阅读说明：本技术 一种飞行器燃料箱吊装位置的轻质扩散结构 (Light diffusion structure of aircraft fuel tank hoisting position ) 是由 季宝锋 王志勇 王非 刘发杰 刘含洋 张鹏 万孝军 陈朋 郑玉田 李益民 姚志强 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明的实施例提供一种飞行器燃料箱吊装位置的轻质扩散结构,包括：安装在燃料箱的壳体上,并与所述壳体环向固定连接的第一环框以及第二环框；安装在所述壳体上,并与所述壳体固定连接的第一横梁以及第二横梁；以及设置于所述壳体上的连接头；其中,所述第一横梁与所述第一环框固定连接；所述第二横梁分别与所述第一环框和所述第二环框固定连接,所述连接头位于所述第一横梁与所述第一环框围成的空间中。本发明的方案能够满足航空燃料箱特大集中力分散传递的使用需求。(An embodiment of the present invention provides a lightweight diffusion structure for an aircraft fuel tank lifting location, comprising: the first ring frame and the second ring frame are arranged on a shell of the fuel tank and are fixedly connected with the shell in the circumferential direction; the first cross beam and the second cross beam are arranged on the shell and fixedly connected with the shell; and a connector arranged on the shell; the first cross beam is fixedly connected with the first ring frame; the second cross beam is fixedly connected with the first ring frame and the second ring frame respectively, and the connector is located in a space surrounded by the first cross beam and the first ring frame. The scheme of the invention can meet the use requirement of the dispersion and transmission of the extra-large concentrated force of the aviation fuel tank.)

一种飞行器燃料箱吊装位置的轻质扩散结构

技术领域

本发明涉及航空、航天飞行器的燃料箱的吊装结构技术领域，特别是指一种飞行器燃料箱吊装位置的轻质扩散结构。

背景技术

航空燃料箱是指挂在航空、航天飞行器的机身或机翼下面的薄壁箱体结构，该薄壁箱体结构为中间粗、两头尖的流线型结构，一般采用薄壁蒙皮桁条结构或光壳结构。为了飞行器挂投的需要，航空燃料箱一般与航空、航天飞行器的挂投连接结构有2或3个点，其中一个是最主要的挂吊点，根据箱体的过载载荷要求，一般要承载航空燃料箱过载载荷的80％以上的份额。

在某航空燃料箱研制过程中，该吊点载荷达到27t，而与其连接的薄壁壳体壁厚2mm，因此需要设计一种能够将超大集中力有效扩散结构，保证薄壁壳燃料箱在轻质化的条件下具备要求的承载能力。

传统技术中，类似集中力扩散结构一般采用两个环框+大铸件盒体结构设计方案，将集中力由吊挂接头传递到大铸件金属盒，再由大铸件金属盒传递扩散到两侧的大环框上，两侧的大环框再传递到薄壁壳体结构上。此结构方案适用于金属航空燃料箱的载荷传递，但不适用于复合材料航空燃料箱的载荷传递，达不到产品使用的载荷要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种飞行器燃料箱吊装位置的轻质扩散结构，该结构能够满足航空燃料箱特大集中力分散传递的使用需求。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种飞行器燃料箱吊装位置的轻质扩散结构，包括：

安装在燃料箱的壳体上，并与所述壳体环向固定连接的第一环框以及第二环框；安装在所述壳体上，并与所述壳体固定连接的第一横梁以及第二横梁；以及设置于所述壳体上的连接头；其中，所述第一横梁与所述第一环框固定连接；所述第二横梁分别与所述第一环框和所述第二环框固定连接，所述连接头12位于所述第一横梁与所述第一环框围成的空间中。

可选的，所述第一环框包括：第一几字型环框和第二几字型环框；所述第一几字型环框与所述壳体环向固定连接；所述第二几字型环框与所述壳体环向固定连接；所述第一几字型环框和所述第二几字型环框并排设置，并间隔一预设距离；所述连接头位于所述第一几字型环框和所述第二几字型环框之间。

