Фюзеляжная конструкция и способ изготовления этой конструкции
Изобретение относится к фюзеляжной конструкции, к воздушному судну и космическому летательному аппарату. Фюзеляжная конструкция воздушного судна или космического летательного аппарата содержит структуру внутренней оболочки, которая состоит из верхней внутренней оболочки, нижней внутренней оболочки, и оконную обвязку. Верхняя внутренняя оболочка в нескольких секциях отделена от нижней внутренней оболочки первым промежутком для формирования области остекления. Оконная обвязка размещена в области остекления и включает в себя блок остекления, содержащий решетчатую структуру, поглощающую возникающие в фюзеляже нагрузки. Фюзеляжная конструкция содержит структуру наружной оболочки, которая состоит из верхней наружной оболочки, связанной с верхней внутренней оболочкой, и нижней наружной оболочки, связанной с нижней внутренней оболочкой. Верхняя наружная оболочка в нескольких секциях в области остекления отделена от нижней наружной оболочки вторым промежутком. Блок остекления включает в себя два отдельных стекла, каждый конец которых установлен заподлицо с соответствующими внутренними и наружными оболочками. Стекла прикреплены к внутренним и наружным оболочкам с заключением между собой решетчатой структуры. Достигается уменьшение веса и массы фюзеляжной конструкции. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к фюзеляжной конструкции и способу изготовления фюзеляжной конструкции, в частности, воздушного судна или космического летательного аппарата.
Уровень техники
В настоящее время фюзеляжи воздушных судов изготавливаются в виде алюминиевых оболочек. Для установки иллюминаторов в оболочках фрезеруются отверстия под иллюминаторы, после сборки оболочек на более позднем этапе производства образуется секция фюзеляжа воздушного судна. Оболочки могут иметь одностенную, или двухстенную, или многостенную конструкцию, при этом используются внутренняя и наружная оболочки, между которыми находится многослойный ячеистый материал. Местоположение проемов под иллюминаторы обычно выбирается таким образом, чтобы в готовом фюзеляже воздушного судна иллюминаторы находились приблизительно на уровне глаз людей, сидящих в пассажирском салоне. На виде сбоку фюзеляжа воздушного судна проемы под иллюминаторы располагаются вдоль одной или более иллюминаторных полос, идущих вдоль боковой линии фюзеляжа воздушного судна.
После завершения фрезерования проемов под иллюминаторы все они упрочняются с помощью алюминиевых рам. Затем в алюминиевые рамы иллюминаторов вставляются оконные стекла.
Тот факт, что иллюминаторы вносят свой вклад в ослабление конструкции фюзеляжа воздушного судна, демонстрирует отрицательную сторону описанного выше метода установки иллюминаторов в фюзеляже воздушного судна. Как известно, такое ослабление конструкции компенсируется применением массивных алюминиевых рам иллюминаторов. Отрицательным результатом этого является повышение веса конструкции, а также высокие производственные расходы, что объясняется выделением процесса установки алюминиевых рам иллюминаторов в отдельный технологический этап, который характеризуется высокой трудоемкостью из-за использования заклепок. Кроме того, имеются и другие недостатки, например то, что таким способом можно изготавливать лишь относительно небольшие иллюминаторы.
Раскрытие изобретения
По этой причине задачей настоящего изобретения является создание фюзеляжной конструкции и способа изготовления этой конструкции, которые обеспечивают доступ света в салон без применения массивных рам иллюминаторов.
Согласно изобретению этот результат достигается при использовании фюзеляжной конструкции с признаками пунктов 1-8 формулы изобретения.
Идея, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в том, что фюзеляжная конструкция, в частности, воздушного судна или космического летательного аппарата имеет структуру внутренней оболочки, которая включает в себя верхнюю внутреннюю оболочку и нижнюю внутреннюю оболочку, при этом верхняя внутренняя оболочка, по меньшей мере, в нескольких секциях отделена от нижней внутренней оболочки первым промежутком, с тем чтобы сформировать область остекления. Кроме того, фюзеляжная конструкция содержит оконную обвязку, которая размещается, по меньшей мере, в области остекления и включает в себя блок остекления, содержащий решетчатую структуру, поглощающую возникающие в фюзеляже нагрузки.
