定特征的一種用于飛行器的支撐結(jié) 構(gòu)、 一種用于支撐結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)件、 一種用于支撐結(jié)構(gòu)的M構(gòu)件、 一種 包括支撐結(jié)構(gòu)的機(jī)翼、 一種用于在桿構(gòu)件和M構(gòu)件之間傳遞力的方法、 支撐結(jié)構(gòu)在飛行器中的應(yīng)用、以及一種包括支撐結(jié)構(gòu)的飛行器。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語"力"是指壓力和拉力。依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式，提供一種用于飛行器的支撐結(jié)構(gòu)， 其中該支撐結(jié)構(gòu)包括至少 一個(gè)桿構(gòu)件和至少 一個(gè)接合構(gòu)件。在該配置中， 至少 一個(gè)桿構(gòu)件包括過渡區(qū)，可制造該過渡區(qū)以接合至少 一個(gè)接合構(gòu)件，使得存在至少部分的重疊。在這種配置中，至少一個(gè)桿構(gòu)件的過渡區(qū)i殳計(jì) 成使得在過渡區(qū)M至少一個(gè)M構(gòu)件時(shí)，力在桿構(gòu)件和至少一個(gè)*構(gòu) 件之間居中地傳遞。部分重疊的連接可有助于實(shí)現(xiàn)將力對(duì)稱地或居中地導(dǎo)引入接合構(gòu)件。 雙剪刀式的連接包括例如兩個(gè)面，兩個(gè)面以平面方式擱置在接合構(gòu)件的兩 個(gè)側(cè)面上。以此方式，力可對(duì)稱地導(dǎo)引入接合構(gòu)件。依據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，提供一種用于支撐結(jié)構(gòu)并具有基 體的連接構(gòu)件。該基體包括可連接到桿構(gòu)件的第一端部。此外，連接構(gòu)件 的基體包括第二端部，第二端部可制造為與M構(gòu)件掩^而使得至少部地重疊。在這種配置中，連接構(gòu)件的基體設(shè)計(jì)成使得當(dāng)連接構(gòu)件的基體與 接合構(gòu)件接合時(shí)，力在桿構(gòu)件和接合構(gòu)件之間居中地傳遞。在上下文中， 術(shù)語"^"表示部分之間通過連接構(gòu)件或緊固構(gòu)件互連。依據(jù)本發(fā)明的再另一示例性實(shí)施方式，提供一種用于支撐結(jié)構(gòu)的^ 構(gòu)件。接合構(gòu)件包括至少一個(gè)附接面或附接區(qū)。在這種配置中，附接區(qū)設(shè) 計(jì)成由桿構(gòu)件的過渡區(qū)至少部分地容納、從而重疊。換句話說，桿構(gòu)件的 過渡區(qū)可與^構(gòu)件部分地重疊或在側(cè)面處與^^構(gòu)件相接。此夕卜，依據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，描述了一種包括支撐結(jié)構(gòu)、 連接構(gòu)件和/或M構(gòu)件的機(jī)翼。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語"機(jī)翼"是指任何類型的機(jī)翼。特別地， 該術(shù)語是指飛行器機(jī)翼，其中術(shù)語"飛行器機(jī)翼"應(yīng)該按照其最廣泛的意 義來理解。特別地，術(shù)語"飛行器機(jī)翼"是指翼型、水平尾翼單元以及垂 直尾翼單元。作為飛行器機(jī)翼的例子，下文描述垂直尾翼單元的設(shè)計(jì)。垂 直尾翼單元包括前緣區(qū)、承載中心翼盒、端部翼盒以及控制表面或方向舵。此外，依據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，提供一種通過連接構(gòu)件在 桿構(gòu)件和接合構(gòu)件之間傳遞力的方法。為此目的，首先，桿構(gòu)件連接到連 接構(gòu)件的基體的第一端部。此外，M構(gòu)件連接到連接構(gòu)件的基體的第二端部，使得至少部分地重疊；其后，在桿構(gòu)件和^構(gòu)件之間居中地傳遞 或交換力。在這種配置中，力可從桿構(gòu)件傳遞到#^構(gòu)件，以及可從^ 構(gòu)件傳遞到桿構(gòu)件。依據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施方式，提供支撐結(jié)構(gòu)在飛行器中的應(yīng)用。依據(jù)本發(fā)明的又另一示例性實(shí)施方式，提供一種具有支撐結(jié)構(gòu)的飛行器。依據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，在桿構(gòu)件和接合構(gòu)件之間有居中的力 傳遞。換句話說，這表示力傳遞是沿力的有效作用線進(jìn)行的，其中力的有 效作用線延伸通過力分布所涉及到的所有組件的中心平面或中心線、對(duì)稱 線和/或?qū)ΨQ平面、或質(zhì)心線或質(zhì)心平面。也就是說，如果例如力沿管、成 型件和掩^點(diǎn)傳遞，則所傳遞的力的有效作用線延伸通過掩^點(diǎn)的中心平 面、成型件的中心線和管的中心線。有利地，以此方式，力分布可以無力 矩地進(jìn)行。如果力作用在距中心平面或中心線一定距離處，則會(huì)產(chǎn)生力矩。在這種情況下，該距離作用為可引起作用力矩的力臂。如果力的作用或路徑因此在中心平面上精確地延伸，或者如果待傳遞 的力的有效作用線延伸通過組件的中心平面，，則不會(huì)產(chǎn)生力矩，使得因此 不會(huì)產(chǎn)生因彎曲導(dǎo)致的附加載荷。有利地，因此可以基本上預(yù)先確定力的 梯度。借助于這種力梯度的知識(shí)，可更好地設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)一一例如機(jī)翼或機(jī)翼 構(gòu)件一_的尺寸。此外，可防止夾力。除了發(fā)生在偏心連接中的彎矩，通過居中的力傳遞，還可防止在偏心 連接情況下的力矩。如果組件偏心地附接，即與另一組件的中心平面相隔 一定距離，則會(huì)產(chǎn)生力矩。但是，通過完全對(duì)稱的設(shè)計(jì)可防止因彎曲產(chǎn)生 的附加載荷。無任何力矩也表示例如沒有力矩傳遞。因此，例如可防止形 成附加應(yīng)力。例如，通過在桿構(gòu)件上提供過渡區(qū)，可將桿構(gòu)件的中心線與M構(gòu)件 的中心線對(duì)準(zhǔn)，并且可保持該對(duì)準(zhǔn)。桿構(gòu)件的過渡區(qū)可制造為以如下方式 與^構(gòu)件掩^，即桿構(gòu)件的中心線一一包括過渡區(qū)的中心線一一與M 構(gòu)件的中心線或中心平面對(duì)準(zhǔn)。如果接合構(gòu)件例如是矩形或長(zhǎng)方體狀的，則其中心線、質(zhì)心線或中心 平面在長(zhǎng)方體狀的接合構(gòu)件的兩個(gè)界面的中間處延伸。例如，桿的中心線 也可與^構(gòu)件或M板的質(zhì)心對(duì)準(zhǔn)。通過位于桿構(gòu)件上的過渡區(qū)，桿構(gòu)件或桿構(gòu)件的中心線可以如下方式 定位于接合構(gòu)件的中心線上，即桿構(gòu)件的中心線的虛線延長(zhǎng)部分與接合構(gòu) 件的中心線或中心平面相遇。與中心平面或中心線之間不存在將引起力矩 的間隔。因此，沿桿構(gòu)件作用的力在接合構(gòu)件方向上的力的導(dǎo)引可以以無 任何力矩的方式一一即不產(chǎn)生力矩的方式一一完全地導(dǎo)引到^構(gòu)件。