阅读说明：本技术 具有平面内载荷传递能力的飞机塞拉门及其使用方法 (Aircraft stopping sliding door and its application method with plane internal load transmission capacity ) 是由 詹姆斯·M·柯里 伦道夫·谢默克斯 于 2018-04-23 设计创作，主要内容包括：提供了一种用于增压飞机的塞拉门组件。该门组件包括围绕物和门,和沿边缘的连接器组件,以及限动器,该连接器组件用于经由所述门跨越机身开口直接传递平面内应力,该限动器反抗由机舱压力产生的径向载荷。该门组件消除了对用以传递绕机身开口周边的应力的单独框的需要。(Provide a kind of stopping sliding door component for pressurised aircraft.The door component includes surround and door, and connector assembly and bridle along edge, which is used to directly transmit plane stress across fuselage opening via the door, which revolts the radial load generated by cabin pressure.The door component eliminates the needs to the independent frame to transmit the stress around fuselage opening periphery.)

具有平面内载荷传递能力的飞机塞拉门及其使用方法

相关案件

本申请要求2017年4月21日提交的美国临时专利申请序列号62/602403的权益。

技术领域

本发明总体上涉及增压飞机的关闭装置领域，特别是能够接收和传递平面内应力至周围机体以及从周围机体接收和传递平面内应力的关闭装置。

背景技术

图1是客机机身100的一部分的示意性侧视图，包括配置成用于乘客进出的门开口101。门框102或围绕物在所述门开口101周围延伸，以及门103(此处未详细示出)位于门框中并且被配置成提供气密密封，从而允许机身100增压。机身100包括：外蒙皮104(其在附图中呈透明)，外蒙皮104与多个肋106连接并受其支撑，所述多根肋围绕机身周向延伸；和多个纵梁108，所述纵梁在相邻的肋对之间延伸，平行于机身的纵轴。

机体的结构部件(包括在本文称为肋和纵梁的那些部件)在行业中以许多不同的术语来称谓，包括例如舱壁、框、框组件、成型器、环、大梁、肋间物、支架、角板、幅板部件等。为了本公开和权利要求书的目的，术语肋或肋部件广义上是指基本上垂直于飞机的纵轴延伸的结构部件，术语纵梁广义上是指基本上平行于飞机的纵轴延伸的部件。相对于部件处于其中或者被配置为安放于其中的飞机而言，权利要求中记载的结构部件不限于具体的方向，除非在权利要求中将此类部件明确限定为肋或纵梁，或以其它方式进一步限定。

典型地，飞机客舱门被配置成塞拉门。塞拉门包括如下特征：设计所述特征使得当该门关闭时，该门或该门的一些部分需要向内移动以打开门(尽管大多数塞拉门被设计成在初始向内移动后向外打开)。由于内部气压会倾向于向外推，不利于门向内移动，因此即使小的压力差也会使舱门紧紧地保持在关闭位置，从而基本上消除了飞机在空中时门被无意或有意打开的可能性。

图2A-2C示出典型的塞拉门组件200的一些元件。图2A是门组件200的剖视图，包括图1的门103，沿2-2线截取，而图2B是图2A的视图的放大细节，在标记为2B的位置处示出了门限动器组件202，其中门103处于锁闭配置。图2C示出与图2B基本相同的视图,其中门103处于解锁配置。门103包括与以上参照机身100所述的结构部件相对应的结构部件，包括蒙皮204、框206和纵梁208。蒙皮204构成门的主表面，压力差作用在该主表面上从而产生径向载荷。门框102围绕门开口101延伸，门103位于所述门开口101中，并且在门与门框之间设置有弹性压力密封件212，其被配置成当飞机增压时提供气密密封。门组件200还包括沿着门103的竖直边缘安装的多个门限动器组件202，每个门限动器组件包括与门刚性结合的固定门限动器214，和在与门限动器214相对应的位置与门框102刚性结合的固定式框限动器216。在所示的例子中，提供调节元件218以允许调节门限动器214与框限动器216接触之处的深度。

在门103处于锁闭配置时，如图2B所示，每个门限动器214与相应的一个框限动器216接触。当飞机起飞时，随着飞机爬升，外部压力几乎立即下降，使得施加在门上的向内力F₁减小。同时，飞机中的内部压力保持在大于外部压力的值，从而向门103施加大的向外力Fo，从而使门限动器214强烈偏置抵靠框限动器216。压力差还将弹性压力密封件212推入门框102和门103之间的间隙中，从而密封该间隙并防止在高海拔时飞机的大量空气损失。在这种情况下，施加到门103上的向外力Fo足以防止门相对于门框102移动，这是塞拉门的安全特征。

现在转向图2C，当飞机在地面上并且门103两侧的压力已经平衡时，向内力F₁和向外力Fo相等，从而彼此抵消。在这种情况下，操作者能够将门103解锁并稍微向内移动门，使得门限动器214的接触表面与框限动器216的接触表面分离，从而在G处产生间隙。在该实例中，操作者然后竖直移动门103，直到门限动器214不再与框限动器216对准为止，此时门以复杂铰链设置向外和向后抵靠着机身100摆动。

图3是飞机机身300的一部分的示意性端视图，其中门302和门框304被配置成用于装载和卸载货物。门302是通常被称为上悬滑动挑门的类型。上悬滑动挑门经常用于货机上。上边缘处的铰链组件306支撑所述门302，使得可从机身300将其向上打开，从而可以无障碍地进入货舱空间内部。门302和框304的底部边缘处的锁闭机构308被设计成在飞行期间扣紧门。

美国专利US 4,473,201中提供了门302和相关机构的细节，通过引用将其整体并入本文。

发明内容

根据一个实施方案，提供了一种飞机门组件，包括被配置成在增压环境中操作并与周围的门开口形成气密密封的门。该门组件包括沿该门的相对侧的每一侧分布的多个接合组件，该接合组件被配置成在该门与飞机机身的结构部件之间传递平面内应力。应力通过门传递，而不是围绕开口传递，因此无需在开口周围的额外结构框架。门组件可包括多个连接元件，它们位于在门开口的边缘周围的机身的纵梁和框的端部附近，使得应力经由门从开口一侧上的纵梁和框的端部传递到开口相对侧上的纵梁和框的端部。所述门可包括多个细长的应力承受部件，所述应力承受部件大体上水平和竖直地延伸跨越所述门，以将平面内应力直接传递跨越所述开口。连接元件可以将门的细长应力承受部件的端部结合到在机身开口的边缘周围的纵梁和框的端部上。