Поэтому преимущество настоящего изобретения над упоминавшимися в начале подходами заключается в том, что решетчатая структура берет на себя функцию рам иллюминаторов, используемых в обычной конструкции. Вследствие этого фюзеляжная конструкция упрочняется в районе оконной обвязки, а возникающие в фюзеляже нагрузки направляются на утопленные области остекления в области оконной обвязки. Конструкция, оптимизированная таким образом с точки зрения распределения нагрузок, позволяет делать размер иллюминаторов значительно больше, чем было возможно до настоящего времени.
Зависимые пункты формулы изобретения характеризуют варианты усовершенствования и модернизации фюзеляжной конструкции по пункту 1 формулы изобретения.
В соответствии с предпочтительной разработкой, фюзеляжная конструкция, кроме того, имеет структуру наружной оболочки, состоящую из нижней наружной оболочки, связанной с нижней внутренней оболочкой, и верхней наружной оболочки, связанной с верхней внутренней оболочкой, при этом верхняя наружная оболочка, по меньшей мере, в нескольких секциях в области остекления отделена от нижней наружной оболочки вторым промежутком. Тем самым обеспечивается структура с двойной оболочкой, которая оптимизирована с точки зрения распределения нагрузок и имеет решетчатую структуру, по которой передаются нагрузки в области остекления. Такая структура чрезвычайно эффективна в современной конструкции воздушных судов с двойной оболочкой.
В соответствии с дальнейшей предпочтительной разработкой, решетчатая структура состоит из отдельных ребер, образующих ячейки решетки, и выполнена с возможностью поглощения возникающих в фюзеляже нагрузок. Решетчатая структура предпочтительно выполнена в виде пространственной решетчатой или подобной структуры и соответствует по форме структурам оболочек. Кривизна решетчатой структуры соответствует кривизне соответствующих оболочек. Кроме того, пространственная решетчатая структура лучше передает нагрузки по сравнению с другими решетками, такими как, например, решетчатая структура ISO.
В соответствии с дальнейшим предпочтительным вариантом осуществления изобретения, решетчатая структура выступает за область остекления, образованную первым и вторым промежутками, внутрь структур оболочек и выполнена с возможностью прикрепления к отдельным оболочкам структур оболочек, образуя при этом фюзеляжную конструкцию, которая соединяет друг с другом отдельные оболочки и оптимизирована с точки зрения распределения нагрузок. Это может быть осуществлено, например, с помощью подходящего клеевого соединения или аналогичным способом. Тем самым обеспечивается эффективная передача нагрузок от фюзеляжной конструкции на пространственную решетчатую структуру даже в области оконной обвязки.
Первый и второй промежутки предпочтительно образованы на одной высоте и, по меньшей мере, в некоторых секциях, так что указанные промежутки проходят вдоль фюзеляжной конструкции для формирования оптимальной области остекления. Это обеспечивает оптимальный сектор обзора для пассажиров, при этом имеется возможность выбрать такой размер области остекления, который будет оптимальным с учетом решетчатой структуры, которая поглощает возникающие в фюзеляже нагрузки. Кроме того, первый и второй промежутки имеют, в частности, одинаковую ширину и/или длину, и поэтому они сопрягаются друг с другом таким образом, что обеспечивается оптимальный сектор обзора для пассажиров.
В соответствии с дальнейшим предпочтительным вариантом, блок остекления включает в себя, по меньшей мере, два отдельных стекла, каждый конец которых установлен заподлицо с соответствующими внутренними и/или наружными оболочками, причем указанные стекла выполнены с возможностью прикрепления к внутренним и/или наружным оболочкам с заключением между собой решетчатой структуры. В результате получается жесткая структура оконной обвязки, которая отклоняет возникающие в фюзеляже нагрузки на область остекления и обеспечивает оптимальный сектор обзора для пассажиров транспортного средства.
В соответствии с дальнейшим предпочтительным вариантом осуществления изобретения, между внутренними и наружными оболочками предусмотрен подходящий заполнитель, по меньшей мере, за исключением области остекления. Упомянутый заполнитель может быть прикреплен к внутренней и/или наружной оболочкам, например, с помощью подходящего процесса склеивания или аналогичным образом.
Для специалиста в данной области очевидно, что одна или несколько описанных выше областей остекления могут быть предусмотрены в различных частях, например, воздушного судна, и в этом случае фюзеляжная конструкция может быть сформирована, например, из нескольких секций оболочек, расположенных в продольном направлении, или из оболочек с подходящими вырезами в соответствующих областях остекления.
