專利名稱：梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種梁、一種包括接合到所述梁的部件的接合件和一種包括所述梁的飛機(jī)。
背景技術(shù)：
圖1圖解了用于飛機(jī)機(jī)身的傳統(tǒng)地板梁I。梁I包括工字截面，所述工字截面具有在上凸緣4和下凸緣6之間延伸的加強(qiáng)抗剪腹板2?？辜舾拱?設(shè)置有均勻間隔開的一組相同的橢圓形減重和系統(tǒng)開口 8。沿著腹板的長度在開口之間設(shè)置若干加強(qiáng)件9，以增大梁I能夠支撐的負(fù)荷量。如圖2 中最清楚地不出的那樣(“Airframe Structural Design”, MichaelC. Y. Niu 著，2ndEdition,Hong Kong Conmilit Press Ltd.),若干這些地板梁 I 通常延伸穿過機(jī)身的寬度，以支撐機(jī)身地板。每根梁I的端部7均螺栓聯(lián)接到相應(yīng)的機(jī)身框架10。每根梁I還由一對地板梁支撐支柱11豎直地支撐，所述支撐支柱11接合到對應(yīng)的一對U形配件12，所述U形配件12從下凸緣6向下延伸。另外，平行于機(jī)身縱向軸線延伸的多條座椅導(dǎo)軌13附接到地板梁I的上凸緣4。座椅導(dǎo)軌與由機(jī)身地板承載的乘客、界標(biāo)(monuments)、隔板等的客艙項目一起將負(fù)荷施加(向下、向上、縱向和橫向)在地板梁I的上凸緣4上。地板梁支撐支柱11經(jīng)由U形配件12將相對集中的向上豎直反作用負(fù)荷施加在下凸緣6上?？辜舾拱?的毗鄰配件12的區(qū)域是梁I的尤為關(guān)鍵的區(qū)域，因為這些區(qū)域需要支撐由地板梁支撐支柱11施加的集中剪切負(fù)荷時。為了避免下凸緣6的過度局部彎曲，在配件12周圍利用額外的加強(qiáng)件(或者可替代地通過局部加厚抗剪腹板2)來局部加強(qiáng)抗剪腹板2。這種局部加強(qiáng)還確保了集中豎直負(fù)荷逐漸切變到梁中。然而，額外的加強(qiáng)使設(shè)計的重量顯著增加。由于飛機(jī)機(jī)身能夠包含多于60根這樣的地板梁，所以對單根梁I的任何重量削減均能夠顯著減輕整體重量。典型地，通過改變上凸緣/下凸緣的寬度/厚度、通過改變豎直加強(qiáng)件的寬度/厚度并且通過改變抗剪腹板的厚度，來最優(yōu)化傳統(tǒng)地板梁的設(shè)計。還可以改變豎直加強(qiáng)件的數(shù)量和所述豎直加強(qiáng)件之間的距離以及開口 8的尺寸和形狀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面提供了一種梁，所述梁包括第一凸緣和第二凸緣，所述梁具有在第一和第二凸緣之間延伸的第一區(qū)域和在第一和第二凸緣之間延伸的第二區(qū)域，所述第一區(qū)域設(shè)計成支撐施加的集中剪切負(fù)荷，所述第二區(qū)域設(shè)計成支撐主要彎曲負(fù)荷，其中，第一區(qū)域包括扇形桁架，所述扇形桁架包括毗鄰第一凸緣的輪轂；和多根支柱，所述支柱從輪轂大致徑向地延伸，并且其中，所述第二區(qū)域包括抗剪腹板或沿著縱向梁方向基本是規(guī)則的桁架結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，扇形桁架還包括多個開口，所述開口共同形成基本半圓形排列。第一區(qū)域的扇形桁架是重量最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，用于支撐相對集中的負(fù)荷。