连接元件可包括钩-销连接器，其将框的端部连接到门上，以及销-插孔连接器，其将纵梁的端部连接到门上。

通过参考附图阅读以下描述，将更加充分地理解本发明的这些和其它特征和优点。

附图说明

图1是根据已知技术的客机机身的一部分的示意性侧视图，包括被配置成用于乘客进出的门。

图2A-2C示出根据已知技术的典型塞拉门的一些元件；

图2A是图1的门的剖视图，沿2-2线截取；

图2B是图2A的视图在标记为2B的位置处的放大细节，示出了门限动器组件，其中门处于锁闭配置；

图2C示出与图2B基本相同的视图，其中门处于解锁配置；

图3是根据已知技术的飞机机身的一部分的示意性端视图，其具有被配置成用于装载和卸载货物的门；

图4是货机机身的一部分的示意性侧视图，其包括被配置成用于装载和卸载货物的门；

图5A-5C示出根据一个实施方案的飞机机身的方面和特征；

图5A是根据一个实施方案的飞机机身的一部分的示意性端视图，其具有被配置成在至少一个平面内轴线上传递应力的塞拉门组件；

图5B是根据一个实施方案的图5A的塞拉门组件的多个下接合组件之一的放大透视图；

图5C是5B的下接合组件的端视图，示出了当门处于关闭位置时下接合组件的元件的关系；

图6是根据一个实施方案的飞机机身的一部分的示意性端视图，包括塞拉门组件，其中门被配置成向外打开；

图7是根据一个实施方案的飞机机身的一部分的示意性端视图，包括塞拉门组件，其中门被配置成向内打开；

图8是根据一个实施方案的飞机机身的门组件800的一部分的俯视图，包括被配置成传递平面内应力的接合组件；

图9A和9B是根据一个实施方案的接合组件的俯视图，其被配置成适应飞机门与门框之间的角度错配；

图10A和10B是根据一个实施方案的接合组件1000的俯视图，其被配置成适应飞机门与门框之间的未对准；

图11是根据一个实施方案的飞机机身的一部分(特别是门组件)的侧视图，其被配置成在门和机身之间竖直和水平地传递平面内应力；

图12是根据一个实施方案的飞机机身的一部分的透视图，并且示出了货舱门组件的元件，其中省略了机身和门蒙皮以示出潜在细节；

图13是根据一个实施方案的图12的货舱门组件的一部分的放大细节图，特别地示出了两个上接合组件；

图14A-14C是根据一个实施方案的图13的上接合组件的一部分的示意性端视图，示出了相对于机身元件处于各自不同位置的多销铰链；

图15是根据一个实施方案的图12的货舱门组件的一部分的放大细节图，特别地示出了下接合组件和门锁闭引导组件的元件；

图16A是根据一个实施方案的图12-15的飞机机身的元件的示意性端视图，包括塞拉门组件，其中门被配置成向外打开，作为上悬滑动挑门；和

图16B是图16A的塞拉门组件的一部分的放大图，示出了下接合组件、下锁定引导组件和相邻结构的细节。

具体实施方式

在下面的详细描述中参考了附图，所述附图构成本发明的一部分。在附图中，相似的符号典型表示相似的组元，除非上下文另有说明。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以使用其它实施方案和/或可以进行其它改变。

图1是客机机身100的前部的示意性侧视图，包括被配置成用于乘客进出的门开口101、门框102和门103。

对于如图1所示的飞机，从客运服务退役并改装用作货物承运是相当常见的情况。在这种情形中，典型的方法是停用客舱门，因为它通常太窄以致无法处理托盘化和/或货柜化货物的进出，然后在机身的其它地方安装更大的货舱门。然而，后一步是一项巨大的任务，不仅涉及切割出新的机身开口，而且还涉及设计和构建大框以承载开口周围的机身应力，其结果是这样的改装不仅非常昂贵，而且往往增加不希望的重量并显著延迟恢复服务的时间。如图4所示和下面将要描述的，本发明提供了一种改进，该改进使得能构建和安装这种大尺寸的开口和门，而不需要会造成传统改装所经历的大部分成本、重量和延迟的结构和系统。此外，无论扩大的开口是用于货物装卸还是用于其它目的，例如用于改善乘客进出，本发明的优点都成立。

在这种情况下，塞拉门的显著优点是它们提供的被动式故障保护功能，即门限动器和框限动器或类似元件不依赖于任何必须保持接合以使门保持紧紧关闭的活动部件或锁闭机构。在门正确定位之前，机舱无法增压，并且一旦门处于适当位置且机舱增压，门将以极高的置信度保持扣紧。在飞行期间，锁闭机构的故障不会影响门的安全性，同时大量的门限动器组件会提供冗余，因此即使几个门限动器组件同时发生故障，门仍将保持紧紧关闭。

相比之下，如参考图3所描述的，上悬滑动挑门依靠机械锁闭机构将其保持关闭以抵抗增压舱室施加的力，有时还抵抗移动货柜的冲击。而上悬滑动挑门通常不用于客舱，这样就减少了未经授权的个人可能无意或有意地尝试打开这种门的危险，然而还已知的是，由于锁闭故障或在起飞前未正确接合的锁闭，在飞行期间上悬滑动挑门在飞行期间会突然打开。因此，向外打开的上悬滑动挑门和其它门需要广泛的预防措施和故障保护机制以防止在飞行期间无意打开，从而大大增加了安装的成本、复杂性和重量。例如，美国现行的适航标准要求“初始打开移动不向内”的门必须具有用于每个锁闭的单独锁并且应位于其附近，在每个操作员站处的视觉指示器，在驾驶舱面上的指示驾驶员是否门没有完全关闭、锁闭和锁定的装置等等(14CFR 25-783)；相比之下，由于它们的固有安全性，向内打开的塞拉门在很大程度上免除了此类要求(例如14CFR 25-783(d)(7),(h))。还有，尽管有这些缺点，但上悬滑动挑门能够提供优于塞拉门的某些优点，这些优点使得它们对于需要大门的场合具有吸引力，特别地一个原因是上悬滑动挑门的铰链和锁闭机构可以被配置成将应力传递到门框，而塞拉门通常不被配置成传递应力。上悬滑动挑门的第二个优点是，当打开时该门不会占据飞机中的内部空间。在货机中，如果将门被配置成向内打开，则必须保留空间以允许门打开。当然，这是不能被货物占据的空间，这降低了可用的承载能力。

