拦阻墙与机身柔性连接结构以及飞机的制作方法

1.本发明属于飞机机体设计领域，涉及一种拦阻墙与机身柔性连接结构，用于诸如货机之类的飞机的应急着陆拦阻墙与机身之间的连接。
2.另外，本发明还涉及一种包括这种拦阻墙与机身柔性连接结构的飞机。


背景技术：

3.民用飞机中的客机改货机(“客改货”)工作是发挥飞机剩余价值，拓宽航空公司经营范围的重要手段。在客改货过程中，由于货机主货舱(原民用客机客舱)需要装载大量货物，为了满足ccar25.561条款要求，需要在货机押运舱与主货舱之间设置拦阻墙，防止乘员在应急着陆等情况下受到货物冲击，危及生命安全。
4.出于运营成本及效益考虑，货机一般接近最大商载进行装载，这直接导致应急着陆拦阻墙设计载荷巨大，也就对拦阻墙与机身的连接结构提出了新的要求：既要求它能够承受应急着陆情况下，最大商载在顺航向方向上的9g载荷，并能将该载荷传递至飞机的长桁等纵向结构，还需要它尽量避免过度约束，以免对机身蒙皮等结构正常飞行时的传力产生不利影响。
5.在2016年12月26日提交的、公开号为cn106672197b、题为《一种货舱地板纵梁与拦阻墙连接结构》的中国发明专利中，提出了一种货舱拦阻墙与机身地板结构的连接方式，主要通过长圆孔和关节轴承等结构，提供了连接侧向的运动空间。然而，这种连接结构与拦阻墙位于同一框站位(例如在相同的两个框之间)，挤占了拦阻墙结构设计空间，影响整体结构效率，不便于中小型货机的使用。
6.在2017年8月1日提交的、公开号为cn207045664u、题为《一种民机货舱拦阻墙卡槽式连接结构》的中国实用新型专利中，提出了一种民用飞机货舱拦阻墙卡槽式连接结构，主要通过前、后档块形成的卡槽定位货舱拦阻墙。该连接方式使用紧固件数量少，传力不够直接且可靠性难以保证，无法释放侧向载荷，同时也都存在承载上限低、可靠性不足的问题。
7.在2016年12月26日提交的、公开号为cn106672196a、题为《一种民机货舱拦阻墙插销式连接结构》的中国发明专利中，提出供了一种民用飞机货舱拦阻墙插销式连接结构，主要通过插销盒体和螺栓固定货舱拦阻墙，将其载荷通过插销传递至固定齿板上，通过齿面咬合将平行于齿排列方向的载荷传递至机身结构中。该方案是非紧固件连接形式，并且由于通过齿面咬合进行载荷传递，因此无法释放侧向载荷向机身的传递，且不能承受大载荷，可靠性难以保证。
8.在1997年3月13日提交的，公开号为us6010286a、题为《apparatus for rigidly retaining cargo》的美国专利中，提出了一种货机主货舱应急着陆拦阻墙的设计方案，在该专利中，拦阻墙与机身结构连接结构主要通过前、后拉杆将拦阻墙连接机身结构上。这种连接结构与拦阻墙也位于同一站位(框站位)中，挤占了拦阻墙结构设计空间，影响整体结构效率，不便于中小型货机的使用；另外，这种结构存在着对机身结构过度约束的问题，在货机正常运营过程中，可能会对机身增压情况下的机身膨胀产生束缚，影响机身局部蒙皮
等结构的疲劳性能。
9.在2009年4月30日提交的，公开号为fr2945027a1、题为《rigid stop partition for separating section of cabin of aircraft into zones》的法国专利中，提出了一种货机主货舱应急着陆拦阻墙的设计方案，在该专利中，拦阻墙与机身结构连接结构主要通过两套单双耳连接结构将拦阻墙和机身结构连接在一起。该方案零件外形复杂，加工要求高，同时，由于两套单双耳结构的存在，需要安装空间大，从而影响在中小型货机中的使用。
