前调整配件及相关组件的制作方法

专利名称：前调整配件及相关组件的制作方法
技术领域：
如从前面部分可看出的，本发明可应用于航空业中，应用于飞机结构的技术领域中，尤其是飞机水平稳定器的两个侧箱的牵引联接器和前配件之间的联合中。特别地，其应用于飞机水平稳定器的两个侧箱的牵引联接器和前配件之间的联
I=I O
背景技术：
飞机水平稳定器的侧箱或侧扭转箱是航空业中公知的结构，并且构成飞机水平稳定器的主结构元件之一。因而，扭转箱被限定为由如下组成的结构梁，其通常为直的并纵向布置在结构中；肋，其横向布置在梁之间并附接到所述梁；以及外皮，其布置成使得覆盖由梁和肋形成的结构并且附接到所述结构。梁具有吸收弯曲应力的功能，肋将应力分布到梁并且赋予外皮一定形状，而外皮将施加在其空气动力表面上的升力和阻力的空气动力负载分布到肋和梁。扭转箱也通常包括加强件，其附接到外皮的内表面，给外皮提供稳定性并且防止其松垂下陷。通常，在现有技术中，侧箱之间的联接器由剪切联接器构成，或者借助于将两个侧箱的外皮结合起来的多个板或者具有将两个侧箱的外皮结合起来的稍微更复杂的零件，其中，所述零件被安置成接近对称平面或者被容纳在其中。作为这种零件的示例，我们可列举中心肋或前配件。而且，通常，窄公差和高阻力的要求意味着这类零件的制造导致使用昂贵且难以加工的材料，例如钛，这实质地增加了制造和组装的成本，并且增加了飞机的重量。此外，公知的是，航空业要求这些结构能够承受住它们所经受的高负载，满足阻力和刚度的要求，这要求它们尽可能的轻而同时满足航空当局所要求的所有安全必要条件。为此，为了改善飞机的性能，牵引联接器被继续深入研究以便评估它们在重量和制造组装成本上的潜在节约。在近年来，牵引联接器已经发展成用于飞机的结合部件，并且它们现在被应用于飞机的小零件之间的联接器。专利US 6，415，496描述了可拆卸和/或固定特征的牵引一压缩联接过程，用于应用于复合材料。
该专利的应用领域之一是飞机水平稳定器的侧箱之间的牵引联接器。然而，对于这种类型的牵引联接器被应用在水平稳定器的两个侧箱之间，首先必须解决所得到的牵引联接器和位于该区域中的其余零件之间的联合或组装带来的问题。在水平稳定器的两个侧箱之间产生的牵引联接器所在区域中的零件中可发现前配件，前配件是将稳定器的中平面的前部与蜗杆结合起来的配件，该蜗杆在转动时导致水平稳定器的前部升高或降低，由此绕位于其后部中的轴旋转，改变水平稳定器的前夹角。换句话说，前配件用作改变水平稳定器的附接的高度，从而允许稳定器的调整。另外，必须强调的是，前配件应当充当失效保护配件，这使得该区域的设计更加困难。结果是，由于水平稳定器的两个侧箱之间的联接器通常是剪切联接器而现在的目的是实现牵引联接器，形成侧箱之间的该牵引联接器和前配件之间的结合或组装的所有零件，以及实际的前配件和向侧箱传送或传递负载的方式都必须在新的概念下重新研究和重新设计，以便是它们适于这种新类型的牵引联接器。而且，航空结构的阻力、刚度和减轻的必要条件的另一个结果是复合材料在主结构中的更加广泛使用，这在良好应用的情况下可意味着相比金属设计在重量和组装上的重大节约。换句话说，目的是研究该结构、负载和水平稳定器的两个侧箱之间的牵引联接器周围的该组零件，以便找到更合适的方式将联接器结合到前配件。在本说明书的过程中，复合材料应当被理解为实质上由树脂或塑性材料组成，其由布置成不同取向的纤维加强，从而该材料的机械性能得到优化。在较轻重量的优点之外，所述复合材料还具有不存在疲劳和腐蚀效应的优点。因此，希望能够具有一种飞机水平稳定器的两个侧箱的牵引联接器和前配件之间的组件，其中，该配件可保持其调整功能不受影响并且组成该组件的所有零件可由复合材料制成，同时最小化传递到水平稳定器的侧箱的负载。