因此，通過應(yīng)用扇形桁架取代承受相對集中的負(fù)荷的更少優(yōu)化的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，能夠?qū)崿F(xiàn)重量的顯著減輕。在第二區(qū)域是抗剪腹板的示例中，抗剪腹板可以沒有開口。更加優(yōu)選地，抗剪腹板包括一個或者甚至更加優(yōu)選地包括多個開口。當(dāng)抗剪腹板包括多個開口時，加強(qiáng)件優(yōu)選地布置在開口之間。在加強(qiáng)件布置在開口之間的情況下，Btt鄰的加強(qiáng)件之間的距離可以是恒定的，但是更優(yōu)選地，Btt鄰的加強(qiáng)件之間的距離沿著縱向梁方向發(fā)生變化。在這種情況下，在需要更高梁強(qiáng)度的位置，加強(qiáng)件之間的距離較小，而在需要更低梁強(qiáng)度的位置，加強(qiáng)件之間的距 離較大。作為替代方案或附加方案，可以增加加強(qiáng)件的高度(即，從腹板的平面延伸出的尺寸)、寬度(即，橫向尺寸)和/或厚度，以在需要的地方進(jìn)一步增加梁的強(qiáng)度。抗剪腹板的厚度(B卩，垂直于腹板平面的尺寸)還優(yōu)選地沿著縱向梁方向變化，以增大抗剪腹板在需要的地方能夠支撐的負(fù)荷量?？辜舾拱?具有開口或沒有開口)通常比桁架結(jié)構(gòu)更易于制造。例如但不排外地，抗剪腹板能夠由擠出型材形成，并且能夠使用激光切割機(jī)機(jī)加工或者形成開口。在第二區(qū)域包括沿著縱向梁方向基本規(guī)則的桁架結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選的是，桁架結(jié)構(gòu)包括一組桁架支柱，所述一組桁架支柱以大體三角形圖案在第一凸緣和第二凸緣之間延伸。優(yōu)選地，桁架支柱中的一根或多根設(shè)置有沿著所述支柱的長度延伸并且從支柱的前部(或后部)突出的中央突起，以形成T狀橫截面。可替代地，中央突起可以既從支柱的前部也從支柱的后部突出，以形成十字形橫截面。這有助于加固桁架支柱，以抵抗平面內(nèi)彎曲和/或平面外彎曲。在一些示例中，桁架結(jié)構(gòu)可以比抗剪腹板重。然而，在這種情況下，與第二區(qū)域包括抗剪腹板的情況相比，當(dāng)?shù)诙^(qū)域是桁架結(jié)構(gòu)時梁整體的重量仍然更輕。原因在于，使桁架結(jié)構(gòu)與第一區(qū)域相連接所需的材料比使抗剪腹板與第一區(qū)域相連接所需的材料少。在其它示例中，與抗剪腹板相比，桁架結(jié)構(gòu)可以更輕。在這種情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)重量更輕的接合部位和更輕的第二區(qū)域的益處。扇形桁架的支柱中的至少一根優(yōu)選但不是必須地被加強(qiáng)，以抵抗平面內(nèi)彎曲和/或平面外彎曲。更加優(yōu)選地，扇形桁架的所有支柱均被加強(qiáng)，以抵抗平面內(nèi)彎曲和/或平面外彎曲。例如，每根支柱均可以設(shè)置有沿著其長度延伸并且從支柱的前部(或后部)突出的中央突起，以形成T狀橫截面。可替代地，中央突起可以既從支柱的前部也從支柱的后部突出，以形成十字形橫截面。優(yōu)選地，第一凸緣和/或第二凸緣的寬度(S卩，垂直于腹板/桁架結(jié)構(gòu)的平面的尺寸)和/或厚度(即，平行于在第一凸緣和第二凸緣之間延伸的最短的線的尺寸)沿著梁的縱向方向變化。例如，凸緣中的一個或兩個可以在負(fù)荷引入部位處被局部增厚和/或在需要將另一個部件緊固到凸緣的地方加寬。作為附加方案或者替代方案，凸緣中的一個或兩個可以被增厚和/或加寬，以沿著所述凸緣的長度在特定部位處增加它們的彎曲剛度。