Если несколько оконных обвязок проходят вдоль одной стороны фюзеляжа воздушного судна, соответственно для каждой оконной обвязки используется соответствующий изобретению способ и соответствующая изобретению фюзеляжная конструкция, при этом, например, в случае двух оконных обвязок используются три собранных вместе внутренних оболочки, в частности верхняя внутренняя оболочка, центральная внутренняя оболочка и нижняя внутренняя оболочка, каждая из которых отделена друг от друга на высоту конкретной оконной обвязки. Впоследствии используется решетчатая соединительная структура, которая накладывается на обе оконных обвязки, или две решетчатые соединительные структуры, каждая из которых накладывается на оконную обвязку, для того чтобы соединить друг с другом внутренние оболочки, отделенные друг от друга. После введения многослойного заполнителя три наружные оболочки, в частности верхняя наружная оболочка, центральная наружная оболочка и нижняя наружная оболочка, собираются с внутренними оболочками. Все они отделяются друг от друга на толщину многослойного заполнителя, а решетчатой соединительной структурой - на высоту соответствующей оконной обвязки. После этого на оконную обвязку изнутри и снаружи устанавливаются оконные стекла.
Соответствующий изобретению способ предпочтительно используется для изготовления фюзеляжной конструкции с двумя оболочками. В этом случае основные элементы фюзеляжной конструкции воздушного судна проектируются в виде двойной оболочки, которая всегда включает в себя внутреннюю и наружную оболочки, а оконная обвязка проектируется в виде блока остекления, усиленного с помощью решетчатой соединительной структуры. Однако главную идею настоящего изобретения можно также использовать для фюзеляжных конструкций с одной оболочкой. В этом случае соединительная структура предпочтительно устанавливается с внутренней стороны оболочек, отделенных друг от друга, тем самым она перекрывает промежуток и соединяет две оболочки друг с другом. Тогда оконные стекла, которые предпочтительно закрывают промежуток и оканчиваются заподлицо с оболочками, устанавливаются на соединительной структуре с наружной стороны. На внутренней стороне оконные стекла могут быть аналогичным образом дополнительно установлены на соединительной структуре. Более того, с внутренней стороны наружной оболочки могут быть также установлены защитные покрытия, изоляционные материалы и так далее.
Решетчатая соединительная структура принимает на себя функцию рам иллюминаторов, используемых в обычных конструкциях. Эта функция заключается в усилении фюзеляжной конструкции в области оконной обвязки и в отклонении нагрузок вокруг иллюминаторов в области оконной обвязки.
Преимущество настоящего изобретения над известным уровнем техники заключается в том, что решетчатая соединительная структура может быть спроектирована с учетом направления (распределения) нагрузок и поэтому ребра, образующие решетчатую соединительную структуру, могут располагаться по направлению нагрузок, возникающих в фюзеляже воздушного судна. В результате возникающие нагрузки направляются вокруг иллюминаторов. Ребра решетки могут представлять собой волоконные структуры, такие, например, как углеродные волокна, волокна арамида, стеклянные волокна и им подобные, или армированные волокнами структуры, такие, например, как пластики со стекловолокнами, композитные материалы со стекловолокнами, такие, например, как армированные волокнами металлы и армированные волокнами слоистые структуры с заполнителем из металла, а также металлические конструкции, такие, например, как металлические элементы жесткости, ленточные связи и им подобные.
Дальнейшее преимущество заключается в том, что конструкция, оптимизированная с точки зрения распределения нагрузок, позволяет значительно увеличить размер иллюминаторов по сравнению с обычной конструкцией. Более того, в отличие от обычной конструкции удается избежать сложных работ по монтажу отдельных иллюминаторов и их рам.
Особенно эффективный вариант усовершенствования изобретения предусматривает, что решетчатая соединительная структура включает в себя пространственную решетку. Пространственная решетка, которая также известна как «анизотропная решетчатая структура», имеет ту отличительную особенность, что на разных участках решетки ее ребра имеют неодинаковые геометрическую форму и размеры. Обычно в пространственной решетке ребра ориентированы главным образом с учетом возникающих нагрузок, а не с точки зрения создания наиболее простой геометрической структуры. Результатом этого может стать неоднородность геометрической формы ячеек, по меньшей мере, в некоторых частях пространственной решетки, при этом также возможно, что в других частях пространственной решетки получатся равномерные структуры, аналогичные решетчатой структуре ISO. По этой причине пространственные решетки в большей степени подходят для передачи нагрузок в отличие от других решетчатых структур, таких, например, как решетчатые структуры ISO. Более того, пространственные решетки могут выполняться из множества различных материалов, подбираемых с учетом возникающих нагрузок, профиля динамических нагрузок и необходимого относительного утолщения в определенных направлениях.