发明内容
本发明的目的在于克服用于飞机水平稳定器的两个侧箱的牵引联接器和前配件之间的组件所产生的问题。本发明的目的是实现一组组件或组合零件，其使得能够在飞机水平稳定器的两个侧箱的牵引联接器和前配件之间形成联接，其中，所述组件的所有部件还是由复合材料制成的零件，以便改善当前存在的结构的疲劳性能，有助于它们的维护并且使得飞机结构减轻。因而，形成本发明的目的的组件包括 一前配件；
一前剪切板； 一上剪切板； 一下剪切板；
一“肋柱”联合件，其将所提出的组件结合到飞机水平稳定器的扭转箱的中心肋。根据本发明，前配件由中心主体和两个侧部件组成，其特征如下所述。
根据本发明，前配件的中心主体是具有矩形基部的主体，该矩形基部所表现出的形状类似于箱的形状，其长侧壁竖直布置并且彼此平行且对称，其短侧壁(上壁和下壁)彼此既不平行也不对称。与侧壁共面的单独的突耳从所述侧壁突出。每个突耳具有开口。下面的短侧壁相对于上面的短侧壁略微凹陷。类似地，考虑到侧壁具有其突耳和开口，前配件的两个侧部件的每一个呈现出与配件中心主体的每个长侧壁对称的侧面。因而，配件的每个侧部件的每个对称侧壁复制了配件的中心主体的侧壁、突耳和开口的轮廓，并且具有几乎沿其整个外轮廓(除了对应于突耳的轮廓)延伸的突出边缘。所述突耳与它们所突出出来的侧壁共面。前配件可被分离成为其三个基本部件(中心部件加上两个侧部件)，并且这些部件可在其制造过程中或者借助于次级胶粘过程结合起来。一旦三个基本部件已经结合在一起，则所得到的配件具有两个得到的突耳，每个突耳具有由中心主体的突耳以及在对应侧部件中的复制突耳所形成的层状体。因而，实现了双负载路径。而且，在所得到的突耳的两侧之一失效的情况中，另一个将能够承受极限负载，由此符合航空要求。在替代性实施例中，前配件的中心主体被分成两个子半部。根据本发明，前剪切板包括具有两个竖直折叠线的板，两个竖直折叠线限定了中心区和两个侧区。前剪切板负责结合从水平稳定器的每个侧箱而来的两个前梁的两个梁腹板，并且负责接收来自前配件的竖直负载。而且，在上述替代性实施例中，换句话说，在前配件的中心主体被分成两个子半部的实施例中，其还负责给前配件的中心主体提供连续性。根据本发明，“肋柱”联合件负责将组件与稳定器的箱之间的牵引联接器的中心肋联合起来。所述联合件具有“T”形构造并且借助于共同固化、共同胶粘或铆接的工艺在前剪切板的中心区的中部区中附接到前剪切板。其功能是将飞机水平稳定器的中心肋结合到前剪切板并且将前配件的竖直负载传递到水平稳定器的中心肋。因而，由于包括了前剪切板，由前配件引入的竖直负载被剪切而传递到水平稳定器的侧箱的前梁的芯部，并且借助于“肋柱”联合件传递到稳定器的中心肋。前剪切板还提供用于由水平稳定器的侧箱的前梁携载的剪切负载的连续性。根据本发明，上和下剪切板是具有特征形状的两个板，使得它们各自复制前配件的上部和下部形状或轮廓，以便将其结合到形成扭转箱的上和下外皮，并且在两侧延伸超过配件所覆盖的区域并朝向稳定器的后部延伸。这样，形成扭转箱的上和下外皮被成功地结合到一起。而且，为了跨越由中心肋占据的空间，上和下剪切板均具有缝槽。上和下剪切板的主功能是对前配件引入的竖直负载所引入到结构中的力矩起作用。而且，所述板给来自水平稳定器的两个侧箱的前梁的部分或者上部件和下部件的牵引一压缩负载提供连续性。最后，上和下剪切板被布置成使得在联合平面中完成侧箱的封闭，显著地增大了它们对于扭转的阻力。前配件以及形成上述组件的每个附加零件优选地从用碳纤维加强的树脂片在层状体的平面中开始制造，其被给予预成形并随后固化。