因此，可防止接合構(gòu)件內(nèi)或接合構(gòu)件上的彎矩。因此，力可在接合構(gòu) 件的中心線或中心平面上對(duì)稱地傳播。借助于這種力傳播，也可以防止力 矩產(chǎn)生，因?yàn)榱χ苯幼饔迷谥行木€上、或因?yàn)橛捎谧饔迷谂c中心線相距一 粉巨離處的力導(dǎo)致的力矩彼此對(duì)稱地抵消。依據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，桿構(gòu)件的過渡區(qū)、支撐構(gòu)件或支 架包括具有第一橫截面形狀的第一端部和具有第二橫截面形狀的第二端 部。在這種配置中，第一橫截面形狀和第二橫截面形狀可不同。因此，過渡區(qū)可起到形成第一橫截面形狀和第二橫截面形狀之間的過 渡的作用。此種過渡^L有利的，因?yàn)槔鐥U構(gòu)件的橫截面形狀可在靜力學(xué) 上;l有利于的，而它將連接到可具有另 一橫截面形狀的另 一構(gòu)件。過渡區(qū)可直接地鄰接桿構(gòu)件或iiAit構(gòu)件內(nèi)。此外，過渡區(qū)可通過重 新模制桿構(gòu)件的一個(gè)端部區(qū)而制成。因此，過渡區(qū)可形成為桿構(gòu)件的一體 部分。此外，過渡區(qū)可通過位于桿構(gòu)件的一端上的頂部、連接裝置、延續(xù)部 分、適配器或一些其它的適配單元附接到桿構(gòu)件的一端。在這種配置中， 過渡區(qū)需滿足靜力學(xué)要求。其需設(shè)計(jì)成在桿構(gòu)件和待附接到桿構(gòu)件的另一 構(gòu)件之間進(jìn)行最優(yōu)的居中力傳遞。過渡區(qū)是使得可以在桿構(gòu)件和另 一 附接到桿構(gòu)件的組件之間無任何力 矩地進(jìn)行傳遞。有利地，過渡區(qū)以及桿構(gòu)件本身是對(duì)稱設(shè)計(jì)。依據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，過渡區(qū)包括大致圓形的橫截面形 狀。桿構(gòu)件例如可以是一個(gè)桿。桿可由實(shí)心材料設(shè)計(jì)。如果過渡區(qū)具有圃 形端部，則力可從桿構(gòu)件最優(yōu)地導(dǎo)引到過渡區(qū)。過渡區(qū)可由桿構(gòu)件的一個(gè)端部形成。以此方式可不需要在過渡區(qū)內(nèi)設(shè) 置另一組件或構(gòu)件?？芍圃煲呀?jīng)包括相應(yīng)的過渡區(qū)的桿構(gòu)件。有利地，以 此方式可防止或降低不均勻度或接觸位置。依據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，至少一個(gè)桿構(gòu)件包括大致管形的 橫截面形狀。對(duì)于支撐結(jié)構(gòu)而言，使用用于連接到框架掩^裝置的、具有 最大可能直徑的薄壁管可以是特別有利的。大的管徑導(dǎo)致低的細(xì)長(zhǎng)比，這 又導(dǎo)致許用應(yīng)力的增加，其結(jié)果是使結(jié)構(gòu)可以更好地利用材料。輕重量的薄壁管能夠承受大的載荷F。以下將對(duì)薄壁管的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行解 釋。首先給出待傳遞的力F——桿構(gòu)件設(shè)計(jì)用于該力一一和待考慮的桿長(zhǎng) 1。管形輪廓的重量是V表示管形輪廓的體積，而p表示制成管形輪廓的材料的密度。A表 示F作用在其上的橫截面面積，而(7表示機(jī)械(屈曲)應(yīng)變。通過r-」W和力F所需的面積」=蘭以及通過應(yīng)用涉及屈曲載荷 =^的歐4^>式，得出因此，如果選擇大的彈性模量E和低的密度p，則重量減小。 此外，通過減小長(zhǎng)徑比或厚度比X的幾何參數(shù)，可減小重量。 下列長(zhǎng)徑比的/〉式示出二階的幾何慣性矩Iy隨長(zhǎng)徑比X的減小而增大。對(duì)于具有平均管徑dm和壁厚s——近似于丄<<1,即介于0.05至0.1的范圍內(nèi)——的薄壁管而言，下式適用<formula>formula see original document page 12</formula>這就示出在預(yù)定面積A的情況下，為獲得大Iy， dm應(yīng)該增大。為了不違反薄壁管丄《1的條件，因此應(yīng)該選擇薄的壁厚s。《但是，應(yīng)該考慮到，如果所選的壁厚太薄，則^^發(fā)生局部屈曲。因此， 應(yīng)該維持一定的最小壁厚以防止組件失效。此外，對(duì)于0，其在塑性區(qū)或)^艮區(qū)內(nèi)的值應(yīng)該低于歐拉>^式中與屈 曲載荷相關(guān)的值。例如，管以及因此它們的過渡區(qū)^1計(jì)用于大小為20至30噸或15至 50叱載荷的壓力載荷和扭:伸載荷。這種大小的載荷可例如發(fā)生于管用作垂直尾翼單元支撐結(jié)構(gòu)中的桿構(gòu) 件時(shí)。在飛行操縱中，載荷可作用在垂直尾翼單元的外表面上，該載荷將由支撐結(jié)構(gòu)傳走。表面載荷可使得各管中的載荷、或因表面載荷而作為壓 力載荷或拉伸載荷地作用在管中的力可達(dá)到上述的大小。相似地，.因作用在停止的飛行器上、特別是作用在停止的飛行器的垂 直尾翼單元上或飛行器機(jī)翼上的陣風(fēng)而產(chǎn)生的力可產(chǎn)生相應(yīng)的力。許用力 的詳情可用于設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)桿、桿構(gòu)件或管的尺寸時(shí)的上限。還可 以提供用于較大的力的設(shè)計(jì)。有利地，在飛行器中使用支撐結(jié)構(gòu)可有助于在構(gòu)造過程中減小重量。 具有支撐結(jié)構(gòu)的飛行器可提供高的穩(wěn)定性同時(shí)重量較輕。可用于制造管或桿構(gòu)件的材料例如是碳纖維增強(qiáng)塑料或例如鈦的金屬o依據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，過渡區(qū)的第二端部大致呈片狀。片狀i更計(jì)可例如是對(duì)稱地扁平化管。在對(duì)稱扁平化管的過程中，過渡區(qū)的 扁平端部可加寬或增大。因此，管狀桿構(gòu)件的過渡區(qū)可包括從管形到線形 的連續(xù)過渡。此種形狀與管(如同牙骨管)的形狀大致相似。管的端部區(qū)的片狀形狀可使得可以將管附接到長(zhǎng)方體狀或片狀的連接 件。過渡區(qū)的片狀部可附接到連接件的片狀區(qū)以強(qiáng)制鎖合。借助于這種設(shè) 計(jì)可以實(shí)現(xiàn)均勻的力傳遞。此夕卜，在附接方法中片狀形狀也可以是有利的。 例如，鉚釘或螺釘可更好地附接到片狀區(qū)。相似地，在片狀區(qū)的情況下可 以寸吏用粘附連接。在這種配置下，附接基本上沒有形成應(yīng)力。依據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，過渡區(qū)的第二端部包括味形或夾 形。在上下文中，術(shù)語"味形"是指兩個(gè)區(qū)域彼此面對(duì)、間隔開以大致平 行。間隔空間例如可為在材料內(nèi)譬如銑削出的凹槽。味形過渡區(qū)是對(duì)稱的。 例如，通過味形過渡區(qū)可形成插型的連接裝置。在這種配置中，在兩個(gè)扁平區(qū)之間的間隔或間隙內(nèi)可插入另一構(gòu)件。 如果該另 一構(gòu)件也是片狀物體一一例如長(zhǎng)方體狀物體，則可在兩個(gè)構(gòu)件之 間建立精確配合的連接。與具有對(duì)稱設(shè)計(jì)的情況一樣，具有精確配合的連 接可防止因不對(duì)稱或不均勻而產(chǎn)生彎矩。