作為附加方案或者替代方案，凸緣中的一個或兩個可以增厚和/或加寬，以增加梁的整體彎曲剛度，從而平衡可變的彎曲力矩。這在增厚和/或加寬區(qū)域中減小了應(yīng)力并且增加了梁的強(qiáng)度。作為附加方案或者替代方案，可以設(shè)計梁的總高度(S卩，兩個凸緣的外表面之間的距離)和/或梁的深度(即，梁的前部和后部之間的距離)，以控制彎曲剛度。在優(yōu)選的實施例中，第二區(qū)域布置在兩個第一區(qū)域之間，所述兩個第一區(qū)域布置在梁的相應(yīng)端部處。在另一個優(yōu)選的實施例中，第二區(qū)域布置在兩個第一區(qū)域之間，所述兩個第一區(qū)域布置在梁的相應(yīng)端部處，并且第二區(qū)域包括抗剪腹板(具有開口或沒有開口)。在這種情況下，與例如圖1中示出的現(xiàn)有梁設(shè)計相比，兩個第一區(qū)域的扇形桁架顯著減輕了重量，同時抗剪腹板提供了相對易于制造的梁中間段。梁還可以包括用于連接到支撐支柱的配件，所述支撐支柱適于將集中剪切負(fù)荷傳遞到梁的第一區(qū)域中。第一區(qū)域和/或第二區(qū)域和/或一個凸緣或兩個凸緣可以由諸如鋁或鈦的金屬形成(完全地或部分地)。作為附加方案或替代方案，第一區(qū)域和/或第二區(qū)域和/或一個凸緣或兩個凸緣可以由諸如碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)或玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GRP)的復(fù)合材料形成(完全地或部分地)。因為CFRP和GRP是相對較輕的材料，所以這額外地減輕了重量。梁可以形成為一個整體部件，或者由兩個或更多個部件形成。在梁形成為一個整體部件的情況下，所述梁不僅可以由材料塊形成，而且更加優(yōu)選地梁可以由擠出型材形成。在梁形成為一個整體部件的情況下，在制造期間可以對梁進(jìn)行機(jī)械加工。在梁由兩個或更多個部件形成的情況下，部件中的一個或多個可以由材料塊形成，或者更加優(yōu)選地由擠出型材形成。在梁由兩個或更多個部件形成的情況下，在制造期間可以對梁的一個或多個部件進(jìn)行機(jī)械加工。在梁包括加強(qiáng)件的情況下，對于加強(qiáng)件尤為優(yōu)選的是加強(qiáng)件由擠出型材形成，以最大化它們的強(qiáng)度并且最小化被加強(qiáng)的抗剪腹板的高度(即，垂直于腹板平面的尺寸)。作為附加方案或替代方案，由于類似的原因，具有T或十字形橫截面的任何桁架支柱(例如在第一區(qū)域的扇形桁架支柱中，和/或如果第二區(qū)域包括桁架結(jié)構(gòu)，則在第二區(qū)域的橫街支柱中)優(yōu)選地由擠出型材形成。在梁的制造處理包括機(jī)械加工擠出型材的情況下，因為擠出的最終輪廓更接近梁的最終截面，因此降低了機(jī)械加工成本。根據(jù)本發(fā)明的第一方面的梁優(yōu)選地具有長度和高度，并且長度和高度的縱橫比優(yōu)選地至少為5，并且更加優(yōu)選地所述縱橫比至少為10。在第一區(qū)域處的第一和第二凸緣之間的最短距離優(yōu)選地比在第二區(qū)域處的第一和第二凸緣之間的最短距離大。這允許系統(tǒng)線束緊湊地附接到梁的第二區(qū)域的下側(cè)。梁可以是地板梁，例如飛機(jī)機(jī)身的地板梁。梁可以是工字梁，在這種情況下，凸緣突出到腹板/桁架結(jié)構(gòu)的前部和后部?？商娲兀嚎梢允荂型梁，其中，凸緣突出到腹板/桁架結(jié)構(gòu)的前部或后部，但是沒有既突出到其前部又突出到其后部。
