飞机机头结构和具有该飞机机头结构的飞机

摘要

本发明提供一种飞机机头结构和具有该飞机机头结构的飞机。该飞机机头结构包括机身（1）、用于加压空间（6）的地板（5）和在与所述加压空间（6）相反一侧布置在所述地板（5）下方的机头起落架舱（8）。机头起落架舱（8）包括形成压力屏障的压力屏障壁，所述压力屏障壁包括：至少两个侧面板（14d，14g），所述侧面板通过抗载荷部件机械地固定至所述地板（5）；上面板（12），其与述地板（5）相邻并且在侧面板（14d，14g）之间延伸；和在所述上面板（12）与所述机身之间的后面板（15）。

说明书

技术领域

本发明涉及一种设有机头起落架舱的飞机机头结构和设有这种结 构的飞机。

背景技术

飞机具有机头起落架，该机头起落架在收起时容纳在起落架舱中。 该机头起落架舱通常部分地或完全位于飞机驾驶舱地板下方。

在传统布局中，机头起落架舱绕一开口形成固定至飞机机身的箱 子，起落架在着陆构型中可以从起落架舱降下，并且在飞行构型中收 起到起落架舱中。活动门在飞行构型中关闭该开口，并且当起落架降 下时向下打开。

这种机头起落架舱的壁通过框架被加强，首先是为了承受通过起 落架传递的载荷，其次是为了形成压力屏障（pressure barrier）。这 是必须的，这是因为机头起落架舱的壁在起落架舱内经受飞行高度处 的主导大气压力，而在起落架舱外经受加压区域中飞机内的主导压力。

文献WO 2008/006956公开了一种飞机机头起落架舱，其具有部 分地形成飞机加压空间的地板的上面。

发明内容

本发明试图提供一种飞机机头结构，对于基本这种类型的机头起 落架舱在质量方面显著优化。

为此，本发明的一个主题是飞机机头结构，其包括机身、用于加 压空间的地板和在与所述空间相反一侧布置在所述地板下方的机头起 落架舱，并且包括形成压力屏障的壁，该结构的特征在于，所述压力 屏障壁包括至少两个侧面板，所述侧面板通过抗载荷部件机械地固定 至所述地板。

由于该布局，侧面板起到双重功能，即，用作压力屏障，并且将 由机头起落架的轴和控制机头起落架的支柱施加至侧面板的大量载荷 传递至地板。这些载荷在没有除了抗载荷部件之外的中间构件的情况 下直接传递至地板，并且从地板经由机身框架传递至机身的壁，所述 地板固定至机身框架。

根据本发明的一个可能的特征，所述压力屏障壁包括至少一个上 面板，所述上面板与所述地板相邻并且在所述侧面板之间延伸。所述 上面板并不吸收由起落架施加并且由地板抵抗的大量载荷：因此其被 设计成仅用作压力屏障并且承受与起落架轮胎的爆裂相关的冲击。

根据本发明另一个可能的特征，所述地板包括用于加强所述上面 板的横梁。因此，所述地板横梁既具有加强机身框架和地板自身的刚 度的一般功能，又具有将来自机头起落架的载荷传递至机身并且加强 压力屏障上面板的功能。

根据本发明另一个可能的特征，所述地板包括在所述横梁之间的 抗载荷腹板，所述腹板在所述侧面板与所述机身之间延伸。与所述横 梁类似，这些地板抗剪腹板有助于抵抗通过起落架传递的载荷。

优选地，所述腹板每个都包括机械地固定至所述侧面板中的一个 的凸缘，由此提供这些腹板与侧面板之间的简单连接。

根据本发明另一个可能的特征，所述压力屏障壁包括在所述侧面 板之间的后面板，所述后面板在所述上面板与所述机身之间延伸。该 后面板具有与上面板相同的压力屏障功能，但程度小于上面板，有助 于起落架舱的刚度。可以因此对其进行设计。

根据本发明另一个可能的特征，所述侧面板包括加强立柱，并且 所述抗载荷部件是每个都分别固定至所述加强立柱中的一个和所述地 板的横梁中的一个的构件。因此可以尤其简单且容易地设计用于将载 荷从侧面板传递至地板的装置。

优选地，所述飞机机头结构包括在所述加强立柱中的两个的端部 之间横向地延伸用于加强所述后面板的横梁。这些横梁既可以在侧面 板没有固定至地板的区域中增大起落架舱的刚度，又能以其压力屏障 功能增强后面板。

根据本发明另一个可能的特征，所述抗载荷部件是角撑架。

根据本发明又一个可能的特征，所述上面板包括用于与所述侧面 板连接的纵缘，所述纵缘每个都夹持在所述侧面板中的一个与所述抗 载荷部件之间。因此所述抗载荷部件也有助于在侧面板与上面板相交 处获得有效的压力屏障。