通過具有精確配合的連接，可防止夾力。具有精確配合的連接可防止 不合需要的間隔，在安裝過程中通過彎曲材料來彌補(bǔ)該間隔。通過精確配 合來鄰接的構(gòu)件可無任何間隙地耦聯(lián)。以此方式，在高負(fù)載組件的情況下可以防止在夾緊(夾力)過程中可能產(chǎn)生的附加應(yīng)力。因此，由于材料的 良好使用，可考慮使重量減小。應(yīng)力集中的避免使得可以利用纖維增強(qiáng)材料。過渡區(qū)的片狀端部和/或過渡區(qū)的加寬區(qū)域可改善連接構(gòu)件的附接。例 如，在較大的區(qū)域上可附接更多例如鉚釘或螺釘?shù)母浇訕?gòu)件，或者鉚釘或 螺釘抗脫落性能增強(qiáng)地附接。依據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實(shí)施方式，桿構(gòu)件的過渡區(qū)設(shè)計(jì)成連接構(gòu)件， 特別是管狀連接裝置。在這種配置中，連接構(gòu)件設(shè)計(jì)成可與桿構(gòu)件分離。 也就是說，桿構(gòu)件例如可與連接構(gòu)件或過渡區(qū)分開地制造。此外，桿構(gòu)件 和連接構(gòu)件可由不同材料制成。因此，連接構(gòu)件可為桿構(gòu)件的可拆卸過渡 區(qū)。因此，可將桿構(gòu)件和連接構(gòu)件制造為標(biāo)準(zhǔn)件，并且依據(jù)所需的連接來 使用相應(yīng)的連接構(gòu)件，其使得用于沿中心導(dǎo)引拉力或壓力的相應(yīng)過渡區(qū)變 得可能。過渡區(qū)的可分離設(shè)計(jì)表示桿構(gòu)件可不需要具有過渡區(qū)。連接構(gòu)件可附 接進(jìn)或到桿構(gòu)件，并因此是可更換的。標(biāo)準(zhǔn)件例如可制造為具有特定的直 徑或長(zhǎng)度。以模塊化的方式，任何具有過渡區(qū)或不具有過渡區(qū)的桿構(gòu)件可 與對(duì)應(yīng)的連接構(gòu)件組合^^用、或由對(duì)應(yīng)的連接構(gòu)件補(bǔ)充、或適配到對(duì)應(yīng)的 連接構(gòu)件。因必需保存的部件數(shù)量減小，所以使用標(biāo)準(zhǔn)件可在庫(kù)存管理方面具有 優(yōu)點(diǎn)。此外，過渡區(qū)和桿構(gòu)件可例如由不同的材料制成。以此方式，可以 滿足與過渡區(qū)或用于將力從一種橫截面形狀傳遞到另一種橫截面形狀的 區(qū)域的載荷承載能力相關(guān)的不同要求。此外，在存在材料缺陷的情況下， 僅需要更換受到影響的單個(gè)部件。由于相同構(gòu)件的數(shù)量較小，所以在可通過利用標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行批量生產(chǎn)的 情況下，可以進(jìn)行簡(jiǎn)單制造并制造出較多的零件。例如，連接構(gòu)件可附接 到管的各端。因此，在連接構(gòu)件不是軸對(duì)稱的情況下，也可以在管的一端 或管的另一端制造繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)的連接構(gòu)件安裝裝置。對(duì)于在不同位置處的安裝而言，例如90度的此種旋轉(zhuǎn)可以是有利的。旋轉(zhuǎn)可沿管的縱向軸 線。依據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，連接構(gòu)件設(shè)計(jì)成單個(gè)部件，即一體地形成。例如， 一體:&計(jì)可在制造方面具有優(yōu)點(diǎn)。此外，例如在管狀桿 構(gòu)件的情況下，可利用車削方法部分地制造連接構(gòu)件。依據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，連接構(gòu)件設(shè)計(jì)成若干部分，例如 設(shè)計(jì)成兩個(gè)部分。在將連接構(gòu)件附接到桿構(gòu)件時(shí)連接構(gòu)件的兩部分設(shè)計(jì)可 以是有利的。例如，兩部分式的連接構(gòu)件可為殼形設(shè)計(jì)。也就是說，兩個(gè) 半殼可配合到管的端部。因此，各個(gè)半殼可單獨(dú)地并且與另一半殼無關(guān)地 配合到管的外壁或內(nèi)壁。以此方式可以獲得精確的配合，即具有盡可能小的間隙空間的配合。 如果殼的內(nèi)側(cè)不擱置在管的外壁上，則會(huì)出現(xiàn)間隙或自由空間。將半殼精 確地配合到管的內(nèi)壁或外壁可有利于此連接的穩(wěn)定性。以此方式可防止彎 矩或剪切力。^:計(jì)成可分離的連接構(gòu)件例如可附接到管的外側(cè)或外壁或者內(nèi)壁或內(nèi) 側(cè)，以進(jìn)行強(qiáng)制鎖合或精確配合。連接構(gòu)件或連接裝置可包括兩個(gè)由例如碳纖維增強(qiáng)塑料的纖維增強(qiáng)復(fù) 合材料或金屬(金屬片，進(jìn)一步銑削)制成的相同成型件?？紤]到制造容 差，可在管或桿構(gòu)件的外側(cè)上和內(nèi)側(cè)上連接。成型件的輪廓可以連續(xù)地制 造，與連接構(gòu)件的輪廓相似。依據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實(shí)施方式，至少一個(gè)的接合構(gòu)件設(shè)計(jì)成接合 至少一個(gè)桿構(gòu)件的連接構(gòu)件的過渡區(qū)或一端。這表示附接構(gòu)件或接合構(gòu)件 ——特別是其形狀一一與桿構(gòu)件過渡區(qū)的形狀匹配。形狀匹配使得可以制 造具有盡可能精確的配合的連接裝置或制造強(qiáng)制鎖合連接裝置。以此方式 可防止彎矩和不均勻。由于精確配合的形狀，所以接合構(gòu)件直接接觸過渡區(qū)，使得在安裝過 程中可防止任何例如因壓力產(chǎn)生的應(yīng)力。也就是i兌，如果兩個(gè)構(gòu)件一一特 別是接合構(gòu)件和桿構(gòu)件或連接構(gòu)件的過渡區(qū)一一未精確配合，則在安裝過 程中壓力可能將組件壓成對(duì)應(yīng)的形狀，其結(jié)果是會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。依據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實(shí)施方式，至少一個(gè)接合構(gòu)件包括附接面。 此外，M構(gòu)件包括參考面，其中參考面和附接面如此地連接，使得能夠 確定可連接的桿構(gòu)件的空間方向。例如，附接面和參考面可呈板狀或金屬片的形狀。金屬片部件可彼此 成各種角度地設(shè)置。參考面可附接到安裝面一一例如翼肋、桁條或框架構(gòu)件。 ，因此，參考面可平行于安裝面延伸。由于參考面和附接面之間的角度， 所以附接面可相對(duì)于安裝面成一角度地設(shè)置。附接面的形狀可匹配過渡區(qū) 或連接構(gòu)件的形狀，使得在相應(yīng)的連接構(gòu)件或過渡區(qū)的例如味形端部區(qū)的 安裝過程中，桿構(gòu)件的管或連接構(gòu)件之間的角度對(duì)應(yīng)于附接面和參考面之 間的角度。以此方式，可以通過常規(guī)設(shè)計(jì)形成用于支撐結(jié)構(gòu)的具有角度的特定連 接位置或接合位置。這些支撐結(jié)構(gòu)可以框架的方式設(shè)計(jì)。通過附接面和參 考面之間的角度，或者通過桿構(gòu)件和參考面、或者桿構(gòu)件和安裝面之間的 相應(yīng)角度，因此可獲得最優(yōu)的力途徑。但是，附接面也可為機(jī)身構(gòu)件、翼 肋、桁條或框架構(gòu)件的一體部分。