CN107651161A - 一种通用飞机座舱梁及其设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通用飞机座舱梁的设计方法，包括如下步骤：确定机身中摇臂以及钢索的位置，以此定位座舱梁轴线；计算机身扭矩和弯矩，以此确定座舱梁样式并计算该座舱梁尺寸，同时根据重量最小原则，确定座舱梁的所有尺寸参数，座舱梁为铝合金薄壁直圆管，外径为10cm～20cm，壁厚为2mm；将座舱梁一端与前机身主传载结构件连接，将座舱梁另一端与中后机身主传载结构件连接；将连接件套装于座舱梁上，同时将该连接件与机身承载框固连，以使座舱梁与机身结构形成固支结构；将与座舱梁相关***的安装点固定在座舱梁上。本发明所提供的座舱梁及其设计方法，可替代座椅下方和两侧的承载结构，在保证机身纵向弯矩和扭矩传递的同时，更大限度降低飞机结构重量。

Description

一种通用飞机座舱梁及其设计方法
技术领域
本发明属于飞机结构设计领域，具体涉及一种通用飞机座舱梁及其设计方法。
背景技术
通用飞机、飞行汽车等有人飞行器外形尺寸小，乘员和座椅相对来说需要占用较大的空间，座椅下方结构空间非常紧张。对于并排双座的机型来说，该问题尤为突出，如图1所示。一些机型座舱区的蒙皮上还要布置玻璃舱盖等非传力构件，导致在座舱截面上无法形成“闭环”结构，前机身与后机身纵向扭矩(甚至弯矩)至此无法传递，结合图2说明具体为：ABC段：玻璃舱盖，不能承载；ADC段：机身下蒙皮，可布置承载结构，但可设计高度低；问题：承载构件在座舱截面无法形成“闭环”，机身纵向扭矩无法传递。为了解决该问题，部分机型增加座椅下方的蒙皮厚度(或将此处蒙皮设计成夹芯结构)，并在座椅两侧布置较强的梁结构，但重量效率较低，且占用较大的空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通用飞机座舱梁及其设计方法，克服或减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
本发明的目的通过如下技术方案实现：一种通用飞机座舱梁的设计方法，包括如下步骤：
步骤一，确定机身中摇臂以及钢索的位置，以此定位所述座舱梁轴线；
步骤二，计算机身扭矩和弯矩，以此确定座舱梁样式并计算该座舱梁尺寸，同时根据重量最小原则，确定座舱梁的所有尺寸参数；
步骤三，将座舱梁一端与前机身主传载结构件连接，将座舱梁另一端与中后机身主传载结构件连接；
步骤四，将连接件套装于座舱梁上，同时将该连接件与机身承载框固连，以使座舱梁与机身结构形成固支结构；
步骤五，将与座舱梁相关***的安装点固定在座舱梁上。
优选地是，所述步骤一中的摇臂与钢索布置在飞机对称轴线处。
优选地是，所述步骤三中所述座舱梁一端与前机身主传载结构件中的前轮支座、防火墙以及前承载框相连；所述座舱梁另一端与中后机身主传载结构件中的外翼大梁、主起落架梁以及中后承载框相连。
优选地是，所述步骤四中所述连接件通过焊接或者抽钉的方式套装于所述座舱梁上，并通过焊接或者螺栓的方式与机身承载框相连。
优选地是，所述步骤四中，若传递机身扭矩和弯矩，座舱前后各布置两处所述固支结构；若仅传递机身扭矩，座舱前后各布置一处所述固支结构。
优选地是，所述步骤五中，将与所述座舱梁相关***的脚踏板、摇臂、管线的安装点固定在座舱梁上。
一种通用飞机座舱梁，包括圆管以及套装在其上的连接件，该座舱梁沿飞机航向设置于机身内部，该座舱梁两端分别与机身前后的主传载结构件相连，座舱梁上的连接件则与机身承载框相连接。
优选地是，所述座舱梁为铝合金薄壁直圆管，外径为10cm～20cm，壁厚为2mm。
优选地是，所述连接件包括方形板形件以及与其一侧面对接的圆环形筒形件，沿圆环形筒形件轴线方向贯穿方形板形件设置一与圆环形筒形件内径相等的通孔，以套装在所述圆管上；所述方形板形件另一侧面用于贴合所述机身承载框设置，该方形板形件四边角倒圆角处理。
本发明所提供的一种通用飞机座舱梁及其设计方法的有益效果在于，本座舱梁可替代飞机座舱两侧和座椅下方的梁、厚蒙皮等传载构件，大幅提高结构效率，还可以为座舱中部的操纵摇臂、座椅等提供安装架，为动力、操纵等***的钢索、线束等提供安装通路，并可根据上述设备的安装需求适当调整座舱梁的安装位置，对于减少飞机结构和***重量具有明显的收益，可推广并应用与通用飞机设计领域。
附图说明
图1为现有通用飞机座舱的结构示意图；
图2为现有通用飞机座舱的座舱截面传载分析示意图；
图3为本发明通用飞机座舱梁的结构示意图；
图4为本发明通用飞机座舱梁在机体内部的安装示意图。