10.在2018年3月1日提交的、公开号为cn207902756u、题为《一种飞机货舱全尺寸拦阻装置》的中国实用新型专利中，提出了一种飞机货舱全尺寸拦阻装置，包括：由若干横向阻燃涤丝带与若干纵向阻燃涤丝带纵横交错形成的网状的罔替、若干带长调整机构、若干自锁连接装置。该方案主要适用于客机的货舱位置，而且是通过网进行拦阻效果。然而，这种结构在货物冲击下会产生较大形变，对乘员保护性不足。
11.因此，迫切需要一种拦阻墙与机身柔性连接结构，该拦阻墙与机身柔性连接结构能够克服现有技术中存在的一个或多个缺点。


技术实现要素：

12.本发明的目的是提供一种供货机应急着陆拦阻墙使用的与机身柔性连接结构。该柔性连接结构一方面可以承受拦阻墙在应急着陆情况下传递来的顺航向最大商载9g载荷，另一方面通过柔性过渡件设计，还能有效避免刚性拦阻墙对增压等情况下机身变形的束缚，更好地满足ccar25.561条款，提升货机航线运营及应对突发情况的可靠性，同时，易于在现有客机上进行改装，降低零件加工和装配的难度。
13.根据本发明的一个方面，提出了一种拦阻墙与机身柔性连接结构，该拦阻墙与机身柔性连接结构用于将拦阻墙固定至飞机押运舱与主货舱之间，并且可以包括：
14.第一连接接头，第一连接接头枢转地连接到设置在拦阻墙上的第二连接接头；
15.柔性过渡件，柔性过渡件的第一端固定到第一连接接头的自由端；
16.以及框间短梁，框间短梁固定到飞机的相邻的框和长桁，并且固定到柔性过渡件的第二端，
17.其中，柔性过渡件用于将载荷从拦阻墙传递到飞机机身上的框和长桁。
18.通过这种结构，既能够承载经由拦阻墙传递到飞机机身的航向作用力，又能借助柔性过渡件在飞机机身径向的柔韧性有效避免增压工况下刚性拦阻墙对机身局部蒙皮等结构变形的过度约束。与现有技术的连接结构相比，消除了对机身结构疲劳性能的影响。另外，该装置的各部分形状简单，加工制造难度小，且能够根据飞机机身的实际情况进行调整，方案灵活可控，从而易于在现有的飞机上进行实施。
19.根据本发明的上述方面，较佳地，拦阻墙与机身柔性连接结构可以与拦阻墙本体设置在不同的框站位处，并且其中，拦阻墙本体在航向方向上定位在机身柔性连接结构前方。
20.这样，能够尽可能释放机上空间利用率，提升拦阻墙的可用面积，特别适合中、小型货机使用。
21.根据本发明的上述方面，较佳地，拦阻墙与机身柔性连接结构还可以包括设置在
第一连接接头和第二连接接头之间的关节轴承。通过关节轴承的转动，能够进一步有效地避免增压工况下刚性拦阻墙对机身局部蒙皮等结构变形的过度约束。
22.根据本发明的上述方面，较佳地，将第一连接接头和第二连接接头和关节轴承经由紧固件枢转地固定在一起。这种紧固连接方式传力直接且能够与关节轴承配合释放侧向载荷，使得能够提高承载上限并且增加连接结构的可靠性。通过拦阻墙与机身柔性连接结构中关节轴承的转动，有效避免了侧向载荷向机身结构的传递。
23.根据本发明的上述方面，较佳地，框间短梁可以借助成对配合的连接角片固定在相邻的框之间。从而使得部件的形状简单，进一步降低了加工制造和装配难度，以利于在中、小型货机中实施。
24.根据本发明的上述方面，较佳地，框间短梁由背靠背固定的第一c形短梁和第二c形短梁，并且连接角片固定到第一c形短梁和第二c形短梁的腹板部分。这种结构便于更贴合地固定到飞机机身的长桁，例如z型横截面的长桁，从而提高连接和力传递的可靠性。
25.根据本发明的上述方面，较佳地，柔性过渡件可以为柔性过渡板，从而便于各部件的加工制造和配合安装。
26.根据本发明的上述方面，较佳地，为了在承载较大的拉伸应力的同时，提高柔性过渡板的抗腐蚀性能等，以用于各种类型的货物的装载，延长使用寿命并增强可靠性，柔性过渡板的材料可以是不锈钢或钛合金等材料。
27.根据本发明的上述方面，较佳地，第一连接结构可以包括双耳接头，而第二附连部可以包括与双耳接头协配的单耳接头。通过单、双耳接头、关节轴承、不锈钢柔性过渡板等结构设计，为机上装配工作提供了多种补偿措施，显著降低了对现有客机/货机的改装和装配难度。