在飞行期间，飞机机身经受多种因素引起的应力。机身结构的主要因素是机舱增压，它施加纵向张力、环向载荷(周向张力)和径向张力。径向张力垂直作用于飞机的外蒙皮，而纵向和周向张力矢量与蒙皮处于同一平面内——这些力的分析可简化为二维模型，在该模型中，将圆柱形机身处理为平面体，因此，即使蒙皮是弯曲的，力也被描述为处于平面内。

由于圆柱体增压而引起的应力与圆柱体直径和压力差直接相关。周向应力是纵向应力的两倍，因此，在飞机机身中，门框的顶部和底部经受的每英寸载荷是竖直侧面的两倍。比较图1和图4，可以看出，图4所示的货舱门仅略高于图1中的客舱门，但是宽了两倍多。因此，纵向应力的增加将是最小的，而对门和/或门框的环向应力则增加至超过两倍。因此，如果图4的货舱门356不在周向传递应力，则与较窄的客舱门的情况相比，必须将门框354加固到大得多的程度，这增加了材料成本和门框的重量。在改装的情况下，对客机进行改造以运载货物时，提供必要的加固能够大大增加成本、复杂性和使飞机恢复使用所需的时间。由于所有这些原因，通常优选将上悬滑动挑门用于货机，尤其是在改装模式中。

在本文中，使用术语应力传递来表示连接功能，其中通过操作元件之间的连接机构的操作，在结构的相邻元件之间传递应力。例如，参照图3描述的货舱门302，在飞行期间由机身300增压产生的平面内环向应力由铰链306和锁闭机构308传递，因此就机身对应力的周向分量的作用而言，门302充当机身的组成部分。这可与没有被配置成传递平面内应力的门组件形成对比，在后一情形中，要求门框具有足够的刚度以承受平面内应力而不会出现不可接受程度的挠曲或应变变形。上文参照图2A-2C描述的门限动器组件被配置成传递垂直于机身蒙皮施加的应力分量，但是不传递平面内应力，平面内应力是由门框承载。

图4是根据一个实施方案的飞机机身350的一部分的示意性侧视图，该飞机已经从客机改装成货机服役。机身350包括塞拉门352，其被配置成用于装载和卸载货物，围绕门开口延伸的门框354，门蒙皮356以及在原始客舱门的开口上的补块358。通常认为该位置最佳地用于飞机的最有效地装载和卸载。虽然可能优选将门放置在比原客舱门的占用空间(footprint)更靠前，但机身350的锥度需要在该位置处的稍微更短的门，这将限制最大装载高度并阻止门容纳标准空运货物托盘货柜。对于大多数航空货运业务而言，这种配置在经济上可能不可行。

在图4的实施方案中，门352和门框354被配置成在至少一个平面内轴线上在门和框之间协同传递应力。另外，根据一个实施方案，门352还被配置成沿纵轴将径向载荷传递到机身350。这提供了一些显著的优点，尤其是随着越来越多的现代客机退役进入货运业务。

典型的上悬滑动挑门的一个共同特征是门在底部锁闭，如例如图3所示，因此由于由较大的内部压力施加的径向力，门在受压时将略微向外凸出。门的竖直边缘被略微向外推入流过蒙皮的气流，从而在门的前缘和后缘的下游产生空气湍流和涡流。虽然这增加了阻力并因此影响飞机的燃油效率，但总体效果却被认为可忽略不计。

然而，对于较新的飞机，出现了另一个问题。许多现代飞机完全采用电传操纵，并集成了控制系统。飞行员指示期望的航向、高度、速度等，因此，机载计算机不仅不断监视飞行员的指令，而且还监视内部系统、飞行传感器、GPS数据等，于是机载计算机根据可获得的数据，精确地确定如何设置飞机的控制面，从而使飞机符合飞行员当前的指令。将理解的是，安全有效地执行这种复杂任务所需的软件程序本身非常复杂。由于此类控制程序对飞机和所有其乘客的安全负责，因此它们经受大量的详细审查，并经受严格的认证试验，然后才能被批准用于商用飞机。

再次转到图4，示出了攻角(AOA)传感器360，其只是向控制飞机的系统提供飞行中数据的大量传感器中的一种。该传感器位置用在至少一种常用的商用喷气式客机型号上。其它型号使用类似的传感器，该传感器安装在门352所在位置的更靠前。如果货舱门352产生大多数上悬滑动挑门所特有的那种空气干扰，则AOA传感器360的运行将受到影响，并且控制系统将被取消资格。当这种类型的客机被改装为货运业务时，经营者因此具有两种选择：第一，传感器360可以远离由新货舱门引起的空气湍流。然而，这样的改变需要修改控制软件，以便正确地解释来自飞机上的新位置的数据。这进而将需要对修改后的软件进行重新认证，这可能需要数月或数年的时间，对于典型的经营者来说，这将是非常昂贵的。

第二种选择是将门放置在其它位置，例如传感器的下游。在图4中，替代位置P_A以虚线示出，其经常被航空货运经营者用作图4中所示的门352位置的替代。遗憾的是，虽然替代位置P_A通常被认为是最佳替代，但它却产生其自身的问题。首先将认识到，在机身350中产生较大的开口会削弱结构，因此需要额外加固，以保持结构刚度。然而，将门向后移动意味着门前方的机身重量大于门在其它位置时的重量。因此，所需的加固也更大，这增加了重量和改装成本。其次，在门移动到替代位置P_A的情况下，货物装载机必须直接在发动机362旁边工作，并伸过机翼根部364来装载和卸载货物。因此，装载机的操作者必须非常小心以免损坏发动机362或机翼根部364。另外，由于装载机必须跨越较大的距离悬挂载荷，因此存在装载机失去平衡的危险，特别是在载荷非常重的情况下。即使把发动机或机翼的偶尔修理费用放在一边，更小心地并且跨越更大的间距进行装载和卸载所需的额外时间增加了运营成本并且降低利润。