可选的，所述第二环框包括：第三几字型环框和第四几字型环框；所述第三几字型环框与所述壳体环向固定连接；所述第四几字型环框与所述壳体环向固定连接；所述第三几字型环框与所述第一几字型环框并排设置，并间隔一预设距离；所述第四几字型环框与所述第二几字型环框并排设置，并间隔一预设距离。

可选的，所述第一横梁包括：第一工字梁和第二工字梁；所述第一工字梁的一端与所述第一几字型环框固定连接，另一端与所述第二几字型环框固定连接，所述第一工字梁的背部与所述壳体固定连接；所述第二工字梁的一端与所述第一几字型环框固定连接，另一端与所述第二几字型环框固定连接，所述第二工字梁的背部与所述壳体固定连接；所述第一工字梁和所述第二工字梁并排设置，并间隔一预设距离；所述连接头位于所述第一几字型环框、所述第二几字型环框、所述第一工字梁以及所述第二工字梁围成的口字形空腔内。

可选的，所述第二横梁包括：第三工字梁、第四工字梁、第五工字梁和第六工字梁；所述第三工字梁的一端与所述第一几字型环框固定连接，另一端与所述第三几字型环框固定连接，所述第三工字梁的背部与所述壳体固定连接；所述第四工字梁的一端与所述第一几字型环框固定连接，另一端与所述第三几字型环框固定连接，所述第四工字梁的背部与所述壳体固定连接；所述第五工字梁的一端与所述第二几字型环框固定连接，另一端与所述第四几字型环框固定连接，所述第五工字梁的背部与所述壳体固定连接；所述第六工字梁的一端与所述第二几字型环框固定连接，另一端与所述第四几字型环框固定连接，所述第六工字梁的背部与所述壳体固定连接。

可选的，所述壳体为碳纤维复合材料制造，所述壳体的壳体壁的厚度小于一预设厚度，且为回转体结构。

可选的，所述第一几字型环框和所述第二几字型环框与所述壳体的连接位置分别设置有第一加厚区；所述第三几字型环框和所述第四几字型环框与所述壳体的连接位置分别设置有第二加厚区；所述第一加厚区的厚度大于所述第二加厚区的厚度。

可选的，所述第一工字梁和第二工字梁的背部与所述壳体的第一加厚区固定连接，所述第一工字梁和第二工字梁的背部均为圆弧结构。

可选的，所述第三工字梁、所述第四工字梁、所述第五工字梁和所述第六工字梁的背部分别与所述壳体的第一加厚区和所述第二加厚区固定连接；且所述第三工字梁、所述第四工字梁、所述第五工字梁和所述第六工字梁的背部均为异形过渡结构。

可选的，所述连接头为金属盒型结构，具有多个安装配合的台阶面，通过所述台阶面插在所述口子形空腔内；所述连接头分别与所述第一几字型环框、所述第二几字型环框、所述第一工字梁以及所述第二工字梁固定连接；所述连接头的背部与所述壳体的第一加厚区固定连接。

本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

本发明的上述方案，飞行器燃料箱吊装位置的轻质扩散结构包括：安装在燃料箱的壳体上，并与所述壳体环向固定连接的第一环框以及第二环框；安装在所述壳体上，并与所述壳体固定连接的第一横梁以及第二横梁；以及设置于所述壳体上的连接头；其中，所述第一横梁与所述第一环框固定连接；所述第二横梁分别与所述第一环框和所述第二环框固定连接。所述连接头位于第一横梁与第一环框围成的空间中，能够有效扩散分解连接头在箱体径向所受的特大集中力，最终将连接头径向拉力扩散到环框上，再由环框传递到薄壁壳体上，实现了特大集中力的分散、分解转递，从而能够满足航空燃料箱特大集中力分散传递的使用需求，同时具有重量轻、结构简单、能够与薄壁结构一体化制造、容易保证箱体密封特性等优点。