例如，如果M構(gòu)件是L形支撐件，則附接面和參考面之間的角度是卯。。例如在碳纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)造的情況下，可僅用幾個(gè)——例如兩個(gè)——村墊模具制造各種壁厚，并且壁強(qiáng)JLA變化的?？赏ㄟ^改變層數(shù)使壁的強(qiáng) 度變化，并且可通過改變材料厚度或?qū)訑?shù)覆蓋所有可想到的載荷大小。除了包括碳纖維增強(qiáng)塑料，#^構(gòu)件也可由鋁或鋼或飛行器構(gòu)造中的 任何其它普通材料制成。依據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，M構(gòu)件是機(jī)身構(gòu)件。術(shù)語"機(jī) 身構(gòu)件"是指例如翼梁、桁條、框架構(gòu)件或翼肋。機(jī)身構(gòu)件為飛行器的框 架提供強(qiáng)度。機(jī)身構(gòu)件也可用于承受力，例如由附加單元引起的力。附加單元的示 例包括垂直尾翼單元或機(jī)翼或垂直尾翼單元的支撐結(jié)構(gòu)。在機(jī)身構(gòu)件設(shè)計(jì)成接合構(gòu)件的情況下，不需^^吏用獨(dú)立的^構(gòu)件。參照支撐結(jié)構(gòu)描述了本發(fā)明的很多改進(jìn)。這些設(shè)計(jì)也應(yīng)用于連接構(gòu)件、 接合構(gòu)件、機(jī)翼以及用于在桿構(gòu)件和接合構(gòu)件之間傳遞力的方法。


以下將參照附圖更為詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖如下圖1示出依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的連接構(gòu)件的俯視圖。圖2示出依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的兩個(gè)位于接合構(gòu)件上的桿構(gòu)件 的示意性配置。圖3示出依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的兩個(gè)位于M構(gòu)件上的桿構(gòu)件 的另一示意性配置。圖4示出依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的^構(gòu)件的示意圖。圖5示出依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的兩個(gè)位于M構(gòu)件上的桿構(gòu)件 的另一示意性配置。圖6示出依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的四個(gè)位于接合構(gòu)件上的桿構(gòu)件 的示意性配置。圖7示出依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的位于框架構(gòu)件上的包括四個(gè)桿 構(gòu)件的#^構(gòu)件的示意性配置。圖8示出依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的位于框架構(gòu)件上的包括四個(gè)桿 構(gòu)件的M構(gòu)件的放大示意性配置。圖9示出包括依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的支撐結(jié)構(gòu)的機(jī)翼的立體剖 視圖。圖10示出包括依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的支撐結(jié)構(gòu)的機(jī)翼的另一 立體圖剖-見圖。圖11示出圖IO在沒有內(nèi)蒙皮情況下的立體剖視圖。圖12示出具有依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的支撐結(jié)構(gòu)的機(jī)翼的立體 側(cè)-見圖。圖13示出圖12在沒有內(nèi)蒙皮情況下的立體側(cè)視圖。圖14示出包括依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的支撐結(jié)構(gòu)的機(jī)翼的另一 立體剖視圖。圖15示出一部分依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的垂直尾翼單元的局部 正視圖。圖16示出依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的管狀輪廓的仰視圖。 圖17示出依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的管狀輪廓的俯視圖。 圖18示出一種依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的用于支撐的方法的流程圖。圖19示出一種依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的用于制造連接構(gòu)件的方法。
具體實(shí)施方式
圖中所示特征未按比例繪出。不同附圖中的相同或相似特征用相同或 相似的參考標(biāo)號(hào)標(biāo)示。圖1示出連接構(gòu)件9的俯視圖。連接構(gòu)件9形成從圓形橫截面34到窄 矩形橫截面30的過渡。在其圓形端部34上或在其管狀容置件34上，連接 構(gòu)件9包括用于容納管的開孔。在非緊固狀態(tài)下，插管或桿構(gòu)件可沿容納 區(qū)或附接區(qū)14滑動(dòng)。作為替代方式，容納區(qū)14也可插入管內(nèi)。在非緊固 狀態(tài)下，插入附接區(qū)14的管可沿中心線17滑動(dòng)或可繞中心線17旋轉(zhuǎn)。通 過在附接區(qū)14內(nèi)滑動(dòng)管，使得可以進(jìn)行公差補(bǔ)償，即由連接構(gòu)件9沿中心 線17的長(zhǎng)度以及插管的長(zhǎng)度形成的總長(zhǎng)可根據(jù)需要改變。在管狀端部14可使用盲鉚釘來進(jìn)行緊固。通過螺釘，連接構(gòu)件9可承 受非常大的載荷。優(yōu)選地，鉚釘固定于指定的鉚接區(qū)16內(nèi)。連接件的圓形 端部34和矩形端部30之間的過渡是連續(xù)的。在連接件9的矩形端部30 處形成一個(gè)扁平區(qū)13。該扁平或片狀區(qū)13用于容納或固定例如鉚釘或螺釘?shù)倪B接構(gòu)件。作為 替代方式，該區(qū)域一一尤其是間隙35內(nèi)的對(duì)應(yīng)的表面區(qū)一一也可用作粘附 面以將連接件粘結(jié)到M構(gòu)件。為此目的，#^構(gòu)件插入間隙35。在這種配置中，片狀區(qū)13呈味狀。間隙35可稍微伸長(zhǎng)或擴(kuò)張以容納 接合構(gòu)件。由此便于將接合構(gòu)件插入間隙內(nèi)。增加間隙的空隙導(dǎo)致復(fù)原力。 當(dāng)掩^構(gòu)件位于所需位置時(shí)，它由片狀區(qū)13緊固，其壓緊間隙的開口。寬闊的片狀形狀13為鉚釘提供空間。鉚接在指定區(qū)15內(nèi)進(jìn)行，指定 區(qū)借助于鉚接使得扁平端部13處的材料上的載荷不會(huì)變得過大。間隙35 以及矩形橫截面30的較長(zhǎng)邊緣為連接件9提供對(duì)稱平面?？赏ㄟ^該平面分離連接構(gòu)件9。分離導(dǎo)致兩個(gè)相同的殼形成型件。這些成型件可由纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 制成以及可由金屬制成，例*由一個(gè)金屬片制成。