根据一个实施方案，门352被配置成至少沿纵轴将径向应力传递到门前后的机身。这防止了上述凸出。因此，门352不会将湍流引入空气流，例如会干扰AOA传感器360的运行。此外，根据一个实施方案，在将传感器安装在门位置处的飞机模式的情形中，传感器被直接安装在门上。

图5A-5C示出了根据一个实施方案的飞机机身400的方面和特征。图5A是飞机机身400的一部分的示意性端视图，其具有被配置成在至少一个平面内轴线上传递应力的塞拉门组件401。塞拉门组件401包括被配置成定位在门开口403中的门402，并且包括多个上接合组件404和多个下接合组件406，它们各自分布在门和门开口之间的门组件的顶部和底部之间。图5A示出了多个上部钩-销接合组件404和下部钩-销接合组件406中的每一个，它们被配置成将门402牢固地结合到机身400，并在门与机身之间传递应力。上接合组件404包括在门开口403上方刚性地结合到机身400的肋106的上框连接元件408，以及刚性地结合到门402的肋206的上部门连接元件410。

类似地，下接合组件406包括：下肋连接元件412，其在门开口403下方刚性地结合到机身400的肋106；以及下部门连接元件414，其刚性地结合到门的肋206。上肋连接元件408和下肋连接元件412包括各自的接合钩416，而上部门连接元件410和下部门连接元件414包括各自的接合销418。从图5A所示的位置，门402在接合方向E上朝着门开口403移动。当门402移动到关闭位置Pc中时(在图5A中以虚线示出)，接合钩412被配置成接纳接合销418。

图5B和图5C是塞拉门组件401的多个下接合组件406之一的放大图，并且在总体结构和操作上代表了多个上接合组件404和下接合组件406。图5B是下接合组件406的透视图，其中门402处于图5A所示的部分打开位置。在所示的实施方案中，下肋连接元件412包括一对肋连接器420，它们在肋的幅板422的相对侧上刚性地结合到机身400的肋106。同样，下部门连接元件414包括一对门连接器424，它们在该肋的幅板426的相对侧上刚性地结合到门402的肋206。门连接器424的端部428间隔开足够的距离，以允许由肋连接器420形成的接合钩416进入其间，并且包括孔口，该孔口被配置成接纳在其它们之间延伸的接合销418。

可通过能够充分牢固且刚性连接的任何方式将肋连接器420和门连接器424结合到相应的肋106、206上。许多此类方式在本领域中是众所周知的，包括例如铆钉螺钉、焊接和粘合剂。

下肋连接元件412和接合钩416的形状和方向被配置成在门移动到关闭位置中时接收接合销418，并且在门处于关闭位置时在机身400的门402和肋106之间传递平面内环向应力。

图5C是下接合组件406的端视图，示出了在门402处于关闭位置时下肋连接元件412和下部门连接元件414的关系。为了清楚起见，

图5C中省略了最靠近观察者的门连接器508。在关闭位置，接合钩416与接合销418接合，首先充当限动器，以防止接合销418在向外方向上的任何进一步移动。图5C的下接合组件406与多个上接合组件404和下接合组件406中的其它组件协同，将门402保持在关闭位置，同时压力差继续在向外的方向上对门施加偏压。因此，门402充当塞拉门，并通过门上方和下方的肋106将垂直于门表面施加的径向应力分量S_R从门传递到周围的机体。但是第二，接合钩416用作在门开口403下方的框106和蒙皮104与门402之间传递平面内环向应力S_H。以相同的方式，环向应力S_H在门402与在门开口403上方的框106和蒙皮104之间传递。

在图5A-5C所示的实施方案中，上肋连接元件408和下肋连接元件412直接结合到机身400的肋。根据其它实施方案，所述元件经由居间结构有效地结合。例如，根据一个实施方案，机身400包括围绕门开口403的周边延伸的门框，该门框沿着门开口的顶部和底部直接或间接地结合到机身400的肋，并且沿着门开口的侧部直接或间接地结合到机身的纵梁。上肋连接元件408和下肋连接元件412连接到门框上并与门框成一体。此外，根据一个实施方案，门402设置有围绕该门的周边延伸的门边缘框，并且该门边缘框包括上部门连接元件410和下部门连接元件414。下面参考图11描述这种实施方案的实例。

由许多实施方案(包括参照图5-5C描述的实施方案)提供的一个优点是提供了一种门，该门传递应力载荷，特别是环向应力。另一个优点是提供了自动的被动安全性。可以看出，当门402处于关闭位置时，并且假设在门和机身400之间形成气密密封，由于较高的内部气压，在不向内移动的情况下,门不能抵抗施加在门上的径向力而打开。另外，上接合组件404和下接合组件406的元件在它们的操作中是完全固定和被动的，这意味着它们没有移动部件，并且能够独立于锁闭机构、锁或其它机械关闭件的操作而牢固地接合门。虽然发明人设想了包括用于打开和关闭门以及用于在压力相等时扣紧门的各种机构的实施方案，但是门的飞行安全性并不依赖于任何此类机构。相反，如果门402正确地位于门开口403中，并且甚至存在小的正压力差，则门是安全的。

此外，关于环向应力加载，当门402处于关闭位置Pc时，机身400表现地像不间断的圆柱体，从而消除了在门框处的应力集中，并无需额外加固。

图6是根据一个实施方案的飞机机身450的一部分的示意性端视图，其包括塞拉门组件452，其中塞拉门402被配置成向外打开。

门组件452包括门402，其被配置成在关闭时以塞拉门操作，而在打开时以上悬滑动挑门操作。在图6中示出了处于完全打开位置Po的门402，其向外延伸从而离开门开口403。用虚线表示门在打开和关闭期间的中间位置。当从上文参考图5A和5C所述的关闭位置移动到打开位置时，门首先向内移动到第一位置P₁，以脱离上接合组件404和下接合组件406。然后，门402绕水平轴略微旋转并通过门开口403向外移动。旋转可以在任一方向进行，取决于打开机构的设计。例如，从图6可以看出，门可以稍微顺时针旋转，并被抬起以允许下部门连接元件414离开门开口403的底部。然后，门402绕水平轴向外旋转，就在门开口403的顶部外面，使得门的底部首先通过该开口，如第二位置P₂所示。随着门穿过第三位置P₃，旋转继续，最后将门完全抬离门开口403进入打开位置Po。要关闭门402时，只需将上述操作倒过来即可。