28.根据本发明的另一方面，提出了一种飞机，该飞机可以包括：
29.框，框在飞机的航向方向上间隔布置；
30.长桁，长桁沿航向方向延伸并与框固定连接；
31.拦阻墙，拦阻墙用于将飞机的承载舱在航向方向分成多个区段；以及
32.根据上述方面的拦阻墙与机身柔性连接结构，拦阻墙与机身柔性连接结构用于将拦阻墙保持到框和长桁。
33.根据本发明的拦阻墙与机身柔性连接结构的特点以及有益效果可以包括以下方面：
34.通过用于货机应急着陆的拦阻墙与机身柔性连接结构，可以实现应急着陆工况下货物9g载荷的承载和传递；
35.通过柔性过渡件，能够有效避免正常飞行时对机身本体结构的过度约束，有效提升了连接结构的可靠性和安全性；以及
36.本发明所提供的柔性过渡件(柔性连接结构)还具有易于在飞机(例如客机/货机)上进行改装，零件加工和装配难度低的特点。
37.由此，通过本发明的拦阻墙与机身柔性连接结构能够满足使用要求，克服了现有技术的缺点并且实现了预定的发明目的。
附图说明
38.为了进一步清楚地描述根据本发明的拦阻墙与机身柔性连接结构，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，在附图中：
39.图1是根据本发明的非限制性实施例的拦阻墙与机身柔性连接结构的一部分的示意性立体图；
40.图2是根据本发明的非限制性实施例的拦阻墙与机身柔性连接结构的一部分的示意性侧视图；以及
41.图3是根据本发明的非限制性实施例的拦阻墙与机身柔性连接结构的一部分顺航向观察的示意图。
42.上述附图仅仅是示意性的，未严格按照比例绘制。
43.图中的附图标记在附图和实施例中的列表：
44.100-拦阻墙与机身柔性连接结构，包括；
45.10-第一连接接头，包括；
46.11-自由端；
47.12-枢转端；
48.20-柔性过渡件；
49.21-第一端；
50.22-第二端；
51.30-框间短梁；
52.31-第一c形短梁；
53.32-第二c形短梁；
54.40-关节轴承；
55.50-紧固件，包括；
56.51-螺栓；
57.52-螺母；
58.60-连接角片；
59.200-拦阻墙，包括；
60.201-第二连接接头；
61.202-拦阻墙本体；
62.300-飞机，包括；
63.301-框；
64.302-长桁；
65.f-航向方向。
具体实施方式
66.应当理解，除非明确地指出相反，否则本发明可以采用各种替代的取向和步骤顺序。还应当理解，附图中所示及说明书中的具体连接结构仅是本文公开和限定的发明构思的示例性实施例。因而，除非另有明确的声明，否则所公开的各种实施例涉及的具体取向、方向或其它物理特征不应被视为限制。
67.诸如货机或者由客机改装而成的货机之类的飞机通常包括用于装载货物的主货舱，主货舱的周向方向通常设有框和长桁。作为示例，框可以在飞机的航向方向上间隔布置，而长桁可以沿航向方向在机身上延伸并与框相互固定连接，以形成飞机机体的支承结构，并用于承载地板、发动机等各种飞机结构以及货物。
68.按照运输类飞机适航标准的应急着陆情况(ccar-25-r4)中的规定，尽管飞机在陆上或水上应急着陆情况中可能损坏，但是乘员在经受到向前9g的极限惯性载荷系数下应避免受到严重受伤。
69.为此，需要在货机(或客改货的客机机型)的押运舱与主货舱之间设置拦阻墙，防止乘员在应急着陆情况下受到主货舱货物冲击，危及生命安全。而为了将拦阻墙固定在飞机内部，需要提供相应的拦阻墙与机身柔性连接结构。
70.下面结合附图来具体说明根据本发明的用于民机的拦阻墙与机身柔性连接结构100。