通過改變壁厚18，像得 連接件或管狀連接裝置9可以傳遞不同的載荷大小或載荷。為此目的，例 如在利用碳纖維增強(qiáng)塑料(纖維增強(qiáng)復(fù)合材料)制造時(shí)改變層數(shù)。例如， 借助于兩個(gè)鋪層模具和通過改變層數(shù)使壁厚變化，可傳遞多種不同的載荷 大小。連接構(gòu)件9或成型部件的對(duì)稱設(shè)計(jì)一一即上殼體9和下殼體9一一使 得可以在圃形橫截面34和矩形橫截面30之間沿中心線17進(jìn)行沒有任何力 矩的力傳遞。在這種配置中，中心線17連接圓形橫截面34的質(zhì)心和矩形 橫截面30的質(zhì)心。形狀對(duì)應(yīng)于矩形橫截面30的接合構(gòu)件一一例如一個(gè)金屬片一一可插 入間隙35內(nèi)。在插入狀態(tài)下，連接件9或成型部件的頂部或底部9可由附 接到扁平區(qū)13的鉚釘附接到M構(gòu)件。因此，可以沿中心線17將力導(dǎo)引 入齢構(gòu)件。成型部件9可繞中心線17旋轉(zhuǎn)。成型部件9或殼形部件9可固定到對(duì) 應(yīng)管的各個(gè)端部。通過繞中心線17旋轉(zhuǎn)成型部件，由彼此相對(duì)的——即分 別位于管的另一端的一 一兩個(gè)成型部件9的片狀側(cè)面13界定的平面可相對(duì) 于彼此旋轉(zhuǎn)。以此方式，可校正^構(gòu)件的角偏差。圖2示出兩個(gè)桿構(gòu)件36在M構(gòu)件37上的配置。桿構(gòu)件36包括管狀 構(gòu)件8和連接構(gòu)件9。連接構(gòu)件9由兩個(gè)成型部件20組成，并且附接到管 狀構(gòu)件8的一端。兩個(gè)成型件20對(duì)應(yīng)于連接構(gòu)件9，這使得從圓形橫截面 到矩形橫截面的過渡區(qū)成為可能。為了過渡，間隙35延伸過整個(gè)連接構(gòu)件，其結(jié)果是產(chǎn)生兩個(gè)殼體20。 兩個(gè)殼體20是連接構(gòu)件9的相同成型件。借助于空隙37，可以實(shí)現(xiàn)成型 件20的內(nèi)部以強(qiáng)制鎖定的連接方式或精確配合的連接方式與管狀構(gòu)件8 的外側(cè)相配合的情形。成型部件20由鉚釘、尤其是盲鉚釘鉚接到管狀構(gòu)件 8的端部區(qū)。該附圖示出力F作用到管狀構(gòu)件8的才黃截面上、管8的圓形或環(huán)形尤 其是管狀橫截面區(qū)域上。由于管狀構(gòu)件8的軸向?qū)ΨQ設(shè)計(jì)，所以力F沿縱向軸線作用在中心虛線17上或管狀構(gòu)件8的對(duì)稱軸線上。實(shí)際上，在管狀 構(gòu)件8的壁內(nèi)發(fā)生力傳遞。由于以盡可能大的直徑構(gòu)造，所以使該管狀構(gòu) 件8可獲得低的長(zhǎng)徑比，即參數(shù)X具有較低的值。在連接構(gòu)件9的區(qū)域內(nèi)， 中心'線17在連接構(gòu)件9的對(duì)稱平面內(nèi)延伸。'連接構(gòu)件9的兩個(gè)形狀相同的成型部件20包括沿著間隙37和35的對(duì) 稱平面。中心線17也延伸通過連接件9的對(duì)稱平面。由于管狀構(gòu)件和連接 件9兩者的對(duì)稱設(shè)計(jì)，所以相等的力作用在連接件9的對(duì)稱平面的兩個(gè)側(cè) 面上，從而不產(chǎn)生力矩。力的作用線^M目對(duì)于中心線17對(duì)稱地延伸。中心線17在#^構(gòu)件38 的附接構(gòu)件19內(nèi)延續(xù)，M構(gòu)件的附接構(gòu)件19由連接構(gòu)件9的兩個(gè)成型 部件20包圍。因此，力以對(duì)稱并且無力矩的方式導(dǎo)引入4^構(gòu)件38的附 接構(gòu)件19。兩個(gè)桿構(gòu)件36以彼此成角度39的方式設(shè)置在由片狀、扁平的 或矩形的附接構(gòu)件19所界定的區(qū)域內(nèi)。通過該角度，可形成用于承受沿一 定方向的力的桿結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)。連接構(gòu)件9的成型部件20的片狀端部區(qū)由鉚釘(圖2中未示出)連接 到附M屬片19。附M屬片19又設(shè)置成相對(duì)于底板21成角度22。通過 角度22,又可設(shè)定桿構(gòu)件36相對(duì)于底部區(qū)21的角度。例如，*構(gòu)件38 可為機(jī)身的框架組件。以此方式，例如從飛行器附加部件所傳遞來的力可 如期地傳入或傳出機(jī)身結(jié)構(gòu)。完全對(duì)稱的設(shè)計(jì)防止了偏心連接，其結(jié)果是不會(huì)產(chǎn)生因彎曲而引起的 附加載荷。所傳遞的力F的作用線延伸通過掩^點(diǎn)38或附接構(gòu)件19的中 心平面、成型件20的中心線和管狀構(gòu)件8的中心線17。通過在成型件20 將內(nèi)管狀構(gòu)件8或附接構(gòu)件19滑動(dòng)一個(gè)距離L，可實(shí)現(xiàn)^^差補(bǔ)償和縱向補(bǔ) 償。借助于底板21, M構(gòu)件38例如可固定到框架構(gòu)件。但是，接合構(gòu) 件38也可為一體制成的框架組件的組成部分。管狀構(gòu)件8具有圓形橫截面。在這種配置中，內(nèi)部區(qū)28基本上是空的， 且其中穩(wěn)定性由管8的壁厚29和管直徑?jīng)Q定。圖3示出兩個(gè)位于接合構(gòu)件38上的桿構(gòu)件36的另一示意性配置。該 附圖示出成型部件20或連接構(gòu)件的壁厚42。在用復(fù)合材料制造的情況下，材料厚度42或?qū)訑?shù)42對(duì)成型部件20的載荷承載能力具有影響。壁厚越大， 連接構(gòu)件9的載荷承載能力越強(qiáng)?？赡艿你T釘附接位置由鉚接中心線15、 16標(biāo)示出。圖4示出依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的M構(gòu)件38的示意圖。圖4 所示的M構(gòu)件包括底面構(gòu)件21和兩個(gè)附接構(gòu)件19,附接構(gòu)件通過中間件附接到底板。通過附接構(gòu)件19彼此之間的位置以;M目對(duì)于底面構(gòu)件21的位置，可確定待連接的桿構(gòu)件的空間方向。位置和空間方向由表面19、 21彼此之間的角度決定。圖5示出依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的兩個(gè)位于接合構(gòu)件上的桿構(gòu)件 的另一示意性配置。底部構(gòu)件21以平面方式鄰接框架組件3。在這種配置 中，底面21可用作附接面。例如，它可容納鉚釘或螺釘以連接到框架組件 3。但是，底面21可例如粘接到框架組件3。兩個(gè)桿構(gòu)件36附接到附接構(gòu)件19。桿構(gòu)件在底面21和桿構(gòu)件36之 的角度決定。 ' 二 ' '、圖6示出四個(gè)設(shè)置在M構(gòu)件27上的桿構(gòu)件23、 24、 25和26。接合 構(gòu)件27再次包括底板。通過圖3所示的配置，可以將作用在*構(gòu)件27 的底板上的力分布到四個(gè)支撐件或桿構(gòu)件23、 24、 25和26。此外，力可 從支撐件導(dǎo)引到#^構(gòu)件27。再次地，桿構(gòu)件23、 24、 25和26包括管狀構(gòu)件8和連接構(gòu)件9。連 接構(gòu)件9附接到管狀構(gòu)件8的一端。另一端一一即相對(duì)端一一在圖6中示 出為開口的。