CN214648983U - 一种轻型飞机机翼与机身连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轻型飞机机翼与机身连接结构，包括机翼组件和机身组件，机翼组件包括机翼前梁、机翼后梁和对接肋，机身组件包括前横梁、后横梁、前对接框和后对接框；机翼前梁、机翼后梁、对接肋、前横梁、后横梁、前对接框和后对接框均为复合材料层压板结构；机翼前梁和前横梁、及机翼后梁和后横梁分别在机翼翼根处对接，前横梁和后横梁均包括前后平行设置的第一横梁和第二横梁，机翼前梁和机翼后梁均包括一端向外延伸有耳片板的第三横梁，耳片板***第一横梁和第二横梁之间并经安全销固接；前对接框上部与前横梁固接，后对接框上部与后横梁固接，前对接框和后对接框均靠近机翼翼根处设置，其下部均外露；对接肋位于机翼前梁和机翼后梁之间。

Description

一种轻型飞机机翼与机身连接结构

技术领域

本实用新型属于飞机结构设计技术领域，尤其涉及一种轻型飞机机翼与机身连接结构。

背景技术

目前，随着复合材料先进技术的成熟，使其性能最优和低成本成为可能，大大推动了复合材料在飞机上的广泛应用，复合材料在飞机上的应用遵循由小到大、从次承力结构到主承力结构的规律。飞机上大量采用复合材料的主要目的之一是减重，而复合材料构件的共胶接、共固化、液体成型(RTM)、自动铺带/铺丝等先进制造技术的发展，使其能够成型为大型整体部件，可以明显减少零件、紧固件、工装的数量及装配连接，是复合材料结构减重的重要手段，也是降低成本的有效方法。同时，碳纤维复合材料(Carbon fiberreinforced polymer(CFRP))有着高的比强度、比刚度，有着良好的抗疲劳、抗腐蚀、可设计性等优势，可提高飞机结构效率，并降低其维修维护时间与频率，提高飞机的使用寿命。

传统轻型飞机的机翼与机身连接结构一般采用金属接头结构对接，使用螺栓进行机械连接。此种连接方式因金属接头数量多，装配协调界面多，装配复杂；并且轻型飞机的航时短、起降次数多，其机翼与机身的拆装维护性采用上述连接形式较差，效率低。且由于金属材料易腐蚀、易产生裂纹、损伤，金属接头结构作为翼根连接关重件，其损伤容限性能是重要设计驱动之一。

实用新型内容

为解决现有技术存在的轻型飞机的机翼与机身连接结构采用金属接头结构对接，装配复杂、拆装维护效率低和易损伤的问题，本实用新型提供一种轻型飞机机翼与机身连接结构。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下，一种轻型飞机机翼与机身连接结构，包括机翼组件和机身组件，所述机翼组件包括机翼蒙皮、机翼前梁、机翼后梁和对接肋，所述机身组件包括机身蒙皮、前横梁、后横梁、前对接框和后对接框；所述机翼前梁、机翼后梁、对接肋、前横梁、后横梁、前对接框和后对接框均为复合材料层压板结构；

所述机翼前梁和前横梁在机翼翼根处对接，所述机翼后梁和后横梁在机翼翼根处对接，所述前横梁和后横梁均包括第一横梁和第二横梁，所述第一横梁和第二横梁前后平行设置，所述机翼前梁和机翼后梁均包括第三横梁，所述第三横梁的一端向外延伸有耳片板，所述耳片板***第一横梁和第二横梁之间，所述第一横梁、耳片板和第二横梁通过安全销固定连接；

所述前对接框的上部与前横梁固定连接，所述后对接框的上部与后横梁固定连接，所述前对接框和后对接框均靠近机翼组件和机身组件的对接处设置，所述前对接框和后对接框的下部均外露；

所述对接肋位于机翼前梁和机翼后梁之间，所述机翼蒙皮和机身蒙皮在对接肋处实现对接。

作为优选，所述第一横梁的上侧向前外翻有第一缘条，所述第二横梁的上下两侧均向后外翻有第二缘条；所述第三横梁的上下两侧均外翻有第三缘条；所述对接肋的向下两侧均向机翼翼尖方向外翻有第四缘条。各个缘条的设置提高结构强度，同时便于通过各个缘条与蒙皮连接。