本發(fā)明的第二方面提供了一種接合件，所述接合件包括接合到根據(jù)本發(fā)明的第一方面的梁的部件。接合件可以例如非僅局限于包括接合到梁凸緣中的毗鄰第一區(qū)域的一個凸緣的支撐支柱。本發(fā)明的第三方面提供了一種飛機(jī)，所述飛機(jī)包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的梁或根據(jù)本發(fā)明的第二方面的接合件。


現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實施例，其中圖1是傳統(tǒng)機(jī)身地板梁設(shè)計的示意圖；圖2是機(jī)身橫截面的示意性透視圖，示出了圖1的地板梁附接到機(jī)身；圖3是機(jī)身地板梁設(shè)計的示意圖，其具有位于兩個扇形桁架之間的規(guī)則的桁架結(jié)構(gòu)，其中規(guī)則的桁架結(jié)構(gòu)具有減小的高度，以允許系統(tǒng)線路緊湊地附接到其下側(cè)；圖4是機(jī)身橫截面的示意性透視圖，示出了圖3的地板梁附接到機(jī)身；圖5示出了圖3的扇形桁架中的一個的放大視圖，其上凸緣的寬度沿著其長度變化；圖6示出了圖3的地板梁，其中，替代性的中間段包括均勻間隔開的一組開口 ；和圖7示出了圖6的地板梁，其中，中間段的高度與端部區(qū)域的高度基本相等。
具體實施例方式圖3是用于飛機(jī)機(jī)身地板的工字梁20的示意圖，梁20包括上凸緣23和下凸緣24。梁20具有沿著長度方向在兩個端部區(qū)域28、30之間延伸的中間段26。中間段26具有基本規(guī)則的桁架結(jié)構(gòu)，所述桁架結(jié)構(gòu)包括多個桁架支柱27，所述多個桁架支柱27沿著縱向梁方向以基本規(guī)則的三角形圖案在上凸緣23和下凸緣24之間延伸。每個端部區(qū)域均包括扇形祐1架，扇形祐1架具有與下凸緣24的內(nèi)表面一體形成的基本半圓形轂36 ;和六個扇形桁架支柱37，所述六個扇形桁架支柱37從轂36基本徑向地延伸。如圖5所示，每根支柱37均可以設(shè)置有沿著其長度延伸并且從支柱的前部(或后部)突出出來的中央突起37a，以形成T狀橫截面。可替代地，中央突起可以既從支柱的前部也從后部中突出出來，以形成十字形的橫截面。在兩種情況下，中央突起加固了支柱37，以抵抗平面內(nèi)彎曲或平面外彎曲。類似地，桁架支柱27還可以具有沿著它們的長度延伸并且從其前部和/或后部突出的中央突起(未示出)，以形成T或十字狀橫截面。而且，中央突起加固桁架支柱27，以抵抗平面內(nèi)彎曲和平面外彎曲。每個扇形桁架還包括五個開口 38，所述五個開口 38布置在扇形桁架支柱37之間，以圍繞轂36共同形成基本半圓形的排列。扇形桁架支柱37與在上凸緣23和下凸緣24之間延伸的相鄰的支柱39 —體形成。如在圖4 中不意性不出的那樣(“Airframe Structural Design”, MichaelC. Y. Niu 著，2ndEdition，Hong Kong Conmilit Press Ltd.),多個這樣的地板梁 20 在飛機(jī)機(jī)身的寬度上延伸，以支撐機(jī)身地板。每個梁20中的端面31均附接到相應(yīng)的機(jī)身框架32的內(nèi)面。梁20還各自被一對地板梁支撐支柱33支撐，所述地板梁支撐支柱33經(jīng)由對應(yīng)的一對U形配件34接合到梁20，所述U形配件34在相應(yīng)的端部區(qū)域28、30處從下凸緣24向下延伸。平行于機(jī)身的縱向軸線延伸的多根座椅導(dǎo)軌35附接到地板梁20的上凸緣23。座椅導(dǎo)軌35和例如由機(jī)身地板承載的乘客和機(jī)艙機(jī)組人員(未示出)的機(jī)艙對象將向下的豎直負(fù)荷施加到地板梁20的上凸緣23。地板梁支撐支柱33將相對集中的向上豎直的反作用負(fù)荷施加到下凸緣24上。