根据另一实施方案，首先将门从第一位置P₁逆时针旋转并降低，以使上部门连接元件410离开门开口403的顶部。然后，将门向外旋转，使门的顶部首先穿过门开口。

图6还示出了在机身内部延伸的舱面454的一部分。如果舱面被定位成与门开口403的底部平齐，如图所示，则舱面可设置有足够宽度和长度的狭槽，以便当门移入和移出关闭位置时容纳下连接元件416的端部。或者，舱面可以被定位在门开口403底部的略微下方，使得下连接元件416在打开和关闭期间保持离开舱面表面。

图7是根据一个实施方案的飞机机身460的一部分的示意性端视图，其包括塞拉门组件462，其中门402被配置成向内打开。该门从关闭位置Pc向内移动以脱离上接合组件404和下接合组件406，同时或随后稍微向前旋转到第一位置P₄。然后，门402紧密依照机身460的内部曲线向上移动到打开位置，如图7所示，其中门的底部完全离开所述门开口403的顶部，而且门只占据最小的内部体积，但更重要的是，它不占用任何舱面空间，使得唯一无法装载货物的舱面空间仅在门内，且深度不超过门本身的厚度。

在另一实施方案中，该门被配置成通过舱面上的狭槽并沿着机身的内部曲线向下落到门开口403下方的打开位置。

由于上文提到的平面内应力传递特性，本发明的各种实施方案非常适合用于货机。在从客运改装的飞机中尤其如此，因为最初设计为运载旅客的飞机可能不包括结构加固件，而该结构加固件可能是设计为货运工具的飞机的组成部分。本文公开的原理在客机的设计中也可以有用。当前，许多飞机设计者正在考虑在客机中使用更宽和/或更高的门，以便更有效和更安全地装载和卸载乘客。如上所述，塞拉门优选用于客机，因为它们消除了乘客在飞行中可能打开门的危险，并且由于被动接合机构的更大安全性，但是当前的塞拉门设计无法适应平面内应力传递。取而代之的是，对门框进行加固以承受平面内应力。对于较大的门，尤其是对于较宽的门，门框承受的应力载荷增加。适应增加的应力所必需的结构加固会增加制造商的费用，但更糟的是会增加飞机的重量，这增加经常性运营成本，同时降低有效载荷能力。许多所公开的实施方案可以帮助减少或消除作为提高装载效率和安全性的权衡而来的成本损失。

上面参考图4-7描述的实施方案提供了包括配置成在飞机机身中传递环向载荷的接合组件塞拉门。下文中参考图8-10B描述的实施方案提供了包括能够传递纵向平面内载荷和径向应力载荷的接合组件的塞拉门。这些实施方案的方面可与其它所公开的实施方案组合以提供能够在它们的整个周边周围分担应力载荷的塞拉门，从而显著减少与相应门框有关的重量和费用。

图8是根据一个实施方案的飞机机身的门组件500的一部分的俯视图，其被配置成用作塞拉门并传递平面内应力。门组件500包括多个销-插孔接合组件502，其中之一在图8中示出。机身的细节未示出，但在相关方面与本文所述的其它机身相似。门组件500包括门开口504和门506。门框508围绕门开口504的周边延伸，并且有效地结合至围绕门开口的机身框部件(包括纵梁108)，以及至机身的蒙皮104。门边缘框510围绕门506的周边延伸，并且有效地结合至门框部件(包括门纵梁208)，以及至门的蒙皮204。

接合组件500包括有效地结合到纵梁108、门框508和蒙皮104的框连接元件512。接合组件500还包括有效地结合到门纵梁208、门边缘框510和门蒙皮204的门连接元件514。所述框连接元件512包括接合插孔516和接触表面518，而所述门连接元件514包括接合销520和接触表面522。当门506处于关闭位置时，所述框连接元件512的接触表面518和所述门连接元件514的接触表面522各自被配置成彼此抵靠并用作限动器，从而防止门506响应径向应力载荷S_R相对于门框508向外移动超出关闭位置。同时，接合插孔516被配置成接纳接合销520，用于在门506和机身之间传递纵向应力S_L。

图9A和9B是根据一个实施方案的接合组件550的俯视图。图9A示出了处于如下状态的接合组件550：其中与其结合的门组件处于部分打开位置的状态，而图9B示出了处于如下状态的接合组件：其中门组件已经朝向关闭位置移动。

接合组件550在许多方面与参照图8描述的接合组件504相似，并且包括：框连接元件552，其被配置成有效地结合到机身的元件(包括门框)；以及门连接元件554，其被配置成有效地结合到门的元件，如前所述。所述框连接元件552包括球形衬套556，该球形衬套包括刚性地结合到所述框连接元件的本体上的外环558。内环560具有半球形的形状并且被配置成绕外环内的轴旋转。延伸穿过内环的钻孔形成所述框连接元件552的接合插孔516。类似地，所述门连接元件554包括球形衬套562，该球形衬套包括外环558和半球形内环560。穿过内环的钻孔保持连接销520，该连接销520被配置成容纳在所述框连接元件552的接合插孔516中。

所述框连接元件552和门连接元件554的球形衬套556、562被配置成在门朝向关闭位置移动时适应门与门框之间的轻微角度错配。在图9A中，门连接元件904名义上结合到其上的门相对于相应的框连接元件552以微小角度定位，所述框连接元件552名义上结合到飞机门框。可以看出，接合销520没有与接合插孔516正确对准。然而，随着使门连接元件554更靠近框连接元件552，并且接合销520开始接合所述接合插孔516时，球形衬套558、562的内环560本身旋转和定向，以使得接合销和接合插孔正确对准，如图9B所示。这允许所述框连接元件552和门连接元件554产生积极的连接。从这一点来看，门能够围绕该连接旋转到与门框的正确方向，从而允许定位在门框周围的其它接合组件在门移动到关闭位置时接合。