由于公差要求，用于制造该工具的优选工艺是RTM —树脂传递模制。鉴于安全性和系统的更佳紧固的原因，彼此互相接触的不同板的内表面优选地用铆钉紧固。所描述的前配件由单件制成(换句话说，是紧凑的)并且由复合材料制成，其也形成本发明的一个目的。


基于下面的简要描述和附图，将可完整地理解本发明，附图仅仅以示例的方式给出，因此在本发明中不是限制性的，附图中
图1示出了飞机水平稳定器的两个侧箱之间的牵引联接器的前视图； 图Ia和Ib分别示出了不具有任何前配件以及具有前配件的飞机水平稳定器的两个侧箱之间的传统剪切联接器的前视图2示出了组成所述组件的零件的分解透视图，该组件形成了本发明所提出的解决方
案；
图3示出了本发明的前配件的透视图； 图3a示出了本发明的前配件的部件的分解透视图4示出了本发明的前配件的第二实施例的透视图，其中心主体1被分成两个子半部 1，和 1”;
图fe示出了根据第二实施例的前配件和前剪切板2所形成的组件的透视图； 图恥示出了根据第二实施例的前配件、前剪切板2和“肋柱”联合件3所形成的组件的透视图，还示出了两个侧箱的前梁6 ；
图6示出了具有上剪切板4和下剪切板5的图恥的组件的侧视图，其中，所出现的负载用箭头A和B表示；
图7示出了本发明的组件的前视图，其安装在水平稳定器的侧箱6的牵引联接器中，还用箭头示出了牵引一压缩负载，其穿过上和下剪切板，从稳定器的侧箱的一侧到另一侧。这些附图中出现的附图标记表示以下元件
1前配件的中心主体
Ia和Ib 前配件的侧部件
Ic 前配件的中心主体1的侧壁
Id 前配件的中心主体1的上壁
Ie 前配件的中心主体1的下壁
If 前配件的中心主体1的侧壁Ic的突耳
Ig 前配件的中心主体1的侧壁Ic的突耳If的开口
Ih 前配件的侧部件Ia和Ib的侧面
Ii 前配件的侧部件Ia和Ib的侧面Ih的开口
Ij 前配件的中心主体1的矩形基部
Ik 前配件的侧部件Ia和Ib的突出边缘
2中心剪切板
2a 中心剪切板2的竖直折叠线2c 中心剪切板2的中心区 2d和2e 中心剪切板2的侧区 3: “肋柱”联合件
4上剪切板
5下剪切板
6侧箱的前梁
7前配件的所得到的突耳
8上和下剪切板4和5中的缝槽。
具体实施例方式为了更好地理解本专利的目的和功能，并且不应被理解为限制性方案，以下所给出的是基于前述附图对本发明实施例的描述。因而，图1示出了飞机水平稳定器的两个侧箱之间的牵引联接器如何产生，而图 Ia示出了传统剪切联接器如何处于两个侧箱之间，并且图Ib示出了图Ia的剪切联接器如何与前配件组装。因而，可以看出，该联接器的几何结构的变化使得有必要解决其如何与位于飞机的那个区域中的其余零件(例如前配件)进行联合和组装的问题。换句话说，组件必须被重新设计，使得负载正确地起作用。因此，本发明的一个目的是限定所述组件，使得负载正确地起作用，而同时确保它们不与水平稳定器的侧箱之间的牵引联接器干涉，并且它们允许水平稳定器的适当调整。图2示出了组成所述组件的所有零件，该组件形成了本发明的解决方案。所述组件包括 一前配件1、1&和让; 一前剪切板2;
一上剪切板4; 一下剪切板5 ；以及