因為梁20細(xì)長(B卩，梁的長度和梁的高度的縱橫比至少為5，梁的高度限定為上凸緣23的外表面和下凸緣24的外表面之間的最短距離)，并且因為相對集中的負(fù)荷被施加在梁20的端部區(qū)域28、30上，所以中間段26支撐主要是平面內(nèi)的彎曲負(fù)荷。然而，由于地板梁支撐支柱33施加在端部區(qū)域28、30上的反作用負(fù)荷，端部區(qū)域28、30支撐主要施加的集中剪切負(fù)荷。中間段26特別設(shè)計成支撐這種類型的負(fù)荷。具體地，中間段26的基本規(guī)則的桁架結(jié)構(gòu)能夠支撐沿著其長度在每個點(diǎn)處基本恒定的負(fù)荷。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，桁架結(jié)構(gòu)不是完全規(guī)則的。由于支撐支柱33在端部區(qū)域28、30處承載梁，由中間段26支撐的剪切負(fù)荷在端部區(qū)域28、30附近比中間段26的中心附近更大。因此，梁設(shè)計成在端部區(qū)域28、30附近更為堅固。這通過在梁的這些部分中增大桁架支柱27相對于凸緣23、24的節(jié)距來實現(xiàn)。增大支柱27相對于凸緣23、24的節(jié)距使得每單位長度支柱27的數(shù)量增加，從而局部 增加了梁20的強(qiáng)度。端部區(qū)域28、30的扇形桁架特別設(shè)計成支撐由附接到配件34的地板梁支撐支柱施加的集中剪切負(fù)荷。地板梁支撐支柱施加的負(fù)荷從配件34傳遞到在配件34附近提供局部加強(qiáng)的轂36。然后，負(fù)荷從轂36通過徑向支柱37向中間段26、上凸緣23和機(jī)身框架32(經(jīng)由端面31)分散。通過沿著梁的長度分散集中負(fù)荷，梁的更寬的區(qū)域被用于支撐負(fù)荷。因需要將支柱37接合到用作集中負(fù)荷的引入點(diǎn)的轂36并且還需要支柱37將集中負(fù)荷在梁20的更寬的區(qū)域上分散，所以產(chǎn)生了扇形桁架的不規(guī)則構(gòu)造(相對于鄰近的中間段26)。如圖5中最清楚地示出的那樣，上凸緣23和下凸緣24從扇形桁架28的前部和后部突出。另外，上凸緣23具有沿著縱向梁方向發(fā)生變化的寬度w和厚度t。更為具體地，上凸緣23在座椅導(dǎo)軌35緊固到上凸緣23的座椅導(dǎo)軌附接部40處加厚并且加寬。有必要在這些部位處加厚(并且從而加強(qiáng))上凸緣23，因為負(fù)荷通過座椅導(dǎo)軌35傳遞到上凸緣23。增加凸緣23的寬度使其突出部分加寬，這允許座椅導(dǎo)軌35緊固到凸緣23，而不必使緊固件通過扇形祐1架。下凸緣24的寬度和厚度還可以任選地沿著其長度變化。例如，下凸緣24在兩個端部處更窄并且更薄，并且朝向梁20的中心處的最大寬度和最大厚度成錐形，以增大其彎曲剛度。改變這些參數(shù)有助于最優(yōu)化梁的重量。梁20的高度(B卩，上凸緣23和下凸緣24之間的最短距離)在端部區(qū)域28、30處比在中間段26處大。這使得系統(tǒng)線路41 (在圖3中示意性示出)緊湊地附接到中間段26的下側(cè)(例如，通過線纜束)。這又避免了使系統(tǒng)線路通過中間段26的桁架結(jié)構(gòu)的需要，而在飛機(jī)組裝和維修期間，使系統(tǒng)線路通過中間段26的桁架結(jié)構(gòu)可能會更加復(fù)雜并且耗時較長。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管在圖5中每個扇形桁架示出為均具有六個扇形桁架支柱37，但是可以使用更多或更少的支柱。還應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管圖5中示出的支柱37接合到相鄰的支柱39，但是支柱37可以替代地直接接合到上凸緣23。另外，替代地，梁在中間段26處的高度可以與梁在端部區(qū)域28、30處的高度相等。然而，在這種情況中，系統(tǒng)線路必須通過位于中間段26的桁架支柱27之間的空隙。