图10A和10B是根据一个实施方案的接合组件570的俯视图。图10A示出了处于如下状态的接合组件5705：其中与其结合的门组件处于部分打开的位置，图10B示出了处于如下状态的该接合组件：其中门组件已经朝向关闭位置移动。

接合组件570在大多数方面类似于参照图9所述的接合组件550，并且包括框连接元件572和门连接元件574。框连接元件572和门连接元件574包括各自的球形衬套576、578，所述球形衬套包括外环558和半球形内环580。球形衬套576包括接合插孔516，而球形衬套578包括接合销520。图9A、9B的球形衬套556、562与图10A、10B的球形衬套576、578之间的重要差别在于：在后者的衬套中，接合插孔516和接合销520在内环580中偏心。这允许它们适应于它们位于其中的飞机门组件的轻微错位。

在图10A中，框连接元件576和门连接元件578在横向上略微错位。当连接元件更靠近在一起并且接合插孔516和接合销520产生接触时，球形衬套576、578的内环580相对于彼此旋转，直到接合销520与接合插孔516对准为止，在该点处，接合销能够移动到与接合插孔接合。同时，安装在门周围的其它接合组件也可以类似地接合，即使门稍微不对准，也可以使门移动到完全关闭的位置。

飞机门典型采用复杂的铰链机构，以使它们能够在打开位置和关闭位置之间移动。由于这些机构的复杂性，它们经常需要仔细的调节以实现正确的操作，并且容易失调。参考图9A-10C所公开的实施方案包括使飞机门能够在更宽的公差范围内操作从而减少维护需求的特征。

图11是根据一个实施方案的飞机机身的一部分且特别是门组件590的侧视图。门组件590包括结合到蒙皮的多个肋106和纵梁108，所述蒙皮未在图11中示出。门组件590还包括位于门开口594内的门592。门框596在门开口594的周边周围延伸，并且有效地结合到围绕门开口的机身框部件(包括多个肋106和纵梁108中的一个)，以及结合到机身的蒙皮。门边缘框598在门592的周边周围延伸，并且有效地结合到门框部件(包括门肋206和门纵梁208)，以及结合到所述门的蒙皮，该蒙皮在此也未示出。

多个上接合元件404和下接合元件406分别沿着门592的上边缘和下边缘安装在门框596和门边缘框598之间。同样，多个接合组件502沿着门592的竖直边缘安装在门框596和门边缘框598之间。多个接合组件中的每一个都包括：框连接元件，其经由门框有效地结合到机身的蒙皮和结构部件；以及门连接元件，其经由门边缘框588有效地结合到门的蒙皮和结构部件。

以关闭位置示出门592，其中多个接合组件404、406、502被配置成在门592和机身之间传递平面内应力和径向应力。根据一个实施方案，通过首先从门开口594向内移动一段距离以释放多个接合组件404、406、502的接合，将门592移动到打开位置。然后，围绕水平轴将门旋转一定距离，该距离足以使门从顶部和/或底部处离开。然后，将门592竖直定位，使得沿门的竖直边缘的接合组件502的门连接元件被定位成沿门框596的竖直边缘在框连接元件之间穿过，然后使所述门平移或旋转穿过门开口594到离开门开口的位置，类似于参照图5所描述的过程。根据替代实施方案，一旦门592已被移出接合，则将其沿着机身的曲线提升到打开位置，基本上如参照图6所述。

提供图11以示出包括沿飞机门592的四个侧面安装的接合组件的实施方案。图11还示出了一个实施方案，其中接合组件404、406、502不直接连接到框或纵梁，它们的间隔也不对应于肋和纵梁的间隔。相反，接合组件404、406、502经由居间结构有效地结合到框和纵梁，并且沿着门的相应边缘均匀地分布。

在图11的实施方案中，上接合组件404和下接合组件406基本类似于上文参考图5A-5C所述的上接合组件404和下接合组件406，并且接合组件502基本类似于上文参照图8所述的接合组件502。然而，可以想到，可将各种实施方案的元件组合以形成本文所示或所述实施方案之外的另外实施方案。

图12是根据一个实施方案的飞机机身600的一部分的透视图，并且示出了货舱门组件602的元件，其中省略了机身和门蒙皮以示出下方的细节。货舱门组件包括门肋604、上接合组件608(其沿着门组件的上边缘将门结合到机身的肋106)、下接合组件610(其被配置成沿着门组件的下边缘将门结合到机身的框元件)、以及竖直接合组件612(其被配置成沿着门的两侧边缘将门结合到机身肋106a、106b)，在图中，将限定门边缘的门肋标为604a和604b，并将相应的机身肋标为106a、106b。门组件600还包括一对致动器轨道614，其结合到门606的任一侧和上方的相应机身肋106a、106b。致动器齿轮齿条616位于每个致动器轨道614中。

图13是图12的货舱门组件602的一部分的放大细节图，具体示出了根据一个实施方案的两个上接合组件608。为清楚起见，省略了货舱门组件602和上接合组件608的一些元件，而其它元件以虚线示出。

上接合组件608包括：上接合钩620，其结合到机身的相应框元件106；以及上接合销托架622，其结合到相应的门肋604。上凸轮从动件托架624结合到第一门肋604a和最后门肋604b(即，限定门的相应竖直边缘的肋)中的每一个的上端，在图13中仅详细示出了其中的第一门肋。接合销626在成对的上接合销托架622之间延伸，并且凸轮从动销628结合到上凸轮从动件托架624中的每一个。

多个铰链托架630在成对的上接合钩620之间结合到机身的蒙皮。每个上接合组件608包括多销铰链632，其具有第一铰链叶片634和第二铰链叶片636以及三个平行的旋转轴。每个铰链632的第一铰链叶片634的外转向节638通过第一铰链销640结合到多个铰链托架630中的一个，使得第一铰链叶片可绕第一旋转轴A₁相对于机身蒙皮旋转。每个铰链632的第一铰链叶片634和第二铰链叶片636的内转向节642通过第二铰链销644结合在一起，使得第一铰链叶片和第二铰链叶片可绕第二旋转轴A₂相对于彼此旋转。每个第二铰链叶片的单个外转向节或滚筒646通过相应的接合销626结合到各对接合销托架622，使得第二铰链叶片可绕第三旋转轴相对于上接合销托架622旋转。

