一种飞机尾翼与机身的连接结构的制作方法

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1.本技术涉及飞行器技术领域，尤其是涉及一种飞机尾翼与机身的连接结构。

背景技术：

2.随着航空科学技术飞速发展，新概念、新布局的新型航空飞行器层出不穷。机体结构设计方案也随之推陈出新。机体结构是在设定使用载荷范围内，以最轻的重量实现使用功能。在常规设计时，往往首先分析载荷主传力路径，将弯曲、剪切和扭转载荷分别考虑或耦合设计，从而确定结构方案。但连接接头因其结构复杂，载荷方向多样，工艺成型困难，其材料体系依然以金属材料，如铝合金、钛合金等为主。
3.飞机尾翼与机身的连接结构设计，民用、商用飞机因其主要用于运输人员，机身舱段为了模拟地面气压环境，往往需要增压设计。为此，机身截面设计成圆形或近似圆形，将增压带来的表面压力转化为机身蒙皮内部的张力。所以机身与尾翼连接设计成分体式，如垂尾与机身框上部连接，平尾贯穿机身内部，俗称“低平尾”；另一种为机身只与垂尾连接，垂尾安装在机身上部，俗称“高平尾”。
4.对于机身截面为方形的飞机，如何安全可靠的将尾翼与机身连接，保障尾翼与机身连接传载效率更高，满足结构设计适应性好、安全可靠、易拆卸、易运输、易维护、低成本的需求，成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

