用于飞行器机翼的桁条及其形成方法.pdf

本发明涉及用于飞行器机翼的桁条和这种桁条的形成方法，其中所述桁条由单件材料形成，然后进行机加工来优化桁条的尺寸和重量。

1.  一种制造用于飞行器机翼的桁条的方法，该方法包括如下步骤：
a)形成桁条坯件，该桁条坯件具有：
用于安装到翼罩板的一对分开的凸缘，所述凸缘具有上表面和下表面，所述下表面布置成安装到所述翼罩板；
与所述凸缘成一体并从所述凸缘延伸出来的一个或多个侧板；和
与所述侧板成一体的冠部；以及
b)对所述凸缘的所述下表面进行机加工，从而沿所述桁条的长度改变该桁条的高度。

2.  如权利要求1所述的方法，其中，对所述上表面进行机加工，使所述凸缘沿桁条的长度具有恒定的厚度。

3.  如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，对所述冠部进行机加工，使得所述冠部的厚度沿所述桁条的长度变化。

4.  如权利要求3所述的方法，其中，变化所述冠部的所述尺寸，从而沿所述桁条的长度保持所述桁条的高度。

5.  如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述桁条坯件包括：
用于安装到翼罩板的两个分开的所述凸缘，所述凸缘具有相对的内端部；
与所述凸缘的所述内端部成一体的两个所述侧板；和
布置在与所述凸缘大致平行的平面内并具有内冠面和外冠面的所述冠部，所述内冠面布置成面对所安装的翼罩板。

6.  如权利要求5所述的方法，其中，对所述内冠面进行机加工，使得所述冠部的厚度沿所述桁条的长度变化。

7.  如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述桁条坯件是单个连续长度件。

8.  如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过对挤压而成的所述桁条坯件进行机加工而实施所述改变步骤或每个所述改变步骤。

9.  如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述桁条坯件由金属或金属合金形成。

10.  一种用于为飞行器机翼提供桁条的桁条坯件，该桁条坯件包括：
用于安装至翼罩板的一对分开的凸缘，所述凸缘具有上表面和下表面，所述下表面布置成用于安装到所述翼罩板；
与所述凸缘成一体并从所述凸缘延伸出来的一个或多个侧板；
与所述侧板成一体的冠部；并且
所述凸缘形成为提供凸缘包层，该凸缘包层使得能够对所述凸缘的所述下表面进行机加工，从而沿所述桁条的长度改变所述桁条的高度。

11.  如权利要求10所述的桁条坯件，其中，所述凸缘包层布置成使得能够对所述凸缘的上表面进行机加工，从而使所述凸缘沿所述桁条的长度具有恒定的厚度。

12.  如权利要求10或11所述的桁条坯件，其中，顶板形成为提供冠部包层，使得能够对所述冠部进行机加工，从而使所述冠部的厚度沿所述桁条的长度变化。

13.  如权利要求12所述的桁条坯件，其中，所述冠部包层布置成使得所述冠部的所述尺寸能够变化，从而沿所述桁条的长度保持所述桁条的高度。

14.  如权利要求10至13中任一项所述的桁条坯件，其中，所述桁条坯件包括：用于安装至翼罩板的两个分开的所述凸缘，所述凸缘具有相对的内端部；
与所述凸缘的所述内端部成一体的两个所述侧板；和
布置在与所述凸缘大致平行的平面内并具有内冠面和外冠面的所述冠部，所述内冠面布置成面对所安装的翼罩板。