上接合销托架622和上凸轮从动件托架624固定于其上的门肋604各自刚性结合到门606的蒙皮。因此，上接合销托架622和上凸轮从动件托架624的位置相对于彼此固定。同样，铰链托架630刚性地结合到机身的蒙皮，且因此相对于彼此在位置上固定。此外，配置上接合组件608的元件使得每个上接合组件的第一、第二和第三旋转轴A₁、A₂、A₃分别基本上是同轴的，即，跨门606宽度的每个上接合组件的多销铰链632共用一组共同的第一、第二和第三旋转轴。也对上凸轮从动件托架624进行定位和配置使得凸轮从动销628与接合销626同轴，并因此与第三旋转轴同轴。

图13还示出了两个门提升组件648之一的元件，包括致动器齿轮齿条616中的一个，致动器提升臂650(其在第一端结合到致动器齿轮齿条616并且在第二端结合到第一门肋604a)，以及上凸轮板652(其结合到相应的机身肋106a)。致动器齿轮齿条616被配置成受小齿轮驱动，以便在相应的致动器轨道614内行进。致动器齿轮齿条的移动驱动所述致动器提升臂650，该提升臂进而驱动货舱门606的移动。上凸轮板652包括上凸轮通道，下面参考图14更详细地对齐描述。凸轮从动销628的一端延伸到上凸轮通道中，使得在门606的打开和关闭操作期间，门606的位置受凸轮从动销在上凸轮通道内的行进约束。

图13中示出了竖直接合组件612之一，包括结合到机身肋106a的肋连接元件654，和连接到门肋604a的门连接元件656。根据一个实施方案，垂直接合组件612被配置成以类似于上述其它接合组件的方式操作，特别是关于沿门的竖直边缘的使用所述的那些接合组件500、540、560中的任何。

根据一个实施方案，提供了锁闭件，例如转动凸轮式锁闭件，其被配置成在它们移动到与上接合钩620接合时接合上接合销626的一端或两端，并使接合销与接合钩完全接合。

图14A-14C是根据一个实施方案的上接合组件608的一部分的示意性端视图，示出了多销铰链632相对于机身的框部件106以及上凸轮板652的移动。除了铰链632和上凸轮板652(其以虚线示出)之外，还示出了上接合钩620以及框部件106的一部分。上凸轮板652包括上凸轮通道658。为清楚起见，从图14A-14C中省略了上接合销托架622和上凸轮从动件托架624，参照图13将注意到，接合销626和凸轮从动销628与铰链632的第三旋转轴线A₃同轴。凸轮从动销628中的一个在所示的上凸轮通道658内行进，而另一个凸轮从动销在位于门606的相对侧上的上凸轮板的上凸轮通道内行进。因此，在正常操作期间，当货舱门606打开或关闭时，凸轮从动销628以及接合销托架622和货舱门的其余部分一起受凸轮从动销628在各自上凸轮板652的上凸轮通道658内的移动约束。

如图14A-14C中分别所示，多销铰链632可在由上凸轮通道658的“Y”形限定的三个停止位置之间移动。在第一停止位置，如图14A所示，凸轮从动销628位于上凸轮通道658的一个臂的端部，并且接合销656被接收到上接合钩620中。这也是图13中所示的铰链位置。在该位置，在接合销656被接收到上接合钩620中的情况下，铰链632在功能上不起作用。门606上的任何向外的力将经由接合销和上接合钩620传递到机身的框部件106。这是当门606关闭时上接合组件608的位置。

凸轮从动销628从第一停止位置行进经过上凸轮通道658的最低点，到达第二停止位置，其在上凸轮通道的尾部的端部，如图14B所示。该移动首先将门606的上部从门开口拉离，然后提起门。如随后将见到的，该移动开始使门的下部与门开口脱离。

凸轮从动销628从第二停止位置向下沿尾部往后行进并到达上凸轮通道658的另一臂的端部，如图14C所示。这种移动将门606的上部朝着开口推出。在第一接合组件处于图14C所示位置的情况下，门可以向外摆动到其完全打开的位置。当铰链632移动到所示位置时，第二铰链销644的端部(其延伸超出铰链632任一侧一定距离)与钩620接合，所述钩620锁定铰链632的第一叶片634。另外，在该位置，门606再次经由第二铰链叶片636受上接合钩620支撑。跨门606宽度的多个铰链632赋予门606大的刚度，特别是当铰链处于第三停止位置时，其中每个接合销626都被上接合钩620接合。这是有益的，尤其是当飞机经受强风而门处于打开位置的悬臂状态时。

根据一个实施方案，旋转限动器被结合到蒙皮的内部，正好超出上接合钩620，并且被配置成防止第二铰链叶片636向外摆动过远从而从下方接触飞机蒙皮，并且可能损坏蒙皮和/或铰链。根据另一实施方案，第一铰链叶片634和第二铰链叶片636的内转向节642被配置成彼此协同以限制它们绕第二旋转轴A₂的相对旋转超出图14C所示的点，以防止铰链632自身向后折叠，例如当门从打开位置移开时。

图15是图12的货舱门组件602的一部分的放大细节图，其具体示出了根据一个实施方案的下接合组件610和门锁定引导组件660之一的元件。下接合组件610包括：一对下接合钩662，它们结合到各自的机身肋106上；一对下接合销托架664(其中的一个以虚线示出)，它们结合到各自的门肋604；和下接合销666，其在该对下接合销托架664之间延伸。每个下接合销托架664被配置成跨越各自的一个下接合钩662，其中这些钩接合下接合销666。

门锁定引导组件660是两个门锁定引导组件之一，另一个位于门606的相对的下角。门锁定引导组件660包括下凸轮销托架668(其结合到第一门肋604a)、锁定板670(其结合到相应的机身肋106a，以虚线示出)和锁定销672。锁定板670在面向门606的一侧上具有下凸轮通道674，并且在图15中以隐线示出。下接合销托架664和下凸轮销托架668被配置成使得每个下接合销666和每个锁定销672位于共同的锁定轴A_L上。类似地，下接合钩662和下凸轮板670结合到各自的机身肋106和机身蒙皮，并且因此相对于彼此位置固定。因此，门606的下边缘相对于机身和门开口的移动受锁定销672在下凸轮通道674中的移动约束。