但是，例如其它的管狀連接裝置、連接構(gòu)件、桿構(gòu)件23、 24、 25、 26或接合構(gòu)件可連接到桿構(gòu)件23、 24、 25和26的管狀構(gòu)件8的相應(yīng) 開口端部。因此可以由桿構(gòu)件23、 24、 25和26的各個(gè)組件、管狀構(gòu)件8、 連接構(gòu)件9和接合構(gòu)件設(shè)置空間框架。各個(gè)桿構(gòu)件彼此之間的角度例如取 決于由桿構(gòu)件承受的載荷。圖7示出圖6的配置在框架構(gòu)件3上的設(shè)置。圖4示出L形支撐構(gòu)件 3，其用作容納M構(gòu)件27的基礎(chǔ)?？蚣軜?gòu)件3增強(qiáng)側(cè)面5。圖8示出位于框架構(gòu)件3上的包括四個(gè)桿構(gòu)件23、 24、 25、 26的M 構(gòu)件27的放大示意性配置。該附圖示出接合構(gòu)件27的底面平坦地?cái)R置在L形框架構(gòu)件3的底面上。圖9示出依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的包括支撐結(jié)構(gòu)7的飛行器機(jī)翼 的剖面。該示意圖特別地示出飛行器機(jī)翼的中心翼盒的后(當(dāng)>^^見察者方 向觀看時(shí))側(cè)面5。側(cè)面5的形狀和方位示出它是用于飛行器的垂直尾翼 單元的中心翼盒的側(cè)面5。側(cè)面5包括后(當(dāng)^Jf見察者方向觀看時(shí))外蒙 皮1以及前內(nèi)蒙皮2。外蒙皮1和內(nèi)蒙皮2彼此間隔距離s。在外蒙皮1 和內(nèi)蒙皮2之間，設(shè)置有若干個(gè)隔件、框架組件或U形輪廓3，其相應(yīng)的 腹板具有高度s。因此，隔件3將內(nèi)蒙皮2與外蒙皮1間隔開，這些蒙皮 借助于盲鉚釘(圖中未示出)鉚接到隔件。雖然利用盲鉚釘附接可以是特 別有利的，但外蒙皮1和內(nèi)蒙皮2也可利用一些其它方式附接到隔件，例 如通過粘附連接。如圖9進(jìn)一步示出的，內(nèi)蒙皮2未延伸至外蒙皮1的整個(gè)高度。相反， 內(nèi)蒙皮2僅延伸至高度h，其中所受到的由氣動(dòng)載荷產(chǎn)生的力矩特別地高， 該力矩如力矩箭頭符號(hào)M所示。所受到的相當(dāng)大的力矩尤其地施加到中心 翼盒的機(jī)身連接裝置4附近的根部區(qū)，從而僅將內(nèi)蒙皮2設(shè)置在該區(qū)內(nèi)已 足夠，依據(jù)飛行器的類型和尺寸，內(nèi)蒙皮2可占整個(gè)機(jī)翼長(zhǎng)度的10%至50 %。圖9示出為了進(jìn)一步傳遞力或承受力而在相應(yīng)隔件或框架輪廓3上設(shè) 置#點(diǎn)10或#^構(gòu)件10。所述接合點(diǎn)10或M構(gòu)件10與連接件9和 管狀構(gòu)件8 —起形成支撐結(jié)構(gòu)7，該支撐結(jié)構(gòu)以框架的方式設(shè)計(jì)。通過結(jié) 構(gòu)7,力矩分成沿著桿的拉力和壓力，并傳遞到垂直尾翼單元的與側(cè)面5 相對(duì)的側(cè)面(在圖9中不可見)。相似地，力的一部分以壓力或拉力的形式 傳遞到連接區(qū)4、尤其是傳遞到飛行器機(jī)身6。有利地，作用在垂直尾翼單元上的力矩或力的分解不僅通過外蒙皮或 支架組件3進(jìn)行；相反，這些力由整個(gè)支撐結(jié)構(gòu)7傳遞。因此，可以以有 利的方式設(shè)計(jì)側(cè)面5或框架組件以加強(qiáng)機(jī)翼或垂直尾翼單元3，從而使得 尺寸較小。因?yàn)榇蟮牧剌d荷發(fā)生在中心翼盒的機(jī)身連接裝置4附近的根部區(qū) 內(nèi)，所以有利地，可在較低區(qū)域內(nèi)一一即支撐結(jié)構(gòu)7的位于飛行器機(jī)身6 附近的區(qū)域內(nèi)一一使用制造成具有特別良好的載荷承載特性的桿構(gòu)件8或 連接構(gòu)件9。內(nèi)蒙皮2和外蒙皮1都能夠通過機(jī)身邊緣4區(qū)域內(nèi)的配件角度將力和力矩傳遞到機(jī)身6。該示意圖示出由于桿構(gòu)件8的連接，掩^點(diǎn)形成在側(cè)面5和與側(cè)面5 相對(duì)的側(cè)面Ji。在這些位置處，相對(duì)的側(cè)面將類似于側(cè)面5地設(shè)置成承受 沿相反方向作用的力。兩個(gè)側(cè)面5上的不同壓力載荷例如可歸因于曲線飛行的飛行器，在該 示意圖中僅示出了飛行器機(jī)身6的部分區(qū)域。為了曲線飛行，方向舵或尾 舵11將移進(jìn)附圖平面內(nèi)和移出附圖平面外。方向舵11的運(yùn)動(dòng)由控制面配 件12控制。通過改變方向舵ll的位置，壓力或吸力以公知方式從垂直尾 翼單元產(chǎn)生?？赏ㄟ^支撐結(jié)構(gòu)分布此種力，并且可設(shè)計(jì)機(jī)翼的中心翼盒以 使其穩(wěn)定。依據(jù)圖4所示配置的支撐結(jié)構(gòu)7不僅可以使機(jī)翼一一尤其是飛 行器的垂直尾翼單元一一具有穩(wěn)定設(shè)計(jì)并且可以具有較輕的重量。因桿構(gòu)件的低長(zhǎng)徑比和大量鉚釘，所以通過所述的支撐結(jié)構(gòu)7可以傳 遞非常大的力。此外，為將支撐結(jié)構(gòu)配合進(jìn)中心翼盒內(nèi)，可借助于管狀構(gòu) 件iiX連接構(gòu)件內(nèi)的深度進(jìn)行相應(yīng)的公差補(bǔ)償。借助于約束效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn) 桿構(gòu)件有效屈曲長(zhǎng)度的減小。此外，可以防止應(yīng)力集中。在空中客車的A380中，框架構(gòu)件3的可能示例包括SLW中心翼盒的 翼肋1 - 7。但是，除此之外還有4艮多可能的應(yīng)用。支撐結(jié)構(gòu)7的可能應(yīng)用 并不局限于飛行器機(jī)翼的中心翼盒。相反，可描述多個(gè)可能的應(yīng)用。例如， 底板結(jié)構(gòu)一一特別是飛行器底板一一可由支撐結(jié)構(gòu)形成。圖10示出另一包括支撐結(jié)構(gòu)7的機(jī)翼的立體剖視圖。所選的立體圖示 出管8的端點(diǎn)一一管8也包括連接構(gòu)件9——相對(duì)于內(nèi)蒙皮2和/或外蒙皮 l形成平面。如果可和內(nèi)蒙皮2和外蒙皮1一起應(yīng)用，也可以利用相應(yīng)的 接合構(gòu)件10將側(cè)面5固定到這些接合點(diǎn)。圖11示出在無內(nèi)蒙皮的情況下的圖10的立體剖^L圖。該示意圖示出 U形輪廓3也沿圖10中被內(nèi)蒙皮2遮掩的區(qū)域延伸。圖12至圖14示出機(jī)翼、尤其是垂直尾翼單元的另一立體圖。各示意 圖示出垂直尾翼單元和控制表面或方向舵的設(shè)計(jì)。該示意圖示出方向舵11 由控制表面配件12保持于垂直尾翼單元的方式。由于方向舵11產(chǎn)生了附 加重量，這些附加重量必需由支撐結(jié)構(gòu)7、內(nèi)蒙皮2和外蒙皮1以及配件4 承載。圖15示出飛行器的垂直尾翼單元的一部分的示意性局部正浮見圖。兩個(gè) 側(cè)面5為垂直尾翼單元提供平坦結(jié)構(gòu)，所述側(cè)面延伸進(jìn)附圖平面內(nèi)。兩個(gè) 側(cè)面5形成繞框架7的殼體。在飛行器運(yùn)動(dòng)出附圖平面的情況下，空氣可 流動(dòng)經(jīng)過側(cè)面5。圖15示出^個(gè)形成外蒙皮1的側(cè)面5。在掩^點(diǎn)10 '處， 側(cè)面5連接到框架7。以此方式，#^點(diǎn)10決定垂直尾翼單元的形狀?？?架7由側(cè)面5覆蓋，使得框架7可用作側(cè)面5的骨架。框架7支撐側(cè)面5。圖15示出兩個(gè)設(shè)置在框架7側(cè)面上的分開的側(cè)面5。