Дополнительный вариант усовершенствования изобретения предусматривает, что толщина решетчатой соединительной структуры и толщина многослойного заполнителя по существу одинакова.
Краткое описание чертежей
Суть изобретения более подробно объясняется ниже посредством варианта осуществления со ссылкой на сопроводительные чертежи:
Фиг.1 показывает блок-схему способа изготовления фюзеляжной конструкции согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 схематически показывает изображение решетчатой структуры согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3а схематически показывает вид спереди внутренней оболочки согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3b схематически показывает вид в разрезе внутренней оболочки по Фиг.3а;
Фиг.4а схематически показывает внутреннюю оболочку по Фиг.3а и 3b с установленной решетчатой структурой согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4b схематически показывает вид в разрезе конструкции по Фиг.4а;
Фиг.5а схематически показывает вид спереди фюзеляжной конструкции, состоящей из внутренней и наружной оболочек, и размещенной между ними решетчатой структуры согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.5b схематически показывает вид в разрезе конструкции по Фиг.5а;
Фиг.6а схематически показывает вид спереди законченной фюзеляжной конструкции согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.6b схематически показывает вид в разрезе фюзеляжной конструкции по Фиг.6а;
Фиг.7 схематически показывает изображение решетчатой структуры в виде пространственной структуры согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.8 схематически показывает изображение решетчатой структуры, включающее в себя решетчатую структуру ISO.
Если не указано иначе, одинаковые номера позиций на чертежах обозначают одинаковые или функционально одинаковые компоненты.
Осуществление изобретения
Способ изготовления фюзеляжной конструкции воздушного судна из оболочек, с оконной обвязкой, проходящей вдоль фюзеляжной конструкции воздушного судна, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения со ссылкой на Фиг.1 реализуется следующим образом.
На первом (I) этапе способа предварительно изготавливается решетчатая соединительная структура (далее также именуемая каркасом), оптимизированная с точки зрения распределения нагрузок в законченной фюзеляжной конструкции воздушного судна. Длина решетчатого соединительного каркаса приблизительно соответствует длине изготавливаемой секции фюзеляжа или длине предусматриваемой области остекления. Ширина решетчатого соединительного каркаса предпочтительно превышает требуемую высоту оконной обвязки. Ячейки решетчатого соединительного каркаса, образованные ребрами решетки, приблизительно соответствуют размеру отдельных иллюминаторов в оконной обвязке, по меньшей мере, в том месте, где на более позднем этапе способа на решетчатом соединительном каркасе закрепляются стекла иллюминаторов.
Решетчатый соединительный каркас оптимизируется с точки зрения распределения нагрузок, например, таким образом, что для расчета распределения нагрузок, по меньшей мере, в отношении величины и направления нагрузок, возникающих в области оконной обвязки, используется численное моделирование, например анализ методом конечных элементов (FEM). После этого подготавливается решетчатый каркас, который с максимально возможной степенью точности соответствует рассчитанным направлениям возникающих нагрузок и имеет ячейки требуемого размера в области оконной обвязки, каковые ячейки могут использоваться в качестве иллюминаторов. На дальнейшем этапе рассчитываются нагрузки, которые возникают в подготовленном решетчатом каркасе, и определяются размеры ребер решетки, такие, например, как площадь поперечного сечения и им подобные, а также подбираются конструктивные материалы. Решетчатый соединительный каркас предварительно изготавливается с учетом этих размеров.
На втором (II) этапе способа две внутренние оболочки - верхняя внутренняя оболочка и нижняя внутренняя оболочка - размещаются таким образом, что между ними имеется расстояние, соответствующее высоте оконной обвязки.
