[发明专利]一种超大型张拉整体龙骨结构集成工装及其方法

说明书

本发明公开了一种超大型张拉整体龙骨结构集成工装及其方法，涉及航空器结构总装总成技术领域，其特征在于，包括多个支承框架、多个中芯支撑、尾锥支撑、头锥支撑、多个中芯桁架、多个加劲环和多个纵拉杆，其中，所述支承框架锚固在地面上，所述中芯支撑、所述尾锥支撑和所述头锥支撑分别安装在不同的所述支承框架顶部。本发明采用模块化、节段框架与功能支撑集成工装实现分散多点支撑，支撑具有三维位姿调节能力，利用中芯桁架和加劲环自承力支撑，实现了对大型张拉整体龙骨结构的高效、经济、快速、简捷的总装和集成，避免了满堂脚手架高空装配的难题和大量脚手架制作、搭设、拆卸、工艺干涉导致的高成本、长周期等。

技术领域

本发明涉及航空器结构总装总成技术领域，尤其涉及一种超大型张拉整体龙骨结构集成工装及其方法。

背景技术

平流层飞艇是依靠浮力、推进和控制实现长时间飞行、定点巡航、高度保持，从而完成科学探测和通讯等应用，具有广泛的应用前景。但是，由于平流层低密度等环境和目前的结构材料、能源等技术，国内外论证所及的飞艇长度均超过100m，才可完成商业级载荷场景。昼夜温度交变给软式囊体结构带来浮力、压力巨变，飞艇在高度保持、囊体结构超压强度存在挑战。人们试图从两个方面去克服困难：第一，提升囊体材料比强度、比刚度，以及工艺，从而提高耐压能力和可靠性；第二，提出新的高刚轻质结构体系，可以实现零压承载，将浮力和结构刚度分离。

陈务军、付功义、王晓亮，等著“一种大尺度半刚性结构飞艇”(申请专利201910275705.7)，发明了一种由加劲环和纵拉杆组成的龙骨作为主体支撑结构的半刚性飞艇，具有囊体零压下的整体保形、低压下的整体刚度与高承载、载荷布置灵活和传递高效的特点。

进一步，陈务军、胡建辉、赵兵，等著“一种压杆接触型张拉整体结构与集成及张力施加方法”(申请专利201910275699.5)，提出了具体的“加劲环”及整体龙骨的张拉方法，即“采用节段组立，对称延伸，模块拼接集成，通过多个中芯轴三角形桁架端对称分级同步顶推使纵向拉杆施加均匀张力”，这里说明了总体集成方法概念，但是，如何总装集成仍是挑战，未明晰实施方法。

在早期大型刚性飞艇结构采用满堂脚手架拼装，如今大型飞机结构(世界最大客机空客A380长约70m、高约20m)采用舱段拼接、满堂工装胎具支承，以及在建筑工程大跨结构领域亦多采用满堂脚手架或张拉提升等。针对长度大于100米、高度大于40米的飞艇轻质龙骨体系，由于其特殊的结构形式及特点，其总装集成方法难以沿袭传统刚性飞艇结构、飞机舱段等总装思路。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种超大型张拉整体龙骨结构集成工装及其方法，可实现对刚柔一体飞艇大型张拉整体龙骨结构高效、经济、快速、简捷的总装和集成。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何实现对刚柔一体飞艇大型张拉整体龙骨结构高效、经济、快速、简捷的总装和集成。

为实现上述目的，本发明提供了一种超大型张拉整体龙骨结构集成工装，其特征在于，包括多个支承框架、多个中芯支撑、尾锥支撑、头锥支撑、多个中芯桁架、多个加劲环和多个纵拉杆，其中，所述支承框架锚固在地面上，所述中芯支撑、所述尾锥支撑和所述头锥支撑分别安装在不同的所述支承框架顶部，所述中芯桁架安装在两个所述支承框架之间，所述中芯支撑、所述尾锥支撑和所述头锥支撑与所述中芯桁架相连，所述加劲环位于两个所述支承框架之间，所述纵拉杆安装在所述加劲环上。

进一步地，所述支承框架包括多个支承框架节段和支承框架护栏，所述支承框架采用四棱柱，所述四棱柱为矩形或方形，所述支承框架节段采用角钢螺栓装配而成，所述支承框架节段之间由连接螺栓连接，所述支承框架护栏设在所述支承框架顶部。