71.图1和2分别是根据本发明的非限制性实施例的拦阻墙与机身柔性连接结构100的一部分的示意性立体图和侧视图；图3是根据本发明的非限制性实施例的拦阻墙与机身柔性连接结构100的一部分顺航向f观察的示意图。
72.如图所示并且根据本发明的非限制性实施例，拦阻墙与机身柔性连接结构100可以包括第一连接接头10、柔性过渡件20和框间短梁30。
73.例如第一连接接头10可以枢转地连接到设置在拦阻墙200上的第二连接接头201。第二连接接头201例如可以是从拦阻墙200突出的部分，或者与拦阻墙200单独制作后固定地连接(例如螺纹连接、铆接等)到拦阻墙200，例如固定到拦阻墙200的周缘部分。
74.作为非限制性示例，第一连接接头10可以包括双耳接头，而第二连接接头201可以包括与双耳接头协配的单耳接头。替代地，第一连接接头10可以包括单耳接头，而第二连接接头201可以包括与单耳接头协配的双耳接头。当然，本领域技术人员可以设想其它类型的连接接头。
75.柔性过渡件20的第一端21可以固定到第一连接接头10的自由端11，并且柔性过渡件20的第二端22可以附连到飞机300的机身壁板，例如借助框间短梁30，框间短梁30可以固定到飞机300的相邻的框301和长桁302。柔性过渡件20可以用于将载荷从拦阻墙200传递到框301和长桁302。
76.在结合附图示出的实施例中，拦阻墙与机身柔性连接结构100与拦阻墙200的拦阻墙本体202可以定位在不同的框站位处。此时，较佳地，拦阻墙本体202在航向方向f上可以定位在拦阻墙与机身柔性连接结构100前方，例如分别定为在相邻的框站位处。
77.如本文所用，术语“框站位”可以用于表示飞机300的框301在航向所处的位置，而限定语“柔性”可以是本领域中的常规理解，用于表示连接结构在施加载荷时能够进行弯曲等变形，并且在载荷消失后能够恢复原来的形状。
78.在较佳实施例中，拦阻墙与机身柔性连接结构100可以与拦阻墙200的拦阻墙本体202定位相邻的两个框站位处。应当理解，根据本发明的拦阻墙200为刚性的拦阻墙。
79.如图所示并且作为非限制性示例，柔性过渡件20可以为柔性过渡板的形式，并且柔性过渡板的材料可以选自不锈钢、钛合金等。柔性过渡件20的尺寸可以根据飞机的机身内部空间的尺寸、需要承载的载荷情况以及材料情况综合进行选择。
80.例如，在柔性过渡件20为由不锈钢制成的柔性过渡板的情况下，该不锈钢柔性过渡板例如可以具有大致长方形薄板的形状。
81.作为较佳实施例，框间短梁30可以包括背靠背固定的第一c形短梁31和第二c形短梁32，以配合到具有大致z字形横截面的长桁302，如图3中上部示出的。如图3中所示，右侧的第一c形短梁31在高度上高于左侧的第二c形短梁32，以与具有z字形横截面的长桁的相应部分形状配合，并固定到长桁。
82.第一c形短梁31和第二c形短梁32之间也可以固定地连接到彼此，例如在大致平坦的背靠背接触的腹板部分借助铆接、螺栓连接等固定到彼此。
83.另外，连接角片60也可以固定到第一c形短梁31和第二c形短梁32的腹板部分，例如借助铆接、螺栓连接等。连接角片60可以是l形角片的形式，其两端分别连接到框301，以及第一c形短梁31或第二c形短梁32的腹板部分，从而将框间短梁30也固定地连接在相邻的框301之间。
84.此时，较佳地，柔性过渡件20可以通过螺栓和螺母之类的紧固件连接到第一连接接头10和框间短梁30。
85.根据本发明的非限制性实施例并且如图3中所示，拦阻墙与机身柔性连接结构100还可以包括设置在第一连接接头10和第二连接接头201之间的关节轴承40。第一连接接头10、第二连接接头201和关节轴承40经由紧固件50枢转地连接在一起，例如借螺栓51和螺母52，较佳地，还可以设置衬套，衬套可以插设在螺栓51和附连孔之间，以保护相应的接触结构免受磨损。