На третьем (III) этапе способа внутренние оболочки соединяются друг с другом при помощи предварительно изготовленного решетчатого соединительного каркаса. Это осуществляется таким образом, чтобы решетчатый соединительный каркас прикреплялся к внутренним оболочкам, например, путем склеивания с перекрыванием промежутка между внутренними оболочками, ширина которого соответствует высоте оконной обвязки. Решетчатый соединительный каркас перекрывает промежуток между внутренними оболочками, при этом ячейки решетчатого соединительного каркаса, которые служат в качестве иллюминаторов, располагаются точно в области промежутка.
На четвертом (IV) этапе способа на те участки внутренних оболочек, которые не охватываются решетчатым соединительным каркасом, снаружи наносится многослойный заполнитель. Многослойный заполнитель и решетчатый соединительный каркас предпочтительно имеют одинаковую толщину в направлении, перпендикулярном локальному участку поверхности внутренних оболочек.
На пятом (V) этапе способа две наружные оболочки - верхняя наружная оболочка и нижняя наружная оболочка - устанавливаются поверх заполнителя и перекрывающейся части решетчатого соединительного каркаса на таком расстоянии друг от друга, которое соответствует высоте оконной обвязки, при этом промежуток между наружными оболочками совпадает с областью оконной обвязки. Эта оконная обвязка не закрывается ни внутренними оболочками, ни наружными оболочками.
На шестом (VI) этапе способа осуществляется полная сборка оконной обвязки в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Для этого по обе стороны той области решетчатого соединительного каркаса, которая не закрыта внутренними и наружными оболочками, устанавливаются оконные стекла. Оконные стекла оканчиваются заподлицо с внутренними и наружными оболочками, принимая во внимание размеры оконной обвязки, а также толщину внутренних и наружных оболочек.
Этапы способа, описанные выше и проиллюстрированные на Фиг.1, более подробно объясняются далее со ссылкой на Фиг.2-6.
На Фиг.2 изображен в качестве примера решетчатый соединительный каркас 10, который предварительно изготавливается на первом (I) этапе (Фиг.1) в виде пространственной конструкции. Решетчатый соединительный каркас 10 состоит, в частности, из ребер решетки 11 и ячеек 12, образованных ребрами решетки 11. Решетчатый соединительный каркас 10 оптимизируется с точки зрения величины и направления возникающих нагрузок, а также распределения нагрузок, возникающих в области оконной обвязки 41 фюзеляжной конструкции воздушного судна (Фиг.6а). Для этой цели ребра 11 решетчатого соединительного каркаса 10 предпочтительно ориентируются в направлении предполагаемых нагрузок. Размеры ячеек 12 решетчатого соединительного каркаса 10, по меньшей мере, на участке 13, который располагается в районе оконной обвязки, выбираются таким образом, что все ячейки 14 служат в качестве иллюминаторов. Длина L решетчатого соединительного каркаса 10 соответствует длине S изготавливаемой секции фюзеляжа. Ширина V решетчатого соединительного каркаса 10 превышает высоту Н оконной обвязки 41 (Фиг.6).
На Фиг.3a и 3b хорошо видно, как, в соответствии со вторым (II) этапом способа (Фиг.1), верхняя внутренняя оболочка 21 и нижняя внутренняя оболочка 22 размещаются на таком расстоянии относительно друг друга, которое соответствует требуемой высоте оконной обвязки. Две внутренние оболочки 20 располагаются на устройстве таким образом, что промежуток 23, ширина В которого соответствует высоте Н оконной обвязки 41 (Фиг.6), остается пустым. Ячейки 14, которые служат в качестве участков обзора, располагаются в области промежутка 23.
На Фиг.4а и 4b показан в качестве примера способ закрепления решетчатого соединительного каркаса 10 на внутренних оболочках 20, в соответствии с третьим (III) этапом способа (Фиг.1). Решетчатый соединительный каркас 10 перекрывает промежуток 23 между внутренними оболочками 20. В процессе изготовления решетчатый соединительный каркас 10 накладывается на верхнюю внутреннюю оболочку 21 и на нижнюю внутреннюю оболочку 22.
Четвертый (IV) этап способа (Фиг.1), в рамках которого многослойный заполнитель наносится в направлении изнутри наружу на неохваченные решетчатым соединительным каркасом области внутренних оболочек, реализуется в соответствии с общепринятыми методиками и не иллюстрируется с помощью отдельного чертежа.