附图说明

图1是本发明的飞行器燃料箱吊装位置的轻质扩散结构的立体图；

图2是图1所示结构的壳体内部结构示意图；

图3是图1所示结构的壳体的结构图；

图4是图1所示结构的第一几字型环框和第二几字型环框的结构图；

图5是图1所示结构的第三几字型环框和第四几字型环框的结构图；

图6是图1所示结构的第一工字梁和第二工字梁的结构图；

图7是图1所示结构的第三工字梁、第四工字梁、第五工字梁和第六工字梁的结构图；

图8是图1所示结构的连接头的结构图；

图9是图1所示结构的连接头的结构图。

附图标号说明：

1-壳体；2-第一几字型环框；3-第二几字型环框；4-第三几字型环框；5-第四几字型环框；6-第一工字梁；7-第二工字梁；8-第三工字梁；9-第四工字梁；10-第五工字梁；11-第六工字梁；12-连接头。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1和图2所示，本发明的实施例提出一种飞行器燃料箱吊装位置的轻质扩散结构，包括：

安装在燃料箱的壳体1上，并与所述壳体1环向固定连接的第一环框以及第二环框；

安装在所述壳体1上，并与所述壳体1固定连接的第一横梁以及第二横梁；以及设置于所述壳体1上的连接头12；

其中，所述第一横梁与所述第一环框固定连接；所述第二横梁分别与所述第一环框和所述第二环框固定连接，所述连接头12位于所述第一横梁与所述第一环框围成的空间中。

这里的燃料箱的壳体1为薄壁复合材料壳体，该壳体1是燃料箱的整体结构。该实施例中，通过设置于壳体1上的第一环框以及第二环框，第一横梁以及第二横梁，第一横梁与第一环框固定连接；第二横梁分别与所述第一环框和第二环框固定连接，连接头12位于所述第一横梁与所述第一环框围成的空间中，从而能够有效扩散分解连接头12在箱体径向所受的特大集中力，最终将连接头12径向拉力扩散到环框上，再由环框传递到薄壁壳体上，实现了特大集中力的分散、分解转递，从而能够满足航空燃料箱特大集中力分散传递的使用需求。

如图1所示，本发明的一可选的实施例中，所述第一环框包括：第一几字型环框2和第二几字型环框3；所述第一几字型环框2与所述壳体1环向固定连接；所述第二几字型环框3与所述壳体1环向固定连接；所述第一几字型环框2和所述第二几字型环框3并排设置，并间隔一预设距离；所述连接头12位于所述第一几字型环框2和所述第二几字型环框3之间。

这里，所述第一几字型环框2通过紧固件与所述壳体1环向固定连接，所述第二几字型环框3通过紧固件与所述壳体1环向固定连接；这里的紧因件可以是螺栓等紧固件，从而能够有效扩散分解连接头12在箱体径向所受的特大集中力，最终将连接头12径向拉力扩散到环框上，再由环框传递到薄壁壳体上，实现了特大集中力的分散、分解转递，从而能够满足航空燃料箱特大集中力分散传递的使用需求。

如图1所示，本发明的一可选的实施例中，所述第二环框包括：第三几字型环框4和第四几字型环框5；所述第三几字型环框4与所述壳体1环向固定连接；所述第四几字型环框5与所述壳体1环向固定连接；所述第三几字型环框4与所述第一几字型环框2并排设置，并间隔一预设距离；所述第四几字型环框5与所述第二几字型环框3并排设置，并间隔一预设距离。

这里，第三几字型环框4通过紧固件与所述壳体1环向固定连接，第四几字型环框5通过紧固件与所述壳体1环向固定连接；并分别设置于第一几字型环框2和第二几字型环框3的两侧，这里的紧固件可以是螺栓等，从而在满足燃料箱轻质的要求下，使飞行器燃料箱吊装位置更加牢固。