作为优选，所述第三缘条靠近耳片板的一端远离耳片板斜削设置，所述耳片板的前后两侧均通过插层补强。大大提高机翼翼根对接区的连接强度。

作为优选，所述对接肋上贯穿有减重孔，所述减重孔的边缘折弯有补强凸缘。大大减轻对接肋的重量，且保证对接肋的结构强度。

作为优选，所述安全销包括内销钉、外衬套、锁紧垫片和两个锁紧螺母，所述外衬套套设在内销钉上，所述锁紧垫片和两个锁紧螺母依次套设在外衬套上，远离所述锁紧垫片的一个所述锁紧螺母同时与内销钉螺纹连接。安全销为破损安全结构，外衬套能承受内销钉原来承受的载荷，防止内销钉出现疲劳裂纹后，在检修前带来灾难性的破坏；通过双锁紧螺母施加预紧力和锁紧垫片进行防松，锁紧可靠稳定。

进一步地，所述锁紧垫片的外周呈齿轮状，所述锁紧螺母的外周也呈齿轮状，当所述锁紧螺母拧紧时，所述锁紧垫片的齿轮状外周卡入锁紧螺母的齿轮状外周内。进一步有效防止锁紧垫片和双锁紧螺母松动。

进一步地，所述前对接框的上部与前横梁通过高锁螺栓固定连接，所述后对接框的上部与后横梁也通过高锁螺栓固定连接。前对接框和后对接框将机翼组件和机身组件的对接处的集中载荷，转化为环向剪流向机体扩散，采用高锁螺栓进行机械连接，大大提高前对接框和后对接框的安装可靠性。

进一步地，所述机翼蒙皮和机身蒙皮均为蜂窝夹心结构。使得机翼蒙皮和机身蒙皮的弯曲刚度大，强度高，重量轻。

有益效果：本实用新型的轻型飞机机翼与机身连接结构，机翼前梁、机翼后梁、对接肋、前横梁、后横梁、前对接框和后对接框均为复合材料层压板结构，机翼前梁和机翼后梁为机翼主承力梁，前横梁和后横梁为机身连接区主承力梁；利用复合材料的高比强度、比刚度、可设计性对该连接结构进行减重；利用复合材料对疲劳不敏感的特性，提高该连接结构的疲劳安全寿命；利用复合材料实现该连接结构的简化设计，减少零件数量，进而减重，同时提高零件的制造效率及装配效率，进一步降低成本；机翼组件与机身组件的对接结构简单可靠，该连接结构装配简单且易拆卸；采用破损安全结构的安全销提高飞机的安全性；前对接框和后对接框将机翼组件和机身组件的对接处的集中载荷，转化为环向剪流向机体扩散；机翼蒙皮和机身蒙皮均为蜂窝夹心结构，使得机翼蒙皮和机身蒙皮的弯曲刚度大，强度高，重量轻。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本实用新型轻型飞机机翼与机身连接结构的俯视示意图；

图2是本实用新型轻型飞机机翼与机身连接结构的俯视示意图，其中机翼蒙皮和机身蒙皮未示意出；

图3是本实用新型轻型飞机机翼与机身连接结构的立体结构示意图，其中机翼蒙皮和机身蒙皮未示意出；

图4是本实用新型轻型飞机机翼与机身连接结构的机翼前梁的立体结构示意图；

图5是本实用新型轻型飞机机翼与机身连接结构的机翼前梁的另一角度立体结构示意图；

图6是本实用新型轻型飞机机翼与机身连接结构的前横梁的立体结构示意图；

图7是本实用新型轻型飞机机翼与机身连接结构的对接肋的立体结构示意图；

图8是本实用新型轻型飞机机翼与机身连接结构的安全销的立体结构示意图；

图9是本实用新型轻型飞机机翼与机身连接结构的安全销的剖视示意图；

图中：1、机翼组件，11、机翼蒙皮，12、机翼前梁，121、第三横梁，122、第三缘条，123、耳片板，13、机翼后梁，14、对接肋，141、第四缘条，142、减重孔，2、机身组件，21、机身蒙皮，22、前横梁，221、第一横梁，222、第一缘条，223、第二横梁，224、第二缘条，23、后横梁，24、前对接框，25、后对接框，3、安全销，31、内销钉，32、外衬套，33、锁紧垫片，34、锁紧螺母。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1～9所示，一种轻型飞机机翼与机身连接结构，包括机翼组件1和机身组件2，所述机翼组件1包括机翼蒙皮11、机翼前梁12、机翼后梁13和对接肋14，所述机身组件2包括机身蒙皮21、前横梁22、后横梁23、前对接框24和后对接框25；所述机翼前梁12、机翼后梁13、对接肋14、前横梁22、后横梁23、前对接框24和后对接框25均为复合材料层压板结构；