图16A是根据一个实施方案的图12-15的飞机机身600的元件的示意性端视图，其包括塞拉门组件608，其中门606被配置成向外打开，作为上悬滑动挑门。示出的特征包括上接合组件608、下接合组件610和竖直接合组件612、门提升组件648、货舱门606和机身600的元件。门606显示处于打开位置Po，并且以虚线示出，处于关闭位置Pc，以及处于打开位置与关闭位置之间的一系列中间位置P₁-P₃。还示出了致动器提升臂650的第二端的相应位置，在此处所述臂结合到第一门肋604a，并且可以从其推断出致动器齿条齿轮616的移动。致动器齿条齿轮616的移动受致动器小齿轮676驱动，该致动器小齿轮676可受任何适当的致动器驱动，例如，电动或液压旋转致动器等。

图16B是图16A的一部分的放大图，示出了下接合组件610、下锁定引导组件660和相邻结构的细节。在图16B中，仅在参照图16A所述的两个位置示出门606：关闭位置Pc和第一中间位置P₁。因此，门606在关闭位置Pc以实线示出，并且在第一中间位置P₁以虚线示出。下凸轮板670的背面呈现为透明，以示出当门606从关闭位置移开时下接合销666和锁定销672相对于凸轮通道674的位置。如上所述，下接合销666和锁定销672被固定到共同的锁定轴A_L，因此，在图16B的端视图中，它们被叠加。同时，下接合钩662和下凸轮板670也相对于彼此固定。如图16B所示，下接合钩662与下凸轮通道674的锁定槽676对准。因此，当锁定销672被引导至下凸轮通道674的锁定槽676中时，每个下接合销666被引导成与相应的下接合钩662接合。

在下文中，将参照图14A-C、16A和16B来描述当货舱门606在关闭位置Pc和打开位置Po之间移动时的该货舱门的操作，门从打开位置Po到关闭位置Pc的移动只需要将以下所述的过程倒过来即可。

在门606处于关闭位置Pc的情况下，铰链632、上接合销626和凸轮从动销628处于图14A所示的位置，其中上接合销被上接合钩620接合；下接合销666和锁定销672处于图16B所示的位置，其中下凸轮通道674的锁定槽676中的锁定销和下接合销666被下接合钩接合；并且竖直接合组件612的每个肋连接元件654被定位成与相应的门连接元件656接合，例如，如图15所示。在这种位置和配置中，在机身内部具有正压的情况下，门完全通过被动的多个冗余结构元件被固定在适当的位置，并且只能通过门的初始向内移动才能打开。另外，环向应力和径向应力从门606传递到周围机体，并且取决于竖直接合组件612的特定设计，纵向应力也可能如此。

为了防止在内部压力和外部压力相等时门的移动，例如当飞机在地面上时，可以在货舱门606的正下方提供一个简单的拉式锁闩(未示出)，该拉式锁闩被配置成用于捕获下接合销666或锁定销672中的一个或多个，并将它们拉至与下接合钩662和/或下凸轮通道674的锁定槽676接合。当门的下部保持在该位置时，上部不能移动，因为需要向内的移动，并且考虑到上凸轮通道658的形状，当锁定销672在下凸轮通道674的锁定槽676处时，防止了这种移动。

为了引发打开过程，门606在上接合销上略微向外枢转，使得锁定销672从下凸轮通道674中的锁定槽676中移出。然后，致动器小齿轮676被传动以使致动器齿条齿轮616向上移动短距离，从而也将致动器提升臂650和门606向上拉至图16A所示的第一位置P₁。凸轮从动销628在上凸轮通道658中相应移动到图14B所示的位置，这引导上接合销626脱离与上接合钩620的接合，并使门的上部向内移动，使得当门向上移动时，其离开门开口的顶部。当门向上移动时，锁定销672移动到图16B所示的位置，使得当门继续打开时它们能够移出下凸轮通道。该移动还使门连接元件656脱离与框连接元件654的接合，如图16A和16B所示。

一旦门到达第一位置P1，小齿轮678反向旋转并开始向下驱动所述致动器齿条齿轮616。沿着上凸轮通道658的凸轮从动销628移动或被驱动到通道的底部，然后向外。使凸轮从动销658和致动器齿条齿轮616的移动协同，使得当凸轮从动销658到达上凸轮通道的最低点时，货舱门606处于图16A所示的第二中间位置P2。这将锁定销672移出下凸轮通道674，并且使门连接元件656移动离开框连接元件654。致动器齿条616继续向下，使门大体向前或向外移动，直到凸轮从动销628到达图14C所示的位置，该位置对应于图16A的第三位置P₃。此时，第二铰链销644受上接合钩620接合，该上接合钩620使门606稳定和坚固，并且门的所有进一步移动将是围绕上接合销和第三旋转轴A₃的旋转移动。

致动器齿条齿轮616继续为门提供动力，直至其到达打开位置Po。在将门606驱动到完全打开位置之前不久，致动器提升臂650越过“中心上方”。这意味着，当处于打开位置Po时，作用在门606上的重力将趋向于使致动器齿条齿轮616进一步向下偏置，而不是返回向上。如果门提升组件648包括机械限动器以防止致动器齿条齿轮616移动超出打开位置，则门将保持在打开位置，而无需驱动小齿轮678的旋转致动器上的制动装置。

提供本发明的摘要作为根据一个实施方案的一些本发明原理的简要概述，而并不意图作为本发明任何实施方案的完整或决定性描述，也不应依赖于说明书或权利要求书中使用的定义术语。摘要并不限制权利要求的范围。

可以将上述各种实施方案组合以提供其它实施方案。本说明书中提及和/或在申请数据表中列出的所有美国专利、美国专利申请公开物、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利公开物通过引用整体并入本文。实施方案的各方面可以被修改以采用各专利、申请和公开物的概念来提供其它实施方案。

可以根据以上详细描述对实施方案进行这些和其它改变。总体而言，在以下权利要求书中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制为说明书和权利要求书中所公开的具体实施方案，而应被解释为包括所有可能的实施方案以及这些权利要求所涉及的等效物的全部范围。因此，权利要求不受公开内容的限制。