15.  如权利要求14所述的桁条坯件，其中，所述冠部包层布置成使得能够对所述内冠面进行机加工，从而使所述冠部的厚度沿所述桁条的长度变化。

16.  如权利要求10至15中任一项所述的桁条坯件，其中，所述桁条坯件是单个连续长度件。

17.  如权利要求10至16中任一项所述的桁条坯件，其中，所述桁条坯件通过挤压形成。

18.  如权利要求10至17中任一项所述的桁条坯件，其中，所述桁条坯件由金属或金属合金制成。

用于飞行器机翼的桁条及其形成方法
技术领域
本发明涉及用于飞行器机翼的桁条以及形成这种桁条的方法。
背景技术
飞行器机翼的核心是称为翼盒的部分。翼盒进入到飞行器机身内并从翼根向翼尖延伸。除了发动机安装点和例如副翼、纵倾襟翼和减速板之类的操纵面之外，翼盒还为机翼提供上下翼型表面的中心部分。翼盒的翼型表面由称为翼罩的面板提供。所述翼罩包括多个被称为桁条的结构件，所述桁条在翼盒结构内从翼根向翼尖延伸。所述桁条布置成提供必要的结构稳定性和结构完整性，以使得翼罩可以应付机翼上的工作负载。
当构建飞行器结构时，其中一个要考虑的是重量和强度之间的平衡。换句话说，在提供必要强度和结构完整性以在工作负载下正常操作的同时要求结构尽可能得轻。机翼上的负载沿着翼展变化，并且通常朝翼尖减小。因此，桁条可以构建成强度沿其长度变化，从而降低其总体重量。桁条通常由桁条节段接合或拼接而成，每个节段均具有适合其期望负载的重量特性。可选的是，可以提供单根桁条并且以沿翼展变化的程度对其进行机加工，从而可以减少多余重量。
伴随着拼接或接合桁条节段而来的问题是会为翼盒带来额外的重量并增加其复杂性。伴随着机加工单根桁条的问题是桁条可改变的量受到限制。
发明内容
本发明的一个实施方式提供一种制造用于飞行器机翼的桁条的方法，该方法包括如下步骤：
a)形成桁条坯件，该桁条坯件具有：
用于安装到翼罩板的一对分开的凸缘，所述凸缘具有上表面和下表面，所述下表面布置成安装到所述翼罩板；
与所述凸缘成一体并从所述凸缘延伸出来的一个或多个侧板；和
与所述侧板成一体的冠部；以及
b)对所述凸缘的所述下表面进行机加工，从而沿所述桁条的长度改变该桁条的高度。
可以对所述上表面进行机加工，使所述凸缘沿桁条的长度具有恒定的厚度。可以对所述冠部进行机加工，使得所述冠部的厚度沿所述桁条的长度变化。可以变化所述冠部的所述尺寸，从而沿所述桁条的长度保持所述桁条的高度。
所述桁条坯件可包括：用于安装到翼罩板的两个分开的所述凸缘，所述凸缘具有相对的内端部；与所述凸缘的所述内端部成一体的两个所述侧板；和布置在与所述凸缘大致平行的平面内并具有内冠面和外冠面的所述冠部，所述内冠面布置成面对所安装的翼罩板。
可以对所述内冠面进行机加工，使得所述冠部的厚度沿所述桁条的长度变化。所述桁条坯件可以是单个连续长度件。通过对挤压而成的所述桁条坯件进行机加工而实施所述改变步骤或每个所述改变步骤。所述桁条坯件可以由金属或金属合金形成。
另一实施方式提供一种用于为飞行器机翼提供桁条的桁条坯件，该桁条坯件包括：
用于安装至翼罩板的一对分开的凸缘，所述凸缘具有上表面和下表面，所述下表面布置成用于安装到所述翼罩板；
与所述凸缘成一体并从所述凸缘延伸出来的一个或多个侧板；
与所述侧板成一体的冠部；并且
所述凸缘形成为提供凸缘包层，该凸缘包层使得能够对所述凸缘的所述下表面进行机加工，从而沿所述桁条的长度改变所述桁条的高度。
附图说明
接下来参照附图仅以实施例方式描述本发明的实施方式，在附图中：
图1是飞行器的平面图；
图2是图1的飞行器的翼盒的截面图；
图3是在制造用于图2的翼盒的桁条中所用的桁条坯件的截面图；
图4示出了图2的翼盒中的桁条的侧视图；
图5a和5b示出了图4的桁条的截面图；以及
图6a、6b和6c示出了其他实施方式的桁条的截面图。
具体实施方式
参照图1，飞行器101包括安装到机身103上的机翼102。机翼102包括呈翼盒形式的中央结构件104。翼盒104在机翼102的前缘和后缘之间从每个机翼102的翼根向翼尖延伸。翼盒104包括呈多个桁条形式的结构件105，这些桁条从每个翼盒104的翼根向翼尖延伸。
参照图2，翼盒104由两个呈翼梁形式的侧构件201构成，所述翼梁提供用于机翼102的前缘和后缘结构的安装点(未示出)。翼盒104的上表面202和下表面203均由翼罩板形成，这些翼罩板提供机翼102的上下翼型表面。桁条105安装到翼罩板202、203的内表面。
参照图3，桁条105通过挤压截面恒定的铝合金桁条坯件301形成。桁条坯件301具有呈凸缘形式的两个彼此分开的安装构件302，用来为翼罩提供安装点。凸缘302具有面向所安装的翼罩的下表面303和相对的上表面304。侧板306在会聚平面内从凸缘302的内端部延伸。侧板306通过顶板307相连接，顶板307形成桁条坯件301的冠部。冠部307具有面向所安装的翼罩的下表面308和提供桁条坯件301的上表面或者说顶面的相对的上表面309。由于桁条坯件301挤压而成，因而凸缘302、侧板306和冠部307一体形成。