所述机翼前梁12和前横梁22在机翼翼根处对接，所述机翼后梁13和后横梁23在机翼翼根处对接，机翼前梁12和机翼后梁13为机翼主承力梁，前横梁22和后横梁23为机身连接区主承力梁；所述前横梁22和后横梁23均包括第一横梁221和第二横梁223，所述第一横梁221和第二横梁223前后平行设置，所述机翼前梁12和机翼后梁13均包括第三横梁121，所述第三横梁121的一端向外延伸有耳片板123，所述耳片板123***第一横梁221和第二横梁223之间，所述第一横梁221、耳片板123和第二横梁223通过安全销3固定连接；

所述前对接框24的上部与前横梁22固定连接，本实施例的所述前对接框24的上部与前横梁22通过高锁螺栓(图中未示意出)固定连接，所述后对接框25的上部与后横梁23固定连接，本实施例的所述后对接框25的上部与后横梁23也通过高锁螺栓固定连接，所述前对接框24和后对接框25均靠近机翼组件1和机身组件2的对接处设置，所述前对接框24和后对接框25的下部均外露；

所述对接肋14位于机翼前梁12和机翼后梁13之间，所述机翼蒙皮11和机身蒙皮21在对接肋14处实现对接，本实施例的所述机翼蒙皮11和机身蒙皮21均为蜂窝夹心结构，使得机翼蒙皮11和机身蒙皮21的弯曲刚度大，强度高，重量轻。

如图3～7所示，为了提高该连接结构的连接强度，以及便于后续装配，在本实施例中，所述第一横梁221的上侧向前外翻有第一缘条222，所述第二横梁223的上下两侧均向后外翻有第二缘条224；所述第三横梁121的上下两侧均外翻有第三缘条122；所述对接肋14的向下两侧均向机翼翼尖方向外翻有第四缘条141；第一缘条222、第二缘条224和第四缘条141均与机身蒙皮21固定连接，第三缘条122和第四缘条141均与机翼蒙皮11固定连接；所述第三缘条122靠近耳片板123的一端远离耳片板123斜削设置，所述耳片板123的前后两侧均通过插层补强；所述对接肋14上贯穿有减重孔142，所述减重孔142的边缘折弯有补强凸缘。

如图8和图9所示，为了提高安全销3钉的可靠性和稳定性，在本实施例中，安全销3为破损安全结构，具体地，所述安全销3包括内销钉31、外衬套32、锁紧垫片33和两个锁紧螺母34，所述外衬套32套设在内销钉31上，所述锁紧垫片33和两个锁紧螺母34依次套设在外衬套32上，远离所述锁紧垫片33的一个所述锁紧螺母34同时与内销钉31螺纹连接；所述锁紧垫片33的外周呈齿轮状，所述锁紧螺母34的外周也呈齿轮状，当所述锁紧螺母34拧紧时，所述锁紧垫片33的齿轮状外周卡入锁紧螺母34的齿轮状外周内。

工作原理如下：

先将前横梁22的第一横梁221和第二横梁223前后平行设置，再将机翼前梁12的耳片板123***第一横梁221和第二横梁223之间，再用安全销3将该第一横梁221、耳片板123和第二横梁223固定在一起；再将后横梁23的第一横梁221和第二横梁223前后平行设置，再将机翼后梁13的耳片板123***第一横梁221和第二横梁223之间，再用安全销3将该第一横梁221、耳片板123和第二横梁223固定在一起；再将对接肋14胶结固定在机翼前梁12和机翼后梁13之间；再用高锁螺栓将前对接框24安装至前横梁22，以及将后对接框25安装至后横梁23；再将机翼蒙皮11和机身蒙皮21在对接肋14处实现对接，同时，第一缘条222、第二缘条224和第四缘条141均与机身蒙皮21固定连接，第三缘条122和第四缘条141均与机翼蒙皮11固定连接。