本发明的另一主题是一种飞机，其设有飞机机头结构，该飞机机 头结构包括单独或组合考虑的一个或多个上述特征。

优选地，当所述飞机包括设有机舱地板的机舱和设有所述地板（所 述机头起落架舱位于该地板下方）的驾驶舱时，驾驶舱地板位于比机 舱地板低的高度。由于通过上述飞机机头结构活动的机头起落架舱布 局的紧凑性，驾驶舱的地板可以降低到仅必须用于容纳机头起落架的 高度，并且如果适当，则可降低到飞机（假设处于水平位置）的机舱 地板高度以下。驾驶舱地板如此降低的一个显著优点在于，对于基本 相同的驾驶舱容积，可以减小飞机头锥的外表面面积，并且因此减小 其阻力。

附图说明

本发明的其他特征和优点从以下参照附图仅以示例方式给出的一 个实施例的说明而变得明显，其中：

图1是具有根据本发明的机构的飞机机头段的部分切除了的部分 侧视图；

图2是根据本发明的飞机机头段结构在图1中II-II处得到的部分 剖视图；

图3是图1和2的飞机机头段结构部分切除的透视图；和

图4是图2所示的飞机机头段结构的部件之间机械连接细节的正 视图。

具体实施方式

参照图1至3，飞机机头结构包括机身的机头段1，其具有在X、 Y、Z轴正交参照系中的中央轴线XX’，其中轴Y-Y’连接飞机的翼 尖（未示出）。机头段1包括固定至横向机身机构框架3的外壁或外 皮2，所述横向机身机构框架彼此基本平行并且垂直于XZ平面。

机头段1在其前端包括鼻部4，该鼻部容纳例如雷达的电子设备 （未示出）。

在鼻部4后面，机头段1被平行于XY平面的地板5分为两个舱 室。

位于地板5上方的舱室6是飞机驾驶舱，而位于地板5下方的舱 室7容纳起落架舱8（为了附图清楚起见，未示出起落架）。

舱室6通过位于地板10上方并且用于容纳乘客或货物的舱室或机 舱9向后延伸。

舱室7通过地板10下方用于容纳货物、行李、航空电子设备等的 货舱11向后延伸。

起落架舱8在顶部由上面板或顶板12界定，在前部由横向舱壁 13界定，侧面由侧面板14g和14d界定，并且在后部首先由在上面板 12的后边缘与机身框架16之间斜向下（沿着轴线ZZ’）延伸的后面 板15界定，其次由在后面板15的后边缘与机头段1的壁2之间延伸 的机身框架16的下部界定。

在所示示例中，机身框架16标志着驾驶舱6与机舱或舱室9之间 借助舱壁（未示出）分开，但该划分舱壁也可以刚好位于机身框架16 的前面或后面。

图中所示的机头段所属飞机的内部容积包括：

加压区域，其主要包括驾驶舱（舱室6）、容纳乘客或货物的舱 室9、货舱11和位于起落架舱侧面板23两侧的侧面容积32；和

非加压区域，其经受飞机飞行高度处的主导大气压力，并且包括 飞机的鼻部4的内部容积和起落架舱8的内部容积。

在机头段1中，加压与非加压区域之间的分隔是通过一定数量的 舱壁或面板实现的，所述舱壁或面板设计成形成压力屏障并且包括：

优选平面状的横向上舱壁17，其中地板5上方将加压的驾驶舱6 或舱室与未加压的鼻部4内部的空间分开；

优选平面状的横向下舱壁13，其不仅在起落架舱8前部封闭起落 架舱，而且连接至舱壁17和机头段1，以实现鼻部4内的空间与在起 落架舱8的侧面板14d和14g两侧的舱室7内的空间之间的压力密封 分隔；

起落架舱8的上面板或顶板12，其是平面状的并且位于地板5下 方且抵靠地板5；该上面板12以压力密封方式首先在侧面连接至侧面 板14d和14g，其次在前部连接至横向舱壁13和17；

起落架舱8的侧面板14d和14g，其是平面状的并且具有大致多 边形的总体形状；这些侧面板14d和14g每个都以压力密封方式沿前 边缘连接至横向舱壁13，沿上边缘连接至上面板12，沿倾斜的第一后 边缘连接至后面板15，沿位于横向机身框架16的平面中的第二后边 缘连接至该机身框架16的下部，并且连接至界定一开口的加强机身框 架或箱状段18，起落架穿过该开口，并且机身2的横向框架3在起落 架舱8的区域中连接至该开口；和

起落架舱的后面板15，其以压力密封方式连接至上面板12，沿其 第一后边缘连接至侧面板14d和14g，并且连接至机身框架16的下 部。

这些面板和舱壁通过联接部件联接在一起，所述联接部件附加在 所连接的面板中的一个或另一上，或形成其的一部分，如下文参照上 面板12与侧面板14d、14g之间的连接所说明的那样。横向上舱壁17、 横向下舱壁13、上面板12、侧面板14d和14g以及后面板15优选地 由金属或复合材料制成。

结果，在舱壁13和17后部围绕起落架舱8的机身2内的空间形 成飞机加压区域的一部分，并且内部容积处于大气压力下的起落架舱 8构成该加压区域内的被包围部分。

尤其在着陆期间，大量载荷由起落架经由轴承21和轴承20传递 至侧面板14d和14g，所述轴承21承载铰接安装腿部（未示出）的轴， 所述腿部支撑起落架的轮子，并且所述轴承20承载铰接安装支柱（未 示出）的轴，所述支柱控制起落架（未示出）的落下和收起。而且， 侧面板14d和14g还经受由压力引起的载荷。