桁条坯件301布置成具有包层，该包层包围给定成品桁条的所有期望截面，每个截面均设计成具有特定性质，以在工作负载下保持所安装的翼罩的结构稳定性。桁条坯件301用于通过沿其长度以不同程度对桁条坯件301的上表面304、309和下表面303、308进行机加工以去除大量的材料而形成连续桁条。用这样的方式，桁条的性能可以被优化以沿其长度提供不同性能并且最小化其重量。
图4进一步详细示出了图2中的桁条105，该桁条由桁条坯件301机加工而成并安装到翼罩板203。图4示出了位于机翼102的翼根处的桁条105的端部，翼尖方向由箭头T示出。桁条105设计成使翼罩板203可以应付在其靠近翼根的端部处的相对较高的负载，以及沿方向T朝向其靠近翼尖的端部逐渐降低的负载。在从桁条坯件301制造桁条105期间，冠部307的上表面309被机加工从而在方向T上沿其长度去除渐增的材料量，从而通过降低冠部307的厚度来降低桁条105的总重量。换句话说，桁条105的冠部307的厚度在方向T上逐渐减小。类似的，每个凸缘303的上表面304和下表面303被机加工成在方向T上从上表面和下表面去除的材料量分别逐渐减少和逐渐增加，从而进一步降低桁条105在方向T上的高度。
图5a是图4的桁条105在A点处的截面图。冠部307保持或接近其被挤压出的厚度，但通过从凸缘302的上表面304去除材料501，凸缘302的厚度降低。从而，桁条105的截面在其根端相对较高。图5b是图4的桁条105在朝向其翼尖一端的B点处的截面图。冠部307的厚度通过被从上表面309去除材料502而降低。而且，凸缘302的上表面304保持与桁条坯件301上的相同，而凸缘302的厚度通过去除下表面303的材料503而降低。桁条截面的总高度已从A点处的截面高度降低。虽然在图5a和图5b所示的A点和B点处的截面之间的位置处凸缘302的厚度保持恒定，但是从相应的上表面304和下表面303去除的材料501、503在方向T上分别减小和增加。以这种方式，在凸缘302的厚度保持恒定的同时，桁条105的截面总高度沿方向T减小。从而桁条被加工成使其能够赋予与其安装的翼罩必要的结构稳定性。在当前实施方式中，这种负载在翼根处最大，并且朝翼尖逐渐降低。这样的加工有助于提高最优制造效率并且降低材料用量。
图6a示出了另一实施方式中的桁条601的截面。桁条601通过从凸缘603的下表面602去除材料而由桁条坯件301机加工而成。从而在保持冠部604的厚度的同时，桁条601的截面总高度降低。图6b示出了桁条606的截面图，该桁条通过从凸缘609和冠部610的上表面607、608去除材料而由桁条坯件301机加工而成。桁条606的该截面的高度和冠部厚度均被降低。制造桁条606的截面所需的所有机加工都可以从桁条坯件301的一侧进行，从而降低制造成本。图6c示出了桁条611的截面图，该桁条通过从凸缘614的下表面612、613和冠部615去除材料而由桁条坯件301机加工而成。虽然桁条611的该截面高度略微降低，但是冠部的厚度降低到接近其最小值。制造桁条611的该截面所需的所有机加工都可以从桁条坯件301的一侧进行，从而降低制造成本。
在进一步的实施方式中，桁条挤压件具有“I”或“J”形截面，该截面同样可以提供用来将桁条安装到翼罩的一对凸缘。所述桁条是一体形成的，凸缘接合到单个面板或腹板，所述面板或腹板又将凸缘连接至桁条的冠部。所述冠部也称为自由凸缘。桁条的这些截面的凸缘或冠部可被挤压而提供材料包层，可从该材料包层机加工出凸缘或冠部的所需工作尺寸。
在另一实施方式中，桁条的冠部被挤压成其最终厚度或接近其最终厚度，并在成品桁条的长度上保持恒定。可以通过对将桁条安装至翼罩板的凸缘的厚度进行机加工而优化桁条的高度或重量。
本领域技术人员可以理解的是，可以改变凸缘、侧板或各侧板以及冠部的相应构造以适合给定桁条的具体应用。例如，在桁条截面中设置两个侧板的情况下，可以根据其具体应用而将这些侧板布置在相对于彼此会聚、发散或平行的平面中。
本领域技术人员可以理解的是，桁条坯件的机加工可以通过任意的合适工艺来实施，例如铣削、蚀刻、磨削、冲压、刨削或钻削。此外，所述桁条可以由任意的适合材料形成，例如金属、金属合金或其他适合的非金属材料。
尽然已通过描述本发明的实施方式而例示了本说明，并且虽然已相当详细地对实施方式进行了描述，但是申请人并不旨在将所附权利要求的范围约束或以任何方式限制为这样的细节。本领域技术人员会很容易清楚附加的优点和修改。因此，本发明在其广义方面并不限于代表性装置和方法的具体细节，以及所示的和所述的说明性实施例。因此，可以在不脱离申请人的总体发明思想或范围的情况下对这些细节做出改动。