這種新型設(shè)計的建模已經(jīng)表明，相對于在端部區(qū)域28、30處采用局部增強(qiáng)的抗剪腹板的現(xiàn)有梁設(shè)計，能夠減輕大約5-10%的重量。還已經(jīng)確定的是，大部分重量減輕源自于使用上述扇形桁架替代這些增強(qiáng)的端部區(qū)域。更加具體地，扇形桁架允許在端部區(qū)域處減輕大約15-20%的重量。由于飛機(jī)機(jī)身能夠包含超過60根這種地板梁，這種新型梁設(shè)計能夠減輕超過60-80kg的重量。這是非常有益的，尤其是因為燃料經(jīng)濟(jì)性(并且因此重量減輕)是當(dāng)前飛機(jī)設(shè)計中首要關(guān)心的問題。圖6示出了替代性梁50，所述梁50與圖3中示出的梁具有一些共同特征。相同的特征將用相同的附圖標(biāo)記表示。梁50包括抗剪腹板52，所述抗剪腹板52在上凸緣23和下凸緣24之間延伸。腹板52包括中間段54，所述中間段54沿著長度方向在兩個端部區(qū)域28、30之間延伸。端部區(qū)域28、30與參照圖5描述的端部區(qū)域相同。而且，上凸緣23和下凸緣24之間的最短距離在端部區(qū)域28、30處比在中間段74處大。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，并非必須如此(見下文)。中間段54包括抗剪腹板，所述抗剪腹板具有均勻間隔開的一組相同的橢圓形重量減輕開口 56。多個加強(qiáng)件58設(shè)置在開口 56之間。加強(qiáng)件58具有在上凸緣23和下凸緣24之間延伸的長度；沿著加強(qiáng)件的橫向方向的寬度；和沿著垂直于腹板52的平面的尺度的高度。如上所述，中間段54設(shè)計成使得所述中間段54能夠支撐使用期間所述中間段54承受的主要彎曲負(fù)荷。然而，應(yīng)當(dāng)指出的是，中間段的結(jié)構(gòu)并不是完全規(guī)則的。如以上指出的那樣，中間段54的某些區(qū)域需要比其它區(qū)域更堅固。具體地，與梁的中心相比，中間段54需要在端部區(qū)域28、30附近加強(qiáng)。另外，還可以在上凸緣23上的座椅導(dǎo)軌附接部附近加強(qiáng)中間段。為了在需要的地方提供這種額外的強(qiáng)度·可以局部增大抗剪腹板72的厚度(即，增大垂直于腹板平面的尺度)；·可以增大加強(qiáng)件78的厚度、高度和/或?qū)挾?；?或·可以減小相鄰的加強(qiáng)件78之間的距離。如先前所述，端部區(qū)域28、30設(shè)計成支撐由地板梁支撐支柱施加的相對集中的剪切負(fù)荷。上述抗剪腹板式中間段54和桁架式中間段26典型地重量相近(即，+/_1%)，但是這取決于梁的具體幾何形狀和負(fù)荷要求。對于這里考慮的具體負(fù)荷和梁的幾何形狀(圖3和4示出)而言，已經(jīng)證實抗剪腹板式中間段54的重量比桁架式中間段26輕約1%。為了整體上確定梁的重量，也必須考慮中間段和端部區(qū)域28、30的扇形桁架之間的接合部。具體地，與圖3中示出的端部區(qū)域和桁架式中間段26之間的接合部相比，中間段54和端部區(qū)域28、30處的扇形桁架之間的接合部處需要更多的材料。對于這里考慮的具體的梁幾何形狀而言，這致使梁50整體比圖3中示出的梁20略重(重小于約1%)，盡管抗剪腹板式中間段54的重量比桁架式中間段26輕。