飞行器的或用于飞行器的机身及飞行器的制作方法

本发明涉及包括外壳和至少一个氢气罐的机身。本发明还涉及包括这种机身的飞行器。

背景技术：

1、飞行器通常包括容纳燃料的一个或更多个燃料箱，该燃料待供应至飞行器的一个或若干个推进发动机，以及可能，如果安装的话，供应至辅助动力单元比方说例如涡轮轴发动机和/或燃料电池等。根据飞行器的相应类型和设计，已知用于箱的不同位置。

2、常规地，相应的燃料可以是例如航空汽油或喷气燃料。为了实现显著的排放减少，用于飞行器的替代性推进系统已经得到研究。在这方面，氢气/电动飞行器发动机、包括活塞发动机、任何架构的涡轮发动机以及燃料电池供电的电力推进马达的任何推进发动机已经成为一种有前景的可能性。特别地，分别由氢气供电的涡轮风扇和燃料电池/电动机作为航空发动机正在被开发和改进。

3、这种飞行器中采用的氢气可以以其液体状态在由相应的飞行器携带的氢气罐（作为构造成容纳液态氢气的加压容器）中储存和运输。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种包括氢气罐并实现有利耐撞性的机身。另一个目的是提供一种包括这种机身的飞行器。

2、目的通过根据本技术的机身和根据本技术的飞行器来实现。在说明书和附图中公开了有利的实施方式。

3、根据本发明的机身形成飞行器的一部分或被指定为形成飞行器的一部分。机身包括外壳、氢气罐和支承结构，该支承结构构造成将氢气罐或氢气罐的一部分支承在外壳内、至少支承到外壳的底部，因此特别是在竖向方向上将氢气罐或氢气罐的一部分支承在外壳内、至少支承到外壳的底部；应注意的是，除非另有说明，否则本文本中对方向或取向的引用始终与如被指定用于正常飞行的机身取向相关。

4、根据本发明的机身的支承结构构造成至少部分吸收能量，特别是吸收在潜在的碰撞场景的情况下的外壳变形能量的至少一部分。能量吸收通过包括能够在长度上收缩的至少一个撑杆（这种撑杆在文中还被称为“可收缩”撑杆）的支承结构，和/或通过包括能够相对于氢气罐枢转的至少一个撑杆（这种撑杆在文中还被称为“可枢转”撑杆）的支承结构来实现。特别地，支承结构可以包括也能够相对于氢气罐枢转的至少一个可收缩撑杆。

5、因此，根据本发明的机身提供了具有多功能的支承结构：实际上，除了在正常操作下支承并因此稳定外壳内的氢气罐的功能外，支承结构还实现了根据在潜在的碰撞场景中一些、优选地甚至大部分能量可以被吸收的有利的碰撞概念。其中，具有可收缩撑杆和/或可枢转撑杆的支承结构便于容易的构造，并且如果需要，便于简单的维修，因为其模块化设计允许适于氢气罐的相应尺寸、形状（例如筒形、圆锥形）和位置（例如，在可能的串联构型中的前部罐或后部罐）。例如，在具有两个氢气罐的实施方式中，前部氢气罐的支承结构可以包括如下详述的布置在氢气罐下方的张力吸收器，而后部氢气罐的支承结构则可以在后部氢气罐下方没有张力吸收器。此外，具有其可收缩撑杆和/或可枢转撑杆的支承结构可以节省外壳内的空间。这样节省的空间可以用于机身的其他部件。特别地，根据有利实施方式的机身可以包括路线系统的一个或若干个部件，其中，一个或多个部件可以至少部分布置在氢气罐与支承结构的（可收缩和/或可枢转）撑杆中的一者或若干者之间，和/或布置在外壳的一个或多个框架与支承结构的（可收缩和/或可枢转）撑杆中的一者或多者之间。

6、根据本发明的机身的氢气罐可以是离散的（压力）容器，并且因此是非一体的，或者氢气罐可以是部分一体的，并且因此部分地由在机身中具有其他功能的部件（比如外壳的一部分）界定。在这种一体的罐的情况下，支承结构可以特别支承作为氢气罐的所述部分的、在机身的指定飞行方向上或与机身的指定飞行方向相反地界定氢气罐的隔板。

7、优选地，氢气罐布置在机身的后部部分中。

8、应当理解的是，所述氢气罐可以是第一氢气罐，并且机身可以包括至少一个另外的氢气罐，至少一个另外的氢气罐可以具有与第一氢气罐相同或不同的设计。在这些情况下，支承结构可以构造成支承第一氢气罐的至少一部分和另外的氢气罐的至少一部分两者。作为另一可能性，支承结构可以是第一支承结构，并且机身可以包括构造成支承另外的氢气罐的至少一部分的至少一个另外的氢气罐。在这种情况下，另外的支承结构可以具有与第一支承结构相同或不同的设计。特别地，另外的支承结构可以构造成或可以不构造成根据本文中描述的实施方式中的任一实施方式吸收能量。