На Фиг.5а и 5b видно, как, в соответствии с пятым (V) этапом способа (Фиг.1), две наружные оболочки 30 - верхняя наружная оболочка 31 и нижняя наружная оболочка 32 - устанавливаются поверх заполнителя (не изображен) и решетчатого соединительного каркаса 10 на определенном расстоянии друг от друга, которое соответствует высоте Н оконной обвязки 41 (Фиг.6), образуя при этом второй промежуток 24. Наружные оболочки 30 предпочтительно располагаются, так же как и внутренние оболочки 20, на определенном расстоянии друг от друга, при этом промежуток между ними совпадает с областью оконной обвязки 41.
На Фиг.6а и 6b видно, как, в соответствии с шестым (VI) этапом способа (Фиг.1), оконные стекла 42, 43 устанавливаются по обе стороны той области решетчатого соединительного каркаса 10, которая не закрыта внутренними оболочками 20 и наружными оболочками 30. Оконные стекла 42, 43 оканчиваются заподлицо с внутренними оболочками 20 и наружными оболочками 30, тем самым создавая оконную обвязку 41, которая полностью совпадает с внешними обводами фюзеляжа воздушного судна.
Для того чтобы сделать более понятной разницу между пространственной решеткой, которая предпочтительно используется в рамках способа, соответствующего изобретению, и решетчатой структурой ISO, на Фиг.7 и 8 соответственно изображены цилиндрическая конструкция, выполненная из пространственной решетки, и цилиндрическая конструкция, выполненная из решетчатой структуры ISO.
Цилиндрическая конструкция, спроектированная в виде решетки и соответствующая фюзеляжу воздушного судна, может быть изготовлена из пространственной решетки (Фиг.7) и из решетчатой структуры ISO. Обе решетки состоят из ребер, которые закручиваются по спирали, «спиралевидных элементов жесткости» 50, 51, или, иначе, «винтообразных ребер». Первый спиралевидный элемент жесткости 50 делает полный круг в направлении слева направо, а второй спиралевидный элемент жесткости 51 делает полный круг в направлении справа налево. Два спиралевидных элемента жесткости пересекаются во множестве точек 52. Кроме того, и пространственная решетка на Фиг.7, и решетчатая структура ISO на Фиг.8 имеют в своем составе ребра, которые называются кольцевыми ребрами 53, или, иначе, «обручными ребрами», и идут параллельно продольной оси цилиндрической конструкции.
Ребра такого типа демонстрируют чрезвычайно высокую удельную прочность при воздействии высокой осевой нагрузки. Это объясняется, главным образом, эффектом самостабилизации. Если спиралевидная сетчатая структура, образованная спиралевидными элементами жесткости 50, 51, растягивается под воздействием сдавливающей нагрузки, в кольцевых ребрах возникает растягивающая нагрузка. Более того, устойчивость спиралевидных элементов жесткости к продольному изгибу чрезвычайно высока, что объясняется поддерживающим эффектом внутри решетки.
Цилиндрическая конструкция, выполненная из пространственной решетки (Фиг.7), ведет себя точно так же, как полый цилиндр, выполненный из однородного материала. Поэтому конструкция фюзеляжа воздушного судна не ослабляется при использовании пространственной решетки в области оконной обвязки.
Решетчатая структура ISO (Фиг.8) формируется, когда кольцевые ребра 53 проходят через соединения 52, образованные спиралевидными ребрами 50, 51. Решетчатая структура ISO ведет себя, как оболочка с изотропными свойствами.
Оптимальные расчетные свойства достигаются, когда кольцевые ребра 53 компонуются таким образом, что длина зоны продольного изгиба спиралевидных ребер 50, 51 значительно уменьшается. Это возможно в пространственной решетке. Цилиндрическая конструкция, выполненная из пространственной решетки, демонстрирует режимы общей деформации таким же образом, как это происходит в анизотропной цилиндрической оболочке под действием изгибающей или сдавливающей нагрузки.
Несмотря на то что описание настоящего изобретения было сделано посредством предпочтительного варианта осуществления изобретения, оно не ограничивается этим описанием, а предполагает модифицирование самыми различными способами.
Например, решетчатый соединительный каркас сначала может быть собран с наружной оболочкой, а заполнитель может быть впоследствии нанесен на наружную оболочку, при этом установка внутренней оболочки может быть произведена на заключительном этапе.
Более того, решетчатый соединительный каркас, установка которого предусмотрена в области оконной обвязки, может быть также установлен на всем протяжении фюзеляжной конструкции между внутренней оболочкой и наружной оболочкой. Фюзеляжная конструкция может быть также спроектирована с описанными выше областями остекления и решетчатыми каркасами во многих участках, отделенных друг от друга.