如图4所示，上述第一几字型环框2和第二几字型环框3为截面为几字形的环形复合材料结构，第一几字型环框2和第二几字型环框3为大几字型环框；

如图5所示，第三几字型环框4和第四几字型环框5同样为截面为几字形的环形复合材料结构，第三几字型环框4和第四几字型环框5为小几字型环框；

小几字型环框的厚度比大几字型环框的厚度稍小，具体可以是第三几字型环框4和第四几字型环框5的厚度比第一几字型环框2和第二几字型环框3的厚度小于一预设厚度。

如图1所示，本发明的一可选的实施例中，所述第一横梁包括：第一工字梁6和第二工字梁7；所述第一工字梁6的一端与所述第一几字型环框2固定连接，另一端与所述第二几字型环框3固定连接，所述第一工字梁6的背部与所述壳体1固定连接；所述第二工字梁7的一端与所述第一几字型环框2固定连接，另一端与所述第二几字型环框3固定连接，所述第二工字梁7的背部与所述壳体1固定连接；所述第一工字梁6和所述第二工字梁7并排设置，并间隔一预设距离；所述连接头12位于所述第一几字型环框2、所述第二几字型环框3、所述第一工字梁6以及所述第二工字梁7围成的口字形空腔内。

如图6所示，这里的第一工字梁6和第二工字梁7为大工字梁，所述第一工字梁6的一端通过紧固件与所述第一几字型环框2固定连接，另一端通过紧固件与所述第二几字型环框3固定连接，所述第一工字梁6的背部通过紧固件与所述壳体1固定连接，这里的紧固件可以是螺栓等；这样，所述第一几字型环框2、所述第二几字型环框3、所述第一工字梁6以及所述第二工字梁7围成一个口字形空腔，所述连接头12位于该口字形空腔内，在连接头12连接飞行器的情况下，可以将连接头12的径向拉力扩散到环框上，再由上述环框传递到薄壁壳体上，实现了特大集中力的分散、分解转递，从而能够满足航空燃料箱特大集中力分散传递的使用需求。

如图1所示，本发明的一可选的实施例中，所述第二横梁包括：第三工字梁8、第四工字梁9、第五工字梁10和第六工字梁11；所述第三工字梁8的一端与所述第一几字型环框2固定连接，另一端与所述第三几字型环框4固定连接，所述第三工字梁8的背部与所述壳体1固定连接；所述第四工字梁9的一端与所述第一几字型环框2固定连接，另一端与所述第三几字型环框4固定连接，所述第四工字梁9的背部与所述壳体1固定连接；所述第五工字梁10的一端与所述第二几字型环框3固定连接，另一端与所述第四几字型环框5固定连接，所述第五工字梁10的背部与所述壳体1固定连接；所述第六工字梁11的一端与所述第二几字型环框3固定连接，另一端与所述第四几字型环框5固定连接，所述第六工字梁11的背部与所述壳体1固定连接。

如图7所示，这里的第三工字梁8、第四工字梁9、第五工字梁10和第六工字梁11为小工字梁，所述第三工字梁8的一端通过紧固件与所述第一几字型环框2固定连接，另一端通过紧固件与所述第三几字型环框4固定连接，所述第三工字梁8的背部通过紧固件与所述壳体1固定连接；所述第四工字梁9的一端通过紧固件与所述第一几字型环框2固定连接，另一端通过紧固件与所述第三几字型环框4固定连接，所述第四工字梁9的背部通过紧固件与所述壳体1固定连接；所述第五工字梁10的一端通过紧固件与所述第二几字型环框3固定连接，另一端通过紧固件与所述第四几字型环框5固定连接，所述第五工字梁10的背部通过紧固件与所述壳体1固定连接；所述第六工字梁11的一端通过紧固件与所述第二几字型环框3固定连接，另一端通过紧固件与所述第四几字型环框5固定连接，所述第六工字梁11的背部通过紧固件与所述壳体1固定连接。这里的紧固件可以是螺栓等；该实施例中，通过大几字型环框与小几字型环框之间的小工字梁，保证了连接头12所处的吊装位置的坚固和稳定性，同时满足轻质的要求。