但是，外蒙皮1 也可設(shè)計(jì)成連續(xù)的構(gòu)件，其中垂直尾翼單元的上部區(qū)域一一該區(qū)域在示意 圖中示出為開口的一一被封閉并且也由外蒙皮覆蓋。在兩個(gè)面5之間形成基本上中空的空間，該空間包括框架7。因此可 以設(shè)計(jì)輕重量的垂直尾翼單元。作用在側(cè)面5上的力沿中空空間的方向在 垂直尾翼單元內(nèi)借助于框架7沿直線傳遞到飛行器的機(jī)身6。為了導(dǎo)引從 側(cè)面5由框架7傳遞到飛行器機(jī)身的力，框架7和側(cè)面5都連接到飛行器 的機(jī)身6。該連接例如可通過鉚接連接(圖15中未示出)建立。但是，也可以使框架7僅連接到側(cè)面5，而框架和機(jī)身6不形成直接 接觸。在此情況下，力借助于框架7和側(cè)面5導(dǎo)引入機(jī)身。圖16示出^l據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的管狀輪廓的仰視圖。圖16中示出的 管狀輪廓31、壓制的金屬片部件31、碳纖維增強(qiáng)或玻璃纖維增強(qiáng)的夾層織 物31是半成品31，連接構(gòu)件9、尤其是成型件20可由半成品制成。半成 品31是可通過居中地切開管而由管獲得的輪廓。如參見圖19更詳細(xì)地描 述的，在等間距處執(zhí)行扁平化步驟。在該示意圖中所示的管狀構(gòu)件已經(jīng)具 有殼形形狀。半成品31包括長(zhǎng)側(cè)和短側(cè)。短側(cè)決定半成品31的寬度。半成品31在 扁平區(qū)41內(nèi)比管狀或半管狀區(qū)40寬。虛線32和33示出可能的分離位置。 這些分離位置在相同間距處交替地重復(fù)。如果半成品在分離位置32和33 處分離，則結(jié)果是形成連接構(gòu)件9的成型件。由圖16所示的半成品31可 獲得八個(gè)用于連接構(gòu)件9的成型件。圖17示出圖16的半成品31的俯視圖。截面的殼狀設(shè)計(jì)示出連接構(gòu)件 9的多組成部分i殳計(jì)的成型部件20。這些成型部件20的特征也在于管狀或 半管狀端部40和扁平端部41之間的過渡。通過按照?qǐng)D16類似的描述進(jìn)行 分離，可制得成型部件20。在圖19中描述了用于制造成型部件20的方法。圖18解釋一種用于在桿構(gòu)件和接合構(gòu)件之間通過連接構(gòu)件傳遞力的 方法。該方法包括步驟SI-S5。在該方法的實(shí)施中，在離開靜止?fàn)顟B(tài)Sl 后，在步驟S2中將桿構(gòu)件連接到連接構(gòu)件的基體的第一端部。在接下來 的步'驟S3中，在連接構(gòu)件的差 沐的第二端一上連^^構(gòu)件以至少部分 地重疊。如果需要，步驟S2和S3的順序也可以相反。最后，在步驟S4 中，力在桿構(gòu)件和接合構(gòu)件之間沿中心傳遞，使得不會(huì)產(chǎn)生力矩。在完成 力傳遞后，在步驟S5中，重新回到靜止?fàn)顟B(tài)。圖19示出一種用于制造連接構(gòu)件的方法的流程圖。在這種配置中，該 方法首先包括步驟Sll,在步驟S11中提供管。然后在步驟S12中，在等 間隔處4吏部分管對(duì)稱地變平。管以如下方式變形，使得在步驟S12后一一 步驟S12可根據(jù)需要重復(fù)一一獲得具有管狀區(qū)和扁平區(qū)的管狀輪廓。步驟S13交替地包括從管狀輪廓等間距地分離或切斷連接構(gòu)件。分離或切斷發(fā)生在扁平位置上和管狀位置上。切斷垂直于由管狀輪廓的縱向所限定的軸線地進(jìn)行。在后續(xù)步驟S14中，提供一種具有圓形橫截面的第一 端部和扁平矩形橫截面的第二端部的連接構(gòu)件。最后，在步驟S15中，在連接構(gòu)件的扁平端部的平面內(nèi)對(duì)稱地銑削出 容納區(qū)以相對(duì)于扁平端部平行。這個(gè)容納區(qū)用于容納接合構(gòu)件。其后，連 接構(gòu)件沿與該連接構(gòu)件的扁平端部平行的平面居中地分開(S16)。在上下 文中，術(shù)語"居中"是相對(duì)于連接構(gòu)件的圓形端部的直徑而言。當(dāng)?shù)竭_(dá)結(jié)束狀態(tài)S17時(shí)，獲得至少一個(gè)連接構(gòu)件或至少兩個(gè)對(duì)稱的成 型部件。連接構(gòu)件成型部件也可由諸如玻璃纖維增強(qiáng)或碳纖維增強(qiáng)塑料的復(fù)合 材料制成。在所謂的鋪層工藝中，提供輪廓的陽(yáng)?；蜿幠?。因?yàn)樵谶B接構(gòu) 件中要實(shí)現(xiàn)盡可能精確的內(nèi)部尺寸，所以以下將詳細(xì)解釋涉及陽(yáng)模的制造 方法。將復(fù)合材料以期望厚度的層鋪設(shè)到陽(yáng)模上。為了防止形成氣泡，通過 利用真空將復(fù)合材料吸到模具上。為了提高真空度，繞復(fù)合材料放置不透 氣膜。以此方式可制造半殼形輪廓，可從該半殼形輪廓分離出各個(gè)半殼體。 作為替代，可利用金屬片擠壓工藝或拉伸成形工藝由金屬片制成連接構(gòu)件。為此目的，將相應(yīng)結(jié)構(gòu)的金屬片件放置到輪廓的陽(yáng)模上，并承受壓 力，其結(jié)果是金屬片呈現(xiàn)該輪廓的形狀。該方法接下來是使用上述的半殼 形輪廓。附加地，應(yīng)該指出，"包括"并不排除其它構(gòu)件或步驟，"一，，或"一 個(gè)"不排除多個(gè)。此外，應(yīng)該指出，參照上述示例性實(shí)施方式之一描述的 特征或步驟也可結(jié)合上述其它示例性實(shí)施方式的其它特征或步驟使用。權(quán)利要求中的參考標(biāo)號(hào)不能作限制性的解釋。
權(quán)利要求
1. 一種用于飛行器的支撐結(jié)構(gòu)，包括至少一個(gè)桿構(gòu)件(36)；以及至少一個(gè)接合構(gòu)件(38)；其中所述至少一個(gè)桿構(gòu)件(36)包括過渡區(qū)(9)；其中所述過渡區(qū)(9)能夠與所述至少一個(gè)接合構(gòu)件(38)接合，使得存在至少部分重疊；其中所述至少一個(gè)桿構(gòu)件(36)的過渡區(qū)(9)設(shè)計(jì)成當(dāng)所述過渡區(qū)(9)接合所述至少一個(gè)接合構(gòu)件(38)時(shí)，力在所述至少一個(gè)桿構(gòu)件(36)和所述至少一個(gè)接合構(gòu)件(38)之間居中地傳遞。
2. 如權(quán)利要求l所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中所述過渡區(qū)(9)包括具有第一橫截面形狀的第一端部(14); 其中所述過渡區(qū)(9)包括具有第二橫截面形狀的笫二端部(13); 其中所述第一橫截面形狀和所述第二橫截面形狀不同。
3. 如權(quán)利要求2所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中所述過渡區(qū)(9 )的第一端部(14 )包括大致圓形的橫截面形狀(34 )。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的支撐結(jié)構(gòu)， 其中所述至少一個(gè)桿構(gòu)件(36)包括大致呈管狀的橫截面形狀(28)。
5. 如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的支撐結(jié)構(gòu)， 其中所述過渡區(qū)(9)的第二端部(13)大致呈片狀。