-“肋柱”联合件3，用于水平稳定器的中心肋的联合件。图3示出了前配件由中心主体1和两个侧部件Ia和Ib组成，其特征如下所述。图3a示出了前配件的中心主体1是具有矩形基部Ij的主体，该矩形基部Ij所表现出的形状类似于箱的形状，其较长侧壁Ic竖直布置并且彼此平行且对称，与侧壁Ic共面的单独的突耳If从所述侧壁突出。每个突耳If具有开口 lg。而且，中心主体1的较短侧壁Id和Ie (换句话说，上壁Id和下壁Ie)彼此既不平行也不对称，下壁Ie相对于上壁Id 略微凹陷。类似地，前配件的两个侧部件Ia和Ib的每一个呈现出与具有突耳If和开口 Ig 的侧壁Ic对称的侧面。换句话说，前配件的每个侧部件Ia和Ib的每个侧面Ih复制了具有突耳If和开口 Ig的侧壁Ic的轮廓。因而，前配件的每个侧部件Ia和Ib的每个侧面Ih 包括具有开口 Ii的突耳。而且，前配件的每个侧部件Ia和Ib的每个侧面Ih具有几乎沿其整个外轮廓(除了突耳的轮廓)延伸的突出边缘lk。前配件可被分离成为其三个基本部件，中心主体1加上两个侧部件Ia和lb，并且这些部件可在其制造过程中或者借助于次级胶粘过程结合起来，或者它们可被制造成单
8件。如图3所示，一旦三个基本部件已经结合在一起，则所得到的配件具有两个得到的突耳7，所述突耳7由中心主体1的突耳If和每个对应侧部件Ia或Ib的每个侧面Ih的突耳联合形成。这样，所得到的凸缘7实现了双负载路径。而且，在所得到的突耳7的两侧之一失效的情况中，另一个将能够承受极限负载，由此符合航空要求。在图4中可以看出，在替代性实施例中，前配件的中心主体被分成两个子半部1’ 和1”，其每一个结合到侧部件Ia或Ib中的一个。从图2可以看出，本发明的前剪切板2包括具有两个竖直折叠线加的板，两个竖直折叠线加限定了中心区2c和两个侧区2d和2e。从图2、^1和恥可以看出，前剪切板2由于其两个侧区2d和加而结合到每个侧部件Ia和Ib的突出边缘Ik的一部分，而同时被结合到从水平稳定器的每个侧箱而来的两个前梁6的两个梁腹板，使得接收来自前配件的竖直负载。从图如和恥可以看出，在上述替代性实施例中，换句话说，在前配件的中心主体被分成两个子半部1’和1”的实施例中，前剪切板2还负责给前配件的中心主体提供连续性。从图2和图恥可以看出，“肋柱”联合件3具有“T”形截面并且借助于共同固化、 共同胶粘或铆接的工艺在前剪切板2的中心区2c的中部区中附接到前剪切板2。“肋柱”联合件3的功能是将飞机水平稳定器的中心肋结合到前剪切板2，使得将前配件的竖直负载传递到水平稳定器的中心肋。因而，由于包括了前剪切板2，由前配件引入的竖直负载被剪切而传递到水平稳定器的侧箱的前梁6的芯部，并且借助于“肋柱”联合件3，其被传递到稳定器的中心肋。而且，前剪切板2还提供用于由水平稳定器的侧箱的前梁6携载的剪切负载的连续性。 从图2和7可以看出，上剪切板4和下剪切板5是具有特征形状的两个板，使得它们可被布置成遵循或复制前配件的上部和下部形状或轮廓，以便将其结合到扭转箱的上和下外皮。此外，所述上和下剪切板4和5在两侧延伸超过前配件所覆盖的区域并朝向稳定器的后部延伸。这样，上和下剪切板4和5被成功地结合到形成扭转箱的上和下外皮。而且，为了跨越由中心肋占据的空间，上和下剪切板4和5均具有缝槽8。应着重强调的是，从图2和7可看出的上和下剪切板4和5的形状仅仅是示意性的，在不改变其功能的情况下， 上和下剪切板4和5允许具有不同形状的轮廓。上剪切板4和下剪切板5的主功能是对前配件引入的竖直负载所引入到结构中的力矩起作用。而且，上剪切板4和下剪切板5给来自水平稳定器的两个侧箱的前梁6的上部件和下部件(或部分)的牵引一压缩负载提供连续性。最后，上剪切板4和下剪切板5用于在联合平面中完成侧箱的封闭，显著地增大了它们对于扭转的阻力。图6示出了所出现的负载用箭头表示，箭头A对应于由前配件引入的负载，箭头B 对应于该竖直负载产生的力矩所导致出现的负载。图7示出了配合在水平稳定器的两个侧箱的牵引联接器中的完整组件。其还用箭头示出了牵引一压缩负载，其穿过上剪切板4和下剪切板5，从水平稳定器的侧箱6的一侧到另一侧。