为了能吸收这些载荷，侧面板14d和14g在起落架舱8的外侧上 通过立柱23被加强，所述立柱由金属或复合材料制成，并且固定至所 述侧面板14d和14g，所述立柱例如在侧面板14d和14g垂直于地板 5的示例中沿着轴线ZZ’彼此平行地延伸。立柱23优选地具有T字形、 C字形、I字形或一些其他形状的轮廓，其主凸缘通过固定装置（未 示出）固定至面板14d和14g，或者直接合并到面板14d和14g中。

与上面板12相适应，立柱23不会延伸超过侧面板14d和14g的 总高度。其上端23a未达到侧面板14d和14g的上端，因而留下一平 条部，上面板12抵靠该平条部被固定，如下所述。立柱23在其下端 根据其是否与起落架舱8的开口对准而固定至加强框架或箱状段18， 或固定至横向机身框架3中的一个。

地板5传统地包括横梁24，所述横梁由金属或复合材料制成，具 有在机身2两侧上横向延伸的IPN或UPN轮廓，并且其各自的相应 端部固定至横向机身框架3。由于横梁24锚固至横向机身框架3，因 此横梁24以本来已知的方式有助于飞机机头段1的刚性。

在横梁24之间固定有抗剪腹板25，所述抗剪腹板在上面板12的 区域中在上面板12的相邻边缘与机身2的壁之间延伸。

如图4较详细地示出，在侧面板14d和14g的侧面上，抗剪腹板 25包括成直角的凸缘26。

最后，在遮盖上面板12的区域中，地板5包括由金属或复合材料 制成的加强杆27，所述加强杆与横梁24一起有助于加强经受加压载 荷的上面板12。加强杆27（未示出其整体）从横向舱壁17延伸至机 身框架16。加强杆稳定地板，并且当面板17经受加压时为面板17提 供保持力。其他加强杆27（图中未示出）在起落架舱8的每一侧上延 伸。

上面板12通过其上表面借助固定装置（未示出）固定至横梁24， 所述固定装置通常在压力密封区域中使用。横梁24具有三种功能：抵 抗机身1加压载荷，稳定并加强起落架舱顶板12，和支撑供行走的驾 驶舱6地板。

为了以压力密封方式连接上面板和侧面板，上面板12具有成直角 的侧缘28，该侧缘通过传统固定装置固定抵靠侧面板14d和14g的外 表面的平条部，所述平条部在所述侧面板的上端与立柱23的上端之间 延伸。作为替代方案，上面板12可以是平的，并且纵缘可以由角撑架 类型的附加联接部件构成，或者，侧面板可以包括用于将其固定至平 坦上面板12的侧缘。

侧缘28和抗剪腹板25的凸缘26通过由金属或复合材料制成的撑 架形抗载荷构件29保持夹持抵靠在侧面板14d和14g的外表面上。构 件29每个都借助传统固定装置（未示出）通过其凸缘中的一个29a 固定至立柱23中的一个的凸缘，并且通过其凸缘中的另一个29b固定 至横梁24中的一个的凸缘。为此，腹板25具有狭槽（图中不可见）， 撑架形构件29可以穿过该狭槽。

最后，起落架舱8的后面板15可以由横梁30被类似地加强，所 述横梁30由金属或复合材料制成，并且专用于起落架舱8。横梁30 平行于地板5的横梁（并且平行于XY平面），并且通过传统固定装 置（未示出）在其端部处固定至两个立柱23的相应端部。横梁30和 对应的立柱23因而形成龙门架，所述龙门架锚固至机身框架18并且 在侧面包围侧面板14d和14g以及后面板15。

由于上述飞机机头段结构，由起落架施加至侧面板14d和14g的 全部载荷都传递至地板5，并且在此处由飞机机身的壁2抵抗。上述 飞机机头段结构优化了质量，这是因为载荷从起落架的这种传递是使 用最少数量的构件实现的，并且仅一个子组件，即地板，抵靠通过起 落架传递的载荷以及由加压产生的载荷。

最后，由于通过用地板5叠盖起落架舱8所获得的紧凑性，与传 统构造中的地板位置相比，所述地板5可以降低（沿着轴线ZZ’）， 在所述传统构造中，驾驶舱地板和机头起落架舱是独立的。如图1所 示，地板5可以位于机舱或舱室9的地板10的高度以下，而不像同样 类型的现有技术飞机那样驾驶舱和机舱或乘客或货物舱室处于相同高 度（而非如在非常大的运输机的情况下处于不同高度）。

作为地板5降低的结果，对于基本相同的驾驶舱容积，飞机的机 头段1的表面面积可以减小，如图1所示：点划线画出的轮廓31示出 了如果地板5延续机舱地板10延伸，机头段1的外表面将会是什么样。

机头段1的表面面积的减小导致阻力减小，并且因此飞机油耗减 小。外表面面积减小还导致质量减小。