然而，應(yīng)當(dāng)指出的是，抗剪腹板式中間段54比梁20的桁架式中間段26更易于制造，這實際上使梁50成為更吸引人的設(shè)計。應(yīng)當(dāng)理解的是，中間段54的抗剪腹板可以包括任意數(shù)量的開口 56，或者替代地可以不必包括任何開口 56。圖7示出了另一個替代性梁70，所述梁70與上述梁50具有共同特征。相同的附圖標(biāo)記將用于相同的特征。在這種情況下，梁70的中間段74的高度與端部區(qū)域28、30的高度基本相等。與梁50相比，梁70的缺點(diǎn)在于，在這個實施例中，系統(tǒng)電纜需要通過中間段74中的開口 76。與將電纜附接到如上所述的中間段54的下側(cè)相比，這在飛機(jī)制造期間更為復(fù)雜并且耗時更長。此外，這需要梁70具有開口 76。上述梁20、50、70典型地由諸如鋁(例如，由擠出鋁型材機(jī)加工而成)的金屬形成。然而，替代地，梁20、50、70可以由諸如碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)的復(fù)合材料制成。盡管在上述實施例中，地板梁支撐支柱通過U形配件34附接到梁，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，所述地板梁支撐支柱可以直接附接到下凸緣24，或者甚至直接附接到扇形桁架的轂36。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管梁20、50、70已經(jīng)全部描述為具有工字形截面，但是替代地，它們也能夠具有諸如C形截面的其它形狀的截面。還應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管梁20、50、70描述為由兩個豎直支撐支柱支撐，但是可以使用僅一個豎直支撐支柱。例如，在飛機(jī)的沒有足夠的空間放置兩根支柱的貨艙門(未示出)附近的梁處可以僅使用一根支柱。在這種情況下，僅需要一個扇形桁架，并且梁是非對稱的。還應(yīng)當(dāng)指出的是，梁20、50、70上的座椅導(dǎo)軌的布置方案可以是非對稱的。對于梁20而言，這也可能導(dǎo)致中間段26的桁架支柱27的節(jié)距的非對稱變化。對于梁50、70而言，這可能分別導(dǎo)致在中間段54、74處開口之間的尺寸/距離的非對稱變化(或者確切的說是加強(qiáng)件的高度/厚度/寬度或抗剪腹板的厚度的非對稱變化)。然而，在兩種情況下，中間段的結(jié)構(gòu)沿著縱向梁方向保持基本是規(guī)則的。除了適用于飛機(jī)上的梁之外，與上述設(shè)計類似的設(shè)計也可以用在其它結(jié)構(gòu)上(例如起重機(jī)和橋梁)。盡管已經(jīng)參照一個或多個優(yōu)選實施例在上文中描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在不悖離本發(fā)明的由隨附權(quán)利要求所限定的范圍的前提下，可以作出各種改變或修改。
權(quán)利要求
1.一種梁，所述梁包括第一凸緣和第二凸緣，所述梁具有在所述第一凸緣和第二凸緣之間延伸的第一區(qū)域和在所述第一凸緣和第二凸緣之間延伸的第二區(qū)域，所述第一區(qū)域設(shè)計成支撐施加的集中剪切負(fù)荷，所述第二區(qū)域設(shè)計成支撐主要彎曲負(fù)荷，其中，所述第一區(qū)域包括扇形桁架，所述扇形桁架包括毗鄰所述第一凸緣的轂和從所述轂大體徑向地延伸的多根支柱，并且其中，所述第二區(qū)域包括抗剪腹板或者沿著縱向梁方向基本規(guī)則的桁架結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梁，其中，所述扇形桁架還包括多個開口，所述多個開口共同形成大體半圓形排列。