9、根据本发明的有利实施方式，支承结构包括一个或多个铰接件。这种铰接件中的任一者可以有利地将支承结构的相应的可枢转撑杆与氢气罐连接和/或与撑杆中的另一撑杆连接。特别地，铰接件可以提供相应的可枢转撑杆的可枢转性，并且由此，提供能量的至少部分吸收。优选地，包括这种至少一个铰接件的支承结构构造成借助于一个或多个铰接件吸收高达20%或高达36%的总动能。

10、这种铰接件可以优选地构造为旋转支承模式吸收器。这种吸收器在本领域中是已知的并且公开于例如ep24159051中。铰接件基于销/螺栓被拉动通过材料，在潜在的碰撞场景的情况下，该材料的变形或结构失效吸收能量。因此，在这种实施方式中，相应的铰接件至少吸收一部分能量。

11、铰接件，或者在具有多个铰接件的实施方式中，铰接件中的至少一个铰接件可以有利地紧固至氢气罐的相应肋。由此，可以实现与氢气罐特别稳定的连接。

12、根据有利的实施方式，由支承结构可能包括的可收缩撑杆中的至少一个可收缩撑杆可以包括可压缩部分。可压缩部分可以由能量吸收结构（比如泡沫和/或格架结构）制成，和/或可压缩部分可以包括构造成在压力下从相应撑杆的内部空间、比如通过相应的撑杆可能包括的护套中的一个或多个孔被挤出的材料。相应的可收缩撑杆可以完全由可压缩部分构成，或者除了所述可压缩部分外，可收缩撑杆还可以包括不可压缩部分，因此，构造成传递能量而非吸收能量的部分。特别地，在相应的可收缩撑杆连接至各种部件、比如连接至支承系统的两个或更多个另外的撑杆的实施方式中，这种不可压缩部分可以提供即使在潜在碰撞的情况下也能保留距离，并由此提供预定的变形行为。

13、另外地或替代性地，支承结构可以包括在其整个长度上不可压缩的一个或多个撑杆；这种撑杆在文中还被称为“刚性”撑杆。在相应的实施方式中，特别地，一个可枢转撑杆或若干个可枢转撑杆中的至少一者可以分别构造为刚性撑杆。

14、根据有利实施方式，支承结构包括一个或多个可收缩撑杆和一个或多个可枢转（优选地也为刚性）撑杆两者。在这种情况下，一个可枢转撑杆或多个可枢转撑杆中的至少一者可以优选地将可收缩撑杆中的至少一者与氢气罐连结，比如经由至少一个相应的铰接件和/或经由相应的配件将可收缩撑杆中的至少一者与氢气罐连结。在支承结构的若干个可枢转撑杆将相应的可收缩撑杆与氢气罐连结的情况下，连结的可枢转撑杆中的至少两个可枢转撑杆可以有利地彼此平行地延伸，优选地甚至当在能量下相对于氢气罐枢转时也彼此平行地延伸。

15、这种实施方式有利于能量在支承结构的相应部件之间的预定传递和/或分布。由此，可以优化对氢气罐的保护。

16、根据有利实施方式，氢气罐包括在机身的外壳内沿机身的纵向方向延伸的罐壁。相对于被指定用于正常飞行的机身的取向，可收缩撑杆中的一者或多者和/或可枢转撑杆中的一者或多者可以横向地联接至罐壁，比如借助于例如支架或罐肋横向地联接至罐壁。其中，这种横向联接的（可收缩和/或可枢转）撑杆优选地布置成在其长度方面相对于罐壁相切地延伸。

17、在这种情况下，横向联接有利于有利的长撑杆长度，由于长撑杆长度，可以改善由收缩或由枢转产生的缓冲效果。

18、支承结构可以优选地包括至少一个可收缩撑杆和/或至少一个可枢转撑杆，可收缩撑杆和/或可枢转撑杆分别布置成向下（沿其长度）指向。其中，当机身采用其被指定用于正常飞行的取向时，相应的撑杆可以竖向延伸，或相对于包括外壳的纵向中心轴线的竖向平面倾斜；在后一种情况下，沿着向下方向，相应的撑杆可以接近所述竖向平面或远离所述竖向平面延伸。

19、所述向下指向的撑杆特别有利于吸收作用在外壳的底部上的能量。

20、向下指向的撑杆可以特别地横向联接至罐壁和/或包括压缩部分，如上面分别所提及的。若干个向下指向的（可收缩和/或可枢转）撑杆可以通过至少一个梁互连。由此，可以实现有利的载荷分布，并且因此更高的碰撞概念的鲁棒性。这种梁可以特别地沿机身的纵向方向和/或沿着氢气罐延伸。它/它们可以形成氢气罐的罐加强结构的一部分，或形成外壳加强结构的一部分，外壳的蒙皮可以附接至该外壳加强结构。

21、关于被指定用于正常飞行的机身的取向，支承结构的（可收缩和/或可枢转）撑杆中的至少两者可以优选地相对于竖向平面彼此对称地布置，特别是相对于包括外壳的纵向中心轴线的竖向平面彼此对称地布置。