其中，机翼前梁12、机翼后梁13、对接肋14、前横梁22、后横梁23、前对接框24和后对接框25均为复合材料层压板结构，机翼前梁12和机翼后梁13为机翼主承力梁，前横梁22和后横梁23为机身连接区主承力梁；利用复合材料的高比强度、比刚度、可设计性对该连接结构进行减重；利用复合材料对疲劳不敏感的特性，提高该连接结构的疲劳安全寿命；利用复合材料实现该连接结构的简化设计，减少零件数量，进而减重，同时提高零件的制造效率及装配效率，进一步降低成本；机翼组件1与机身组件2的对接结构简单可靠，该连接结构装配简单且易拆卸；采用破损安全结构的安全销3提高飞机的安全性；前对接框24和后对接框25将机翼组件1和机身组件2的对接处的集中载荷，转化为环向剪流向机体扩散；机翼蒙皮11和机身蒙皮21均为蜂窝夹心结构，使得机翼蒙皮11和机身蒙皮21的弯曲刚度大，强度高，重量轻。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轻型飞机机翼与机身连接结构，其特征在于：包括机翼组件(1)和机身组件(2)，所述机翼组件(1)包括机翼蒙皮(11)、机翼前梁(12)、机翼后梁(13)和对接肋(14)，所述机身组件(2)包括机身蒙皮(21)、前横梁(22)、后横梁(23)、前对接框(24)和后对接框(25)；所述机翼前梁(12)、机翼后梁(13)、对接肋(14)、前横梁(22)、后横梁(23)、前对接框(24)和后对接框(25)均为复合材料层压板结构；

所述机翼前梁(12)和前横梁(22)在机翼翼根处对接，所述机翼后梁(13)和后横梁(23)在机翼翼根处对接，所述前横梁(22)和后横梁(23)均包括第一横梁(221)和第二横梁(223)，所述第一横梁(221)和第二横梁(223)前后平行设置，所述机翼前梁(12)和机翼后梁(13)均包括第三横梁(121)，所述第三横梁(121)的一端向外延伸有耳片板(123)，所述耳片板(123)***第一横梁(221)和第二横梁(223)之间，所述第一横梁(221)、耳片板(123)和第二横梁(223)通过安全销(3)固定连接；

所述前对接框(24)的上部与前横梁(22)固定连接，所述后对接框(25)的上部与后横梁(23)固定连接，所述前对接框(24)和后对接框(25)均靠近机翼组件(1)和机身组件(2)的对接处设置，所述前对接框(24)和后对接框(25)的下部均外露；

所述对接肋(14)位于机翼前梁(12)和机翼后梁(13)之间，所述机翼蒙皮(11)和机身蒙皮(21)在对接肋(14)处实现对接。

2.根据权利要求1所述的轻型飞机机翼与机身连接结构，其特征在于：所述第一横梁(221)的上侧向前外翻有第一缘条(222)，所述第二横梁(223)的上下两侧均向后外翻有第二缘条(224)；所述第三横梁(121)的上下两侧均外翻有第三缘条(122)；所述对接肋(14)的向下两侧均向机翼翼尖方向外翻有第四缘条(141)。

3.根据权利要求2所述的轻型飞机机翼与机身连接结构，其特征在于：所述第三缘条(122)靠近耳片板(123)的一端远离耳片板(123)斜削设置，所述耳片板(123)的前后两侧均通过插层补强。

4.根据权利要求2所述的轻型飞机机翼与机身连接结构，其特征在于：所述对接肋(14)上贯穿有减重孔(142)，所述减重孔(142)的边缘折弯有补强凸缘。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的轻型飞机机翼与机身连接结构，其特征在于：所述安全销(3)包括内销钉(31)、外衬套(32)、锁紧垫片(33)和两个锁紧螺母(34)，所述外衬套(32)套设在内销钉(31)上，所述锁紧垫片(33)和两个锁紧螺母(34)依次套设在外衬套(32)上，远离所述锁紧垫片(33)的一个所述锁紧螺母(34)同时与内销钉(31)螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的轻型飞机机翼与机身连接结构，其特征在于：所述锁紧垫片(33)的外周呈齿轮状，所述锁紧螺母(34)的外周也呈齿轮状，当所述锁紧螺母(34)拧紧时，所述锁紧垫片(33)的齿轮状外周卡入锁紧螺母(34)的齿轮状外周内。

7.根据权利要求5所述的轻型飞机机翼与机身连接结构，其特征在于：所述前对接框(24)的上部与前横梁(22)通过高锁螺栓固定连接，所述后对接框(25)的上部与后横梁(23)也通过高锁螺栓固定连接。

8.根据权利要求1、2、3或4所述的轻型飞机机翼与机身连接结构，其特征在于：所述机翼蒙皮(11)和机身蒙皮(21)均为蜂窝夹心结构。

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