如前面已经描述的，前述前配件被描述为由单件制成(换句话说，是紧凑的)并且由复合材料制成，这也是本发明的一个目的。
权利要求
1.一种在飞机水平稳定器的两个侧箱的牵引联接器和前配件之间的组件，包括一前配件；一前剪切板；一上剪切板；一下剪切板；和一“肋柱”联合件(3)。
2.如权利要求1所述的组件，其中，所述前配件包括中心主体和两个侧部件，所述中心主体包括一矩形基部；一彼此平行且对称的两个侧壁，与所述侧壁共面的单独的突耳从所述侧壁突出；和一短于前述侧壁的两个壁，其构成上壁和下壁，所述上壁和下壁彼此既不平行也不对称，使得所述下壁相对于所述上壁凹陷。
3.如权利要求2所述的组件，其中，从所述前配件的中心主体的侧壁突出的每个所述突耳具有开口。
4.如权利要求2所述的组件，其中，所述前配件的两个侧部件具有与所述前配件的中心主体的具有突耳的每个侧壁对称的侧面，所述前配件的侧部件的侧面中的每一个进一步包括具有开口的突耳以及几乎沿其整个外轮廓但除了对应于突耳的轮廓延伸的突出边缘。
5.如权利要求1所述的组件，其中，所述前剪切板包括具有两个竖直折叠线的板，两个竖直折叠线限定了中心区和两个侧区，通过所述两个侧区，所述前剪切板能够结合到所述水平稳定器的侧箱的一些梁。
6.如权利要求5所述的组件，其中，所述“肋柱”联合件具有“T”形截面并且借助于共同固化、共同胶粘或铆接的工艺在所述前剪切板的中心区的中部中结合到所述前剪切板。
7.如权利要求2所述的组件，其中，所述上和下剪切板是具有几何形状的两个板，使得复制所述前配件的上部和下部轮廓，每个上和下剪切板在两侧延伸超过由所述前配件覆盖的区域并朝向所述稳定器的后部延伸，每个上和下剪切板均具有缝槽，用于允许复制所述水平稳定器的两个侧箱的牵引联接器的轮廓。
8.如权利要求2所述的组件，其中，所述前配件的中心主体和两个侧部件构成由复合材料制造的单件。
9.如权利要求2所述的组件，其中，所述前配件的中心主体被分成两个子半部。
10.如权利要求1所述的组件，其中，所述前配件、所述前剪切板、所述上剪切板、所述下剪切板和所述“肋柱”联合件由复合材料制成。
11.如权利要求10所述的组件，其中，不同部件的表面之间的联合装置由铆钉组成。
12.一种前配件，其形成如权利要求1至11所述组件的一部分，其中，所述前配件包括中心主体和两个侧部件，所述中心主体和两个侧部件形成复合材料的单件，使得所述中心主体包括一矩形基部；一彼此平行且对称的两个侧壁，与所述侧壁共面的单独的突耳从所述侧壁突出，使得每个突耳具有开口 ；和一短于前述侧壁的两个壁，其构成上壁和下壁，所述上壁和下壁彼此既不平行也不对称，使得所述下壁相对于所述上壁凹陷；并且所述两个侧部件具有与所述中心主体的具有其突耳的每个侧壁对称的侧面，所述侧壁的侧面中的每一个进一步包括具有开口的突耳以及几乎沿其整个外轮廓但除了对应于突耳的轮廓延伸的突出边缘；并且所有这形成由复合材料制造的单件。
全文摘要
本发明涉及一种在飞机水平稳定器的两个侧箱的牵引联接器和前配件之间的组件，其包括前配件(1、1a和1b)、前剪切板(2)、上剪切板(4)、下剪切板(5)和“肋柱”联合件(3)，使得传递到侧箱的负载被最小化，而同时其允许水平稳定器的适当调整。而且，本发明描述了紧凑的前配件，其整体上由单件构成并且由复合材料制成。
文档编号F16C11/04GK102300772SQ200980155529
公开日2011年12月28日 申请日期2009年10月28日 优先权日2008年11月27日
发明者加西亚曼扎诺 C. 申请人:空中客车西班牙运营有限责任公司