22、根据有利实施方式，支承结构还包括构造成在触发载荷下拉伸的至少一个张力吸收器。这种张力吸收器可以优选地至少部分地布置在氢气罐下方（因此，在氢气罐与外壳的底部之间）。张力吸收器可以包括构造成在潜在的碰撞场景中当氢气罐由于外壳的椭圆化而接近外壳的底部时捕获氢气罐的网。张力吸收器可以特别地包括缝合在一起的、优选地以构造成当张力吸收器承受超过预定强度的拉伸力时破裂的接缝方式而缝合在一起的多个交叉（优选编织的）带。

23、通过至少一个张力吸收器，支承结构可以通过特别节省空间的方式增强，从而提供进一步的能量吸收功能。至少一个张力吸收器可以有利地经由支承结构的至少一个可枢转撑杆连结至氢气罐。在这种情况下，可枢转撑杆可以构造成通过其枢转引起相应的张力吸收器的拉伸。特别地，张力吸收器可以经由至少两个可枢转撑杆连结至氢气罐，至少两个可枢转撑杆构造成在触发能量下沿不同的方向、优选地相反的方向枢转。

24、优选地，张力吸收器主要在y方向上被拉伸，但为了鲁棒性/韧性，张力吸收器可以在x方向上互连，从而形成网。根据有利实施方式，张力吸收器附接至外壳，优选地附接在机身的侧部（吊床的原理）上，特别是附接至外壳的至少一个框架。张力吸收器的拉伸随后可以通过罐与张力吸收器的接触来实现。在这些情况下，张力吸收器可以，至少在某种程度上，独立于可枢转撑杆工作。

25、根据包括至少一个这种张力吸收器的有利实施方式，支承结构可以构造成至少部分地通过可收缩撑杆的收缩和/或可枢转撑杆的枢转来吸收能量，可收缩撑杆的收缩和/或可枢转撑杆的枢转分别在张力吸收器的拉伸开始之前至少已启动。由此，可以实现级联式的能量吸收，这在机身仅承受轻微碰撞载荷的情况下可以允许减少维修工作。

26、根据有利实施方式，机身包括一个或多个能量吸收垫，一个或多个能量吸收垫分别包括泡沫、格架结构和/或拉胀结构。这种能量吸收垫可以优选地布置在氢气罐与机身的外壳的底部之间。能量吸收垫可以构造成被因机身的潜在碰撞而竖向移位的氢气罐压缩。因此，能量吸收垫可以沿竖向方向在大表面上提供罐的额外支承。此外，这种能量吸收垫可以有利地有助于避免下部机身的部件穿透到罐中。此外，垫实现载荷重新分布，其在相当局部的碰撞载荷的情况下提高耐撞性，通过垫，碰撞载荷可以分布在罐的更大区域上。

27、这种实施方式的至少一个能量吸收垫可以至少形成外壳的底部与氢气罐的连续竖向连接的一部分。例如，能量吸收垫可以将外壳的底部与氢气罐竖向连接，和/或如果存在的话，与支承结构可能包括的张力吸收器竖向连接。

28、替代性地，至少一个能量吸收垫可以布置成在能量吸收垫与氢气罐之间留有间隙，间隙在正常操作下（在这种情况下，结构和罐也可能在弹性范围内变形）抑制能量吸收垫与氢气罐接触。例如，这种间隙可以具有至少10 mm或至少50 mm，和/或至多150 mm或至多100 mm的竖向延伸。间隙可以有利地允许氢气罐在潜在碰撞场景的第一阶段中自由运动。因此，间隙可以在潜在碰撞场景中延迟能量吸收垫的启用。

29、特别地，借助于间隙，支承结构可以构造成在潜在碰撞场景的其中能量吸收垫可以仍保持停用的所述第一阶段中至少部分吸收能量，这通过撑杆中的所述一个或若干个撑杆的所述收缩和/或所述枢转来实现。这可以提供如下优点：在潜在的碰撞场景中，首先垫可以被压碎，并且然后在第二阶段，其他能量吸收装置可以变得启用。这可以在尾擦地的情况下允许更容易的维修，在尾擦地的情况下仅垫和下部外壳可能被损坏，而罐支承结构没有被损坏。

30、根据有利实施方式，外壳在其底部可以包括可拆卸的进入面板，可拆卸的进入面板可以优选地用于安装和/或卸载氢气罐。可拆卸的进入面板可以包括框架，该框架构造成将竖向载荷传递到支承结构中，比如在相应的实施方式中，传递到其一个或多个向下指向的（可收缩和/或可枢转）撑杆中。

31、在还包括如上所提及的能量吸收垫的实施方式中，能量吸收垫可以附接至可拆卸的进入面板。由此，可以设置成易于接近氢气罐和支承结构，因为能量吸收垫可以与可拆卸的进入面板一起容易地移除，从而防止阻碍接近。

32、根据本发明的飞行器包括根据本发明的实施方式的机身。另外，飞行器优选地包括特别地从机身延伸的至少两个机翼、尾翼和/或起落架。

33、特别优选的是本发明的实施方式，它们除了可收缩撑杆和/或可枢转撑杆外，还包括构造为旋转支承模式吸收器的一个或多个铰接件、至少一个张力吸收器以及如本文所述的能量吸收垫。