[发明专利]一种飞机机身钣金框结构及设计制造方法

说明书

一种飞机机身钣金框结构及设计制造方法，该机身钣金框为弧形结构，含有钣金框腹板和钣金框缘条，机身钣金框的两端与相邻钣金框对接，所述机身钣金框含有多个不同厚度的载荷区域，每个载荷区域的载荷与该区域的厚度对应，对等厚度机身钣金框结构按照不同载荷区域的平均厚度进行减厚度加工，形成变厚度机身钣金框结构。

技术领域

本发明属于飞机设计制造技术领域，具体适用于机身钣金框结构的设计与制造方法研究。

背景技术

飞机机体结构中，钣金框是最常见的骨架结构之一，特别针对桁架式布局的机身结构，纵向长桁与环向的钣金框构成了机身的主要骨架结构。机身钣金框可选择全高度框和“剪切角片+浮框”两种结构形式，无论哪种结构形式，钣金框通常采用铝合金薄板经钣金工艺，弹性模成形，缘条采用压弯后滚弯或拉弯成形，成型后的钣金框缘条和框腹板厚度处处相等。

钣金框主要用来维持机身的外形，缩短桁条的长度，防止机身结构总体失稳。钣金框上的载荷一般比较小，而且常常彼此保持平衡。以往钣金框的减重，有整体减薄和在框腹板开弯边减轻孔两种方式。整体减薄方法，是在满足钣金框缘条、腹板最低强度要求前提下，选择强度最严重位置对应需求结构厚度值作为选材最小厚度参考值，在现有材料中选择不小于该参考厚度且尽可能选择较薄规格的板材实现整体减重。该方法缺点是在载荷较小的区域，框腹板和缘条依然要保持与其他载荷较大区域的框腹板和缘条厚度相同，造成结构冗余重量增加。在钣金框腹板上开弯边减轻孔的方法，通常是在高度较大的全高度钣金框或是在大型飞机上框高度较大时采用，对于常见中、小型飞机，小高度钣金框腹板开弯边减轻孔的方法不适用。

采用以往对钣金框的设计方法，结构冗余重量依然存在，不是最轻结构，而且减重方法的使用对象上有其局限性，因此需要一种新的钣金框结构设计方法，减重效果明显、强度足够且能普遍适用于各型飞机机身钣金框结构的设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞机机身钣金框结构及设计制造方法，能够充分减轻钣金框结构重量、提高结构效率，在满足强度要求前提下使得钣金框重量最小的设计制造方法，解决钣金框冗余重量可减，并且设计方法对各型钣金框普遍适用性的问题。本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种飞机机身钣金框结构，该机身钣金框为弧形结构，含有钣金框腹板和钣金框缘条，机身钣金框的两端与相邻钣金框对接，其特征在于，所述机身钣金框含有多个不同厚度的载荷区域，每个载荷区域的载荷与该区域的厚度对应。

本申请还提出一种如上述飞机机身钣金框结构的设计方法，其特征在于包含以下内容：1)对机身钣金框结构进行载荷分析，并根据载荷分析结果，将机身钣金框划分成多个不同的承载区域；2)根据每个承载区域的强度需求，计算该承载区域的平均厚度作为钣金框的结构参数形成机身钣金框的设计数模。

同时，本申请还公开一种上述的飞机机身钣金框结构的制造方法，其特征在于包含以下内容：1)选用厚度大于机身钣金框最大载荷区域对应厚度规格的金属薄板，加工成等厚度机身钣金框结构；2)对等厚度机身钣金框结构进行载荷分析，并根据载荷分析结果，将机身钣金框划分成多个不同的载荷区域；3)根据每个载荷区域的载荷需求计算该载荷区域的平均厚度；4)对等厚度机身钣金框结构按照不同载荷区域的平均厚度进行减厚度加工，形成变厚度机身钣金框结构。

上述飞机机身钣金框结构的另一种制造方法，其特征在于包含以下内容：1)选用厚度大于机身钣金框最大载荷区域对应厚度规格的金属薄板，2)按照不同厚度的载荷区域对金属薄板进行减厚度加工，形成不同厚度区域的金属薄板，3)将不同厚度的金属薄板进行板弯形成机身钣金框结构。