如图3所示，本发明一可选的实施例中，所述壳体1采用碳纤维复合材料制造，所述壳体1的壳体壁的厚度小于一预设厚度，且为回转体结构。

这里，第一几字型环框2和所述第二几字型环框3与所述壳体1的连接位置分别设置有第一加厚区N；所述第三几字型环框4和所述第四几字型环框5与所述壳体1的连接位置分别设置有第二加厚区M；所述第一加厚区N的厚度大于所述第二加厚区M的厚度。

这里，第一几字型环框2和所述第二几字型环框3安装于1薄壁复合材料壳体1的加厚区N位置，布置于连接头12在壳体1上连接孔的两侧。通过加厚区的设置，从而保证连接头12所处的吊装位置的坚固和稳定性。

如图3和图6所示，本发明一可选的实施例中，所述第一工字梁6和第二工字梁7的背部与所述壳体1的第一加厚区N固定连接，所述第一工字梁6和第二工字梁7的背部均为圆弧结构。

这里，第一工字梁6和第二工字梁7整体为截面工字形的金属盒型结构，同时为了适应壳体1的第一加厚区N的结构，其背部设置成圆弧结构。第一工字梁6和第二工字梁7分别与第一几字型环框2和第二几字型环框3通过紧固件固定连接，第一工字梁6和第二工字梁7的背部P通过紧固件与壳体1的第一加厚区N固定连接。这里的紧固件可以是螺栓等。

如图3和图7所示，本发明一可选的实施例中，所述第三工字梁8、所述第四工字梁9、所述第五工字梁10和所述第六工字梁11的背部分别与所述壳体1的第一加厚区N和所述第二加厚区M固定连接；且所述第三工字梁8、所述第四工字梁9、所述第五工字梁10和所述第六工字梁11的背部均为异形过渡结构。

这里，第三工字梁8、第四工字梁9、所述第五工字梁10和所述第六工字梁11整体为截面工字形的金属盒型结构，同时为了适应壳体1的第一加厚区N、第二加厚区M的结构，其背面设置成异形过渡结构。第三工字梁8、第四工字梁9、所述第五工字梁10和所述第六工字梁11的背部O通过紧固件与壳体1的第一加厚区N和所述第二加厚区M固定连接。这里的紧固件可以是螺栓等。

如图1、图8和图9所示，本发明一可选的实施例中，所述连接头12为金属盒型结构，具有多个安装配合的台阶面，通过所述台阶面插在所述口字形空腔内；所述连接头12分别与所述第一几字型环框2、所述第二几字型环框3、所述第一工字梁6以及所述第二工字梁7固定连接；所述连接头12的背部与所述壳体1的第一加厚区N固定连接。

这里，连接头12的结构整体为金属盒型结构，具有多个安装配合的台阶面，通过台阶面插在内埋于大几字形环框与大工字梁组成的口字形空腔内，连接头12四周分别通过紧固件与相邻的大几字形环框、大工字梁固定连接，连接头12的背部通过紧固件与壳体1的加厚区固定连接。从而实现连接头12与壳体1的坚固连接。

本发明的上述实施例所述的结构，整体装配后，具体为四道环框+大井字梁复合接头+复合材料壳体加厚过渡的结构，能够有效扩散分解连接头12在箱体径向所受的特大集中力，最终将连接头12径向拉力扩散到几字形环框上，再由几字形环框传递到薄壁壳体上，实现了特大集中力的分散、分解转递。

本发明的上述飞行器燃料箱吊装位置的轻质扩散结构，能够解决特大集中力分散传递的问题外，还具有重量轻、结构简单、能够与薄壁结构一体化制造、容易保证箱体密封特性、工艺性好等诸多优点，适合于超薄壁结构径向大载荷的分散转递。

在本发明的以上描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。