3.根據(jù)任意一項前述權(quán)利要求所述的梁，其中，所述第二區(qū)域包括具有所述多個開口的抗剪腹板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的梁，所述梁還包括布置在所述開口之間的加強(qiáng)件。
5.根據(jù)任意一項前述權(quán)利要求所述的梁，其中，所述第二區(qū)域包括厚度沿著所述縱向梁方向變化的抗剪腹板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的梁，其中，所述第二區(qū)域包括具有一組桁架支柱的桁架結(jié)構(gòu)，所述一組桁架支柱以大體三角形圖案在所述第一凸緣和所述第二凸緣之間延伸。
7.根據(jù)任意一項前述權(quán)利要求所述的梁，其中，所述第一凸緣和/或所述第二凸緣的寬度沿著所述梁的縱向方向變化。
8.根據(jù)任意一項前述權(quán)利要求所述的梁，其中，所述第二區(qū)域布置在設(shè)置在所述梁的各個端部處的兩個所述第一區(qū)域之間。
9.根據(jù)任意一項前述權(quán)利要求所述的梁，所述梁還包括用于連接到支撐支柱的配件，所述支撐支柱用于把所述集中剪切負(fù)荷傳遞到所述梁的所述第一區(qū)域中。
10.根據(jù)任意一項前述權(quán)利要求所述的梁，其中，所述第一區(qū)域和/或所述第二區(qū)域和/或所述第一凸緣和第二凸緣中的一個或兩個大致由復(fù)合材料形成。
11.根據(jù)任意一項前述權(quán)利要求所述的梁，其中，所述梁具有長度和高度，并且所述梁的長度和高度的縱橫比至少為5。
12.根據(jù)任意一項前述權(quán)利要求所述的梁，其中，所述第一區(qū)域處的所述第一凸緣和所述第二凸緣之間的最短距離比所述第二區(qū)域處的所述第一凸緣和所述第二凸緣之間的最短距離大。
13.根據(jù)任意一項前述權(quán)利要求所述的梁，其中，所述梁是地板梁，優(yōu)選地是飛機(jī)機(jī)身的地板梁。
14.根據(jù)任意一項前述權(quán)利要求所述的梁，其中，所述梁是工字梁。
15.一種接合件，所述接合件包括接合到任意一項前述權(quán)利要求所述的梁的部件。
16.一種飛機(jī)，所述飛機(jī)包括根據(jù)權(quán)利要求1至14中任意一項所述的結(jié)構(gòu)梁或者包括根據(jù)權(quán)利要求15所述的接合件。
全文摘要
一種梁(20)，所述梁包括第一和第二凸緣(23，24)，梁(20)具有在凸緣(23，24)之間延伸的第一區(qū)域和在所述凸緣之間延伸的第二區(qū)域(26)。第一區(qū)域(28，30)設(shè)計成支撐施加的集中剪切負(fù)荷，而第二區(qū)域(26)設(shè)計成支撐主要彎曲負(fù)荷。第一區(qū)域包括扇形桁架，所述扇形桁架包括毗鄰第一區(qū)域的轂(36)和從轂(36)大致徑向延伸的多根支柱(37)，并且第二區(qū)域(26)包括抗剪腹板或者沿著縱向梁方向基本規(guī)則的桁架結(jié)構(gòu)。梁可以例如用作飛機(jī)機(jī)身的地板梁。
文檔編號B64C1/18GK103025606SQ201180034540
公開日2013年4月3日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者L·克羅, A·馬拉斯科, S·格里昂, M·于爾根斯, G·瑞安, S·貝茨 申請人:空中客車運(yùn)營有限公司, 空中客車運(yùn)營簡化股份公司, 空中客車西班牙運(yùn)營有限責(zé)任公司