附图标记：
1-圆管、2-连接件、3-机身承载框。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明的通用飞机座舱梁及其设计方法做进一步详细说明。
如图3所示，一种通用飞机座舱梁，包括圆管1以及套装在其上的连接件2。该座舱梁沿飞机航向设置于机身内部，该座舱梁两端分别与机身前后的主传载结构件相连，座舱梁上的连接件2则与机身承载框3相连接。该座舱梁圆管1部分选用铝合金薄壁直圆管，外径为10cm～20cm，壁厚为2mm。连接件2部分选择包括方形板形件以及与板形件一侧面对接的圆环形筒形件的样式，其中，沿圆环形筒形件轴线方向贯穿方形板形件设置一与圆环形筒形件内径相等的通孔，以便套装在圆管1上，方形板形件另一侧面用于贴合机身承载框设置，同时该方形板形件四边角倒圆角处理。
下面介绍该通用飞机座舱梁的设计方法，具体操纵步骤如下：
1)确定操纵、动力等***摇臂、钢索的位置，以此为基础，定位座舱梁轴线。座舱梁定位时，应注意便于上述机构的安装。摇臂和钢索优选布置在飞机对称轴线处。
2)计算机身扭矩和弯矩，以此为依据确定座舱梁样式并计算该座舱梁尺寸，同时根据重量最小原则，确定座舱梁的所有尺寸参数。
3)将座舱梁一端与前轮支座、防火墙、前承载框等前机身主传载结构件连接。将座舱梁另一端与外翼大梁、主起落架梁、中后承载框等中后机身主传载结构连接，安装形式见图4所示。
4)连接件圆环形筒形件一端通过焊接、抽钉连接等方式套装于座舱梁上，方形板形件一端也通过焊接、螺栓连接等方式与机身承载框或拉杆(对于桁架结构机身)连接，以使座舱梁与机身结构形成固支结构。若需要传递机身扭矩和弯矩，座舱前后各布置两处固支结构；若仅传递机身扭矩，在座舱前、后各布置一处固支结构即可。
5)将各个与座舱梁相关***的脚踏板、摇臂、管线等的安装点固定在座舱梁上，该座舱梁的位置可作适当调整，以适应各***的安装需求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种通用飞机座舱梁的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，确定机身中摇臂以及钢索的位置，以此定位所述座舱梁轴线；
步骤二，计算机身扭矩和弯矩，以此确定座舱梁样式并计算该座舱梁尺寸，同时根据重量最小原则，确定座舱梁的所有尺寸参数；
步骤三，将座舱梁一端与前机身主传载结构件连接，将座舱梁另一端与中后机身主传载结构件连接；
步骤四，将连接件套装于座舱梁上，同时将该连接件与机身承载框固连，以使座舱梁与机身结构形成固支结构；
步骤五，将与座舱梁相关***的安装点固定在座舱梁上。
2.根据权利要求1所述的通用飞机座舱梁的设计方法，其特征在于，所述步骤一中的摇臂与钢索布置在飞机对称轴线处。
3.根据权利要求1所述的通用飞机座舱梁的设计方法，其特征在于，所述步骤三中所述座舱梁一端与前机身主传载结构件中的前轮支座、防火墙以及前承载框相连；所述座舱梁另一端与中后机身主传载结构件中的外翼大梁、主起落架梁以及中后承载框相连。
4.根据权利要求1所述的通用飞机座舱梁的设计方法，其特征在于，所述步骤四中所述连接件通过焊接或者抽钉的方式套装于所述座舱梁上，并通过焊接或者螺栓的方式与机身承载框相连。
5.根据权利要求1所述的通用飞机座舱梁的设计方法，其特征在于，所述步骤四中，若传递机身扭矩和弯矩，座舱前后各布置两处所述固支结构；若仅传递机身扭矩，座舱前后各布置一处所述固支结构。
6.根据权利要求1所述的通用飞机座舱梁的设计方法，其特征在于，所述步骤五中，将与所述座舱梁相关***的脚踏板、摇臂、管线的安装点固定在座舱梁上。
7.一种通用飞机座舱梁，其特征在于，包括圆管(1)以及套装在其上的连接件(2)，该座舱梁沿飞机航向设置于机身内部，该座舱梁两端分别与机身前后的主传载结构件相连，座舱梁上的连接件(2)则与机身承载框(3)相连接。
8.根据权利要求7所示的通用飞机座舱梁，其特征在于，所述座舱梁为铝合金薄壁直圆管，外径为10cm～20cm，壁厚为2mm。
9.根据权利要求8所示的通用飞机座舱梁，其特征在于，所述连接件(2)包括方形板形件以及与其一侧面对接的圆环形筒形件，沿圆环形筒形件轴线方向贯穿方形板形件设置一与圆环形筒形件内径相等的通孔，以套装在所述圆管(1)上；所述方形板形件另一侧面用于贴合所述机身承载框设置，该方形板形件四边角倒圆角处理。
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