86.关节轴承40允许第一连接接头10和第二连接接头201之间在周向方向上的枢转，并且允许第一连接接头10相对于第二连接接头201在侧向方向上一定范围内的偏转。
87.当拦阻墙200承受主货舱货物顺航向9g载荷时，由于拦阻墙200的变形，传递至第二连接接头201的载荷不是完全的航向载荷。其中，航向载荷分量通过紧固件50、第一连接接头10、柔性过渡件20和框间短梁30，最终传递至机身纵向承力件长桁302；侧向载荷分量传递则通过第一连接接头10和第二连接接头201之间的关节轴承40的转动进行。这样的机身柔性连接结构设计既满足了航向承载的设计要求，同时也有效避免了侧向载荷对机身长桁302的作用。
88.当诸如货机的飞机在正常运营时，在机身增压工况下，根据本发明的拦阻墙与机身柔性连接结构100可通过柔性过渡件20的弯曲及关节轴承40的转动，使得与机身结构直接相连的框间短梁30和连接角片60随着飞机的机身一起膨胀，这有效避免刚性拦阻墙200对机身局部变形产生过度约束，防止影响其疲劳性能。
89.与现有技术相比，本发明提出的用于货机的拦阻墙与机身柔性连接结构100可包括以下若干优点：
90.1)通过拦阻墙与机身柔性连接结构中的关节轴承的转动，有效避免了侧向载荷向机身结构的传递，相比现有的连接结构，载荷传递更加合理；
91.2)通过拦阻墙与机身柔性连接结构中的柔性过渡件的弯曲及关节轴承的转动，有效避免了增压工况下刚性拦阻墙对机身局部蒙皮等结构变形的过度约束，相比现有连接结构，消除了对机身结构疲劳性能的影响；
92.3)所提供的拦阻墙与机身柔性连接结构的各部件形状简单，加工制造难度小，且
可根据机上实际情况进行调整，方案灵活可控；
93.4)本发明的拦阻墙与机身柔性连接结构与拦阻墙不设置在同一站位处，这样可以尽可能释放机上空间利用率，提升拦阻墙的可用面积，特别适合中、小型货机使用；
94.5)本发明的拦阻墙与机身柔性连接结构通过单、双耳结构、关节轴承、柔性过渡件等结构设计，为机上装配工作提供了多种补偿措施，显著降低了飞机的改装和拦阻墙的装配难度。
95.下面描述根据本发明的拦阻墙与机身柔性连接结构100在飞机主货舱中的示例安装过程。
96.作为非限制性示例，可以首先在拦阻墙200的第二连接接头201上安装关节轴承40；通过一对背靠背框间短梁30与机身长桁301相连，再通过连接角片60与前后框301相连；适当调节第一连接接头10的位置，用螺栓51和螺母52将其与第二连接接头201连接；适当调整柔性过渡件20的位置，将其与第一连接接头10和框间短梁30连接，完成拦阻墙200与机身的连接。
97.较佳地，用于货机的拦阻墙与机身柔性连接结构100中均为金属部件，并且可根据工程实际选择材料种类、调整零件外形及加工方式(钣金/机加)，方案灵活可控，可适应多种复杂场景。
98.如本文所用的表示方位或取向的术语以及用于表示顺序的用语“第一”、“第二”等仅仅是为了使本领域普通技术人员更好地理解以较佳实施例形式示出的本发明的构思，而非用于限制本发明。除非另有说明，否则所有顺序、方位或取向仅用于区分一个元件/部件/结构与另一个元件/部件/结构的目的，并且除非另有说明，否则不表示任何特定顺序、操作顺序、方向或取向。例如，在替代实施例中，根据实际的使用环境或者要实现的功能，“第一端”可以是“第二端”。
99.综上所述，根据本发明的实施例的拦阻墙与机身柔性连接结构100克服了现有技术中的缺点，实现了预期的发明目的。
100.虽然以上结合了较佳实施例对本发明的拦阻墙与机身柔性连接结构进行了说明，但是本技术领域的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行各种修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。