Более того, идея настоящего изобретения может быть использована как в фюзеляжных конструкциях с одной оболочкой, так и в фюзеляжных конструкциях с несколькими оболочками, при этом должен быть соответствующим образом модифицирован решетчатый каркас и схема остекления. Единственный момент, который имеет значение, заключается в том, что решетчатый каркас обеспечивает отклонение нагрузок вокруг областей остекления.
Список обозначений
| 10 | Решетчатая соединительная структура (каркас) |
| 11 | Ребро решетки |
| 12 | Ячейка |
| 13 | Участок решетчатой соединительной структуры (каркаса), который располагается в области оконной обвязки |
| 14 | Ячейка, служащая в качестве иллюминатора |
| 20 | Структура внутренней оболочки |
| 21 | Верхняя внутренняя оболочка |
| 22 | Нижняя внутренняя оболочка |
| 23 | Первый промежуток |
| 24 | Второй промежуток |
| 30 | Структура наружной оболочки |
| 31 | Верхняя наружная оболочка |
| 32 | Нижняя наружная оболочка |
| 41 | Оконная обвязка |
| 42 | Внутреннее стекло |
| 43 | Наружное стекло |
| 50 | Спиралевидный элемент жесткости |
| 51 | Спиралевидный элемент жесткости |
| 52 | Соединение |
| 53 | Кольцевой элемент жесткости |
| L | Длина решетчатой соединительной структуры |
| V | Ширина решетчатой соединительной структуры |
| S | Длина секции фюзеляжа |
| В | Ширина промежутка между верхней и нижней оболочками |
| Н | Высота оконной обвязки |
1. Фюзеляжная конструкция, в частности, воздушного судна или космического летательного аппарата, содержащая структуру внутренней оболочки (20), которая состоит из верхней внутренней оболочки (21) и нижней внутренней оболочки (22), при этом верхняя внутренняя оболочка (21), по меньшей мере, в нескольких секциях отделена от нижней внутренней оболочки (22) первым промежутком (23) для формирования области остекления, оконную обвязку (41), которая размещена, по меньшей мере, в области остекления и включает в себя блок остекления, содержащий решетчатую структуру (10), поглощающую возникающие в фюзеляже нагрузки, причем фюзеляжная конструкция содержит структуру наружной оболочки (30), которая состоит из верхней наружной оболочки (31), связанной с верхней внутренней оболочкой (21), и нижней наружной оболочкой (32), связанной с нижней внутренней оболочкой (22), при этом верхняя наружная оболочка (31), по меньшей мере, в нескольких секциях в области остекления отделена от нижней наружной оболочки (32) вторым промежутком (24), отличающаяся тем, что блок остекления включает в себя, по меньшей мере, два отдельных стекла (42, 43), каждый конец которых установлен заподлицо с соответствующими внутренними и наружными оболочками (21, 22, 31, 32), причем указанные стекла прикреплены к внутренним и наружным оболочкам (21, 22, 31, 32) с заключением между собой решетчатой структуры (10).
2. Фюзеляжная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что решетчатая структура (10) состоит из отдельных ребер (11), которые образуют ячейки (12) решетки, и выполнена с возможностью поглощения возникающих в фюзеляже нагрузок.
3. Фюзеляжная конструкция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что решетчатая структура (10) выполнена в виде пространственной решетчатой структуры и соответствует по форме структурам оболочек (20, 30).
4. Фюзеляжная конструкция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что первый промежуток (23) и второй промежуток (24) образованы на одной высоте и, по меньшей мере, в некоторых секциях, так что указанные промежутки проходят вдоль фюзеляжной конструкции.
5. Фюзеляжная конструкция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что первый промежуток (23) и второй промежуток (24) имеют одинаковую ширину и/или длину.
6. Фюзеляжная конструкция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что между внутренними оболочками (21, 22) и наружными оболочками (31, 32) предусмотрен соответствующий заполнитель, по меньшей мере, за исключением области остекления.
7. Воздушное судно, снабженное фюзеляжной конструкцией, выполненной согласно одному из пп.1-6.
8. Космический летательный аппарат, снабженный фюзеляжной конструкцией, выполненной согласно одному из пп.1-6.