6. 如權(quán)利要求5所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中所述過渡區(qū)(9)的第二端部(14)包括味狀形狀。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的支撐結(jié)構(gòu)，' 其中所述過渡區(qū)(9)設(shè)計(jì)成連接構(gòu)件(9);且 其中所述連接構(gòu)件(9 H殳計(jì)成能夠與所述至少一個(gè)桿構(gòu)件(36 )分離。
8. 如權(quán)利要求7所述的支撐結(jié)構(gòu)， 其中所述連接構(gòu)件(9)設(shè)計(jì)成單個(gè)部件。
9. 如權(quán)利要求7所述的支撐結(jié)構(gòu)， 其中所述連接構(gòu)件(20)設(shè)計(jì)成若干個(gè)部件。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)接合構(gòu)件(38 )i殳計(jì)成M所述至少一個(gè)桿構(gòu)件(36 ) 的過渡區(qū)(9)。
11. 如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)接合構(gòu)件(38)包括至少一個(gè)附接構(gòu)件(19);且其中所述至少一個(gè)接合構(gòu)件(38)包括參考面(21);其中所述至少一個(gè)附接構(gòu)件(19 )以如下方式連接到所述參考面(21), 使得通過所述附接構(gòu)件(19)能夠確定所述至少一個(gè)桿構(gòu)件(36)的空間 方向(22, 39)。
12. 如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的支撐結(jié)構(gòu)， 其中所述M構(gòu)件(38)是機(jī)身構(gòu)件(3)。
13. —種用于支撐結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)件，包括 基體；其中所U體包括第一端部(14); 其中所述第一端部(14)能夠連接到桿構(gòu)件(8); 其中所述基體包括第二端部(13);其中所述第二端部(13)能夠與接合構(gòu)件(38)掩^以至少部分地重疊；其中所述基體以如下方式設(shè)計(jì)，使得當(dāng)所述連接構(gòu)件(9)接合所述接 合構(gòu)件(38)時(shí)，力在所述桿構(gòu)件(36)和所述M構(gòu)件(38)之間居中 地傳遞。
14. 如權(quán)利要求13所述的連接構(gòu)件，其中所述連接構(gòu)件(9)的笫一端部包括第一橫截面形狀(34); 其中所述連接構(gòu)件的第二端部包括第二橫截面形狀(30); 其中所述第一橫截面形狀(34)和所述第二橫截面形狀(30)是不同的。
15. 如權(quán)利要求13或14所述的連接構(gòu)件，其中所述連接構(gòu)件(9 )的第一端部(14 ) i殳計(jì)成使得具有大致圓形橫 截面形狀的桿構(gòu)件(8)能夠連接到所述第一端部(14)。
16. 如權(quán)利要求13至14中任一項(xiàng)所述的連接構(gòu)件，其中所述連接構(gòu)件(9 )的第一端部(14 ) ^沒計(jì)成j吏得具有大致管狀的 橫截面形狀的桿構(gòu)件(8)能夠連接到所述第一端部(14)。
17.如權(quán)利要求13至16中任一項(xiàng)所述的連接構(gòu)件， 其中所述連接構(gòu)件的第二端部(13)是片狀設(shè)計(jì)。
18. 如權(quán)利要求17所述的連接構(gòu)件， 其中所述連接構(gòu)件的第二端部(13)包括味狀形狀。
19. 如權(quán)利要求13至18中任一項(xiàng)所述的連接構(gòu)件， 其中所述連接構(gòu)件(9)設(shè)計(jì)成單個(gè)部件。
20. 如權(quán)利要求13至18中任一項(xiàng)所述的連接構(gòu)件， 其中所述連接構(gòu)件(20)設(shè)計(jì)成若干個(gè)部件。
21. —種用于支撐結(jié)構(gòu)的^構(gòu)件，包括 至少一個(gè)附接構(gòu)件(19);其中所述附接構(gòu)件(19)設(shè)計(jì)成接合桿構(gòu)件(36)的過渡區(qū)和/或連接 構(gòu)件(20)以至少部分地重疊。
22. 如權(quán)利要求21所述的接合構(gòu)件，進(jìn)一步包括 參考面(21);>其中所述至少一個(gè)附接構(gòu)件(19 )以如下方式連接到所述參考面(21), 使得通過所述附接構(gòu)件能夠確定可連接桿構(gòu)件(36)和/或連接構(gòu)件(9) 的空間方向22)。
23. 如權(quán)利要求21或22所述的接合構(gòu)件， 其中所述接合構(gòu)件(38)是機(jī)身構(gòu)件(3)。
24. —種機(jī)翼，其包括如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的支撐結(jié)構(gòu)、 如權(quán)利要求13至20中任一項(xiàng)所述的連接構(gòu)件(9 )和/或如權(quán)利要求21至 23中任一項(xiàng)所述的M構(gòu)件(38)。
25. —種通過連接構(gòu)件在桿構(gòu)件和接合構(gòu)件之間傳遞力的方法，其中 所述方法包括 ，將所述桿構(gòu)件連接到所述連接構(gòu)件的基體的第 一端部；至少部分重疊地連接所述接合構(gòu)件與所述連接構(gòu)件的基體的第二端部；在所述桿構(gòu)件和所述M構(gòu)件之間居中地傳遞力。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括 承受作用在第一橫截面內(nèi)的力；傳遞所述力以將所述力居中地導(dǎo)引入第二橫截面；將所述力居中地導(dǎo)引入第二橫截面；其中所述第 一橫截面和所述第二橫截面彼此不同。
27. 如權(quán)利要求25或26所述的方法，進(jìn)一步包括 承受作用在圓形橫截面上的力。
28. 如權(quán)利要求25至27中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括 承受作用在管狀橫截面上的力。
29. 如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的支撐結(jié)構(gòu)在飛行器中的應(yīng)用。
30. —種包括如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的支撐結(jié)構(gòu)的飛行器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于飛行器的支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或若干個(gè)桿構(gòu)件(36)和一個(gè)或若干個(gè)接合構(gòu)件(37)，其中至少一個(gè)桿構(gòu)件(36)包括過渡區(qū)(9)，過渡區(qū)(9)可制成為接合至少一個(gè)接合構(gòu)件(37)。當(dāng)桿構(gòu)件(36)的過渡區(qū)(9)接合至少一個(gè)的接合構(gòu)件(37)時(shí)，在桿構(gòu)件(36)和接合構(gòu)件(37)之間居中地傳遞力。
文檔編號(hào)E04B1/19GK101242992SQ200680029781
公開日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2006年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月17日
發(fā)明者克里斯蒂安·門茨 申請(qǐng)人:空中客車德國(guó)有限公司