5.为了解决截面为方形的机身与尾翼安全、可靠地连接，保证载荷能够均匀传递给机身，提高尾翼与机身安装维护的便捷性，提高飞行的安全性，减轻机身的重量，本技术提供一种飞机尾翼机身的连接结构。
6.本技术的上述申请目的是通过以下技术方案得以实现的：本技术一种飞机尾翼与机身的连接结构，包括尾翼、机身和连接盒，所述尾翼包括垂尾和两个平尾，所述机身包括机身框和机身壁板，所述机身壁板连接在机身框外侧，所述连接盒固连在机身尾部上方水平的机身壁板上；所述连接盒包括支撑架、平尾连接架和垂尾连接架，所述支撑架通过支撑梁拼接成网格状框体，所述支撑梁包括与机身轴线平行的纵梁，所述纵梁两侧分别固连与机身轴线对称分布的横梁，所述横梁垂直纵梁且共面，所述纵梁前端与横梁的两端分别连接斜梁，所述横梁的两端分别连接平尾连接架，所述纵梁上方连接垂尾连接架，所述平尾分别与相应的平尾连接架可拆卸连接，所述垂尾与垂尾连接架可拆卸连接。
7.通过采用上述技术方案，纵梁与机身轴线平行，横梁与机身轴线垂直，使支撑架拼接呈网格状框体，提高支撑架的强度和刚度，支撑架两侧设置平尾连接架，平尾与平尾连接架可拆卸连接；支撑架顶部设置垂尾连接架，垂尾与垂尾连接架可拆卸连接；保证载荷能够均匀传递给机身，提高机身与尾翼安装与维护的便捷性，减小机身的重量。
8.优选的，所述纵梁包括与机身轴线平行且对称分布的左纵梁和右纵梁，所述横梁
包括左纵梁和右纵梁外侧由后至前间隔分布的后横梁、中横梁和前横梁，所述左纵梁和右纵梁的前端分别通过斜梁与相应的前横梁外端连接，所述左纵梁与右纵梁的前端通过前连接梁连接；所述左纵梁和右纵梁的后端通过后连接梁连接，所述左纵梁与右纵梁中部之间通过中连接梁连接。
9.通过采用上述技术方案，设置机身轴线平行且对称分布的左纵梁和右纵梁，在左纵梁和右纵梁的两侧设置由后至前的后横梁、中横梁和前横梁，左纵梁和右纵梁的前端分别通过斜梁与相应的前横梁外端连接，支撑架拼接成的网格状框体，提高支撑架的强度和刚度，减轻支撑架的重量。
10.优选的，所述平尾连接架包括第一平尾梁、平尾连接梁和第二平尾梁，所述第一平尾梁的两端分别连接向后倾斜的平尾连接梁，两个所述平尾连接梁相互平行，两个所述平尾连接梁的端部分别连接与第一平尾梁平行的第二平尾梁，两个所述平尾连接梁靠近支撑架一侧分别通过连接带板与相应的斜梁和后横梁连接，所述第一平尾梁的中部与相应的后横梁连接，所述第一平尾梁与机身轴线平行。
11.通过采用上述技术方案，支撑架的两侧分别连接平尾连接架，平尾连接架上两个平行的平尾连接梁与平尾可拆卸连接，方便平尾的安装与维护。
12.优选的，所述平尾连接梁由内向外呈缩颈的梯形。
13.通过采用上述技术方案，平尾连接梁由内向外呈缩颈的梯形，可以降低连接盒的重量，同时便于平尾连接部与平尾连接梁的装配。
14.优选的，所述垂尾连接架包括第一垂尾梁、垂尾连接梁和第二垂尾梁，所述第一垂尾梁的两端分别连接向后倾斜的垂尾连接梁，两个所述垂尾连接梁相互平行，两个所述垂尾连接梁的端部分别连接与第一垂尾梁平行的第二垂尾梁，两个所述垂尾连接梁靠近支撑架一侧分别通过连接带板与前连接梁和中连接梁连接，所述第一垂尾梁与机身轴平行。
15.通过采用上述技术方案，支撑架上方连接垂尾连接架，垂尾连接架上两个平行的垂尾连接梁与垂尾可拆卸连接，方便垂尾的安装与维护。
16.优选的，所述平尾包括平尾固定面和其后的升降舵，所述平尾根部设有平尾连接部，所述平尾连接部包括两个平尾插接梁和平尾端肋，两个所述平尾插接梁平行且分别与平尾固定面内相应的翼梁固连，两个所述平尾插接梁外端沿宽度方向一侧通过平尾端肋连接，两个所述平尾插接梁与两个平尾连接梁的间距适配，所述平尾插接梁与相应的平尾连接梁插合后通过螺栓组件连接。
17.通过采用上述技术方案，平尾连接部的两个平尾插接梁与平尾连接架的两个平尾连接梁插合后通过螺栓组件连接，便于平尾的安装与维护。
18.优选的，所述垂尾包括垂尾固定面和其后的方向舵，所述垂尾根部设有垂尾连接部，所述垂尾连接部包括两个垂尾插接梁和垂尾端肋，两个所述垂尾插接梁平行且分别与垂尾固定面内的相应的翼梁固连，两个所述垂尾插接梁的外端沿宽度方向一侧通过垂尾端肋连接，两个所述垂尾插接梁与两个垂尾连接梁的间距适配，所述垂尾插接梁与相应垂尾连接梁插合后通过螺栓组件连接。
19.通过采用上述技术方案，垂尾连接部的两个垂尾插接梁与垂尾连接架的两个垂尾连接梁插合后通过螺栓组件连接，便于垂尾的安装与维护。
20.优选的，所述机身框由多块合金板叠置固连，所述机身框包括水平的承力梁，所述
承力梁两侧设有向下弧形延伸的侧梁，所述机身框间隔设置多个并由前至后渐变缩小。
21.通过采用上述技术方案，机身框间隔设置多个并由前至后渐变缩小，可以提高机身的强度，减轻机身重量。
22.优选的，所述支撑梁截面呈c形，所述支撑梁包括腹板和肋板，所述肋板分布在腹板宽度方向的两端，两所述肋板垂直腹板并位于腹板同侧。
23.通过采用上述技术方案，采用截面呈c形支撑梁，支撑梁包括腹板和肋板，可以减轻机身的重量，并将尾翼载荷传递至机身上壁板和机身框。
24.优选的，相邻所述支撑梁之间，左纵梁和右纵梁分别与前连接梁、中连接梁以及后连接梁之间分别通过角盒连接。
25.通过采用上述技术方案，相邻支撑梁之间，左纵梁和右纵梁分别与前连接梁、中连接梁以及后连接梁之间通过角盒连接，可提高支撑架的强度，方便支撑架的安装与维护综上所述，本技术的有益技术效果为：本技术通过设置连接盒，连接盒与垂尾和平尾形成一个整体，将载荷一起传递给机身，从而起到维持飞机飞行状态平衡的作用；支撑架通过支撑梁拼接成网格状框体，提高连接盒的强度和刚度，垂尾和平尾产生的气动力通过连接盒传递至机身上部水平的机身壁板，传力路径简单，传力效率高，保证载荷能够均匀传递给机身，提高安装维护的便捷性，提高飞行的安全性，减轻机体的重量。
附图说明
26.图1是本技术结构示意图；图2是本技术连接盒的结构示意图；图3是本技术支撑梁的结构示意图；图4是本技术去除机身壁板的结构示意图；图5是本技术平尾去除上蒙皮的结构示意图；图6是本技术垂尾去除一侧蒙皮的结构示意图。
27.图示，1、尾翼；11、平尾；111、平尾固定面；112、升降舵；113、平尾连接部；1131、平尾插接梁；1132、平尾端肋；12、垂尾；121、垂尾固定面；122、方向舵；123、垂尾连接部；1231、垂尾插接梁；1232、垂尾端肋；2、机身；21、机身框；211、承力梁；212、侧梁；22、机身壁板；3、连接盒；4、支撑架；41、支撑梁；41a、腹板；41b、肋板；411、纵梁；4111、左纵梁；4112、右纵梁；412、横梁；4121、后横梁；4122、中横梁；4123、前横梁；413、斜梁；414、前连接梁；415、中连接梁；416、后连接梁；5、平尾连接架；51、第一平尾梁；52、平尾连接梁；53、第二平尾梁；6、垂尾连接架；61、第一垂尾梁；62、垂尾连接梁；63、第二垂尾梁；7、连接带板；8、角盒；9、翼梁；91、尾翼肋。
具体实施方式
28.以下结合附图1-6对本技术作进一步详细说明。
29.如图1、2所示，一种飞机尾翼与机身的连接结构，包括尾翼1、机身2和连接盒3，尾翼1包括垂尾12和两个平尾11，机身2包括机身框21和机身壁板22，机身壁板22连接在机身框21外侧，连接盒3固连在机身2尾部上方水平的机身壁板22上；连接盒3包括支撑架4、平尾
连接架5和垂尾连接架6，支撑架4通过支撑梁41拼接成网格状框体，支撑梁41包括与机身2轴线平行的纵梁411，纵梁411两侧分别固连与机身2轴线对称分布的横梁412，横梁412垂直纵梁411且共面，纵梁411前端与横梁412的两端分别连接斜梁413，横梁412的两端分别连接平尾连接架5，纵梁411上方连接垂尾连接架6，平尾11分别与相应的平尾连接架5可拆卸连接，垂尾12与垂尾连接架6可拆卸连接。横梁412可以平衡平尾11气动力相对平尾11根部的弯剪，还可以传递和扩散垂尾12的气动力至机身2尾部上方的机身框21处。纵梁411、横梁412组成封闭的网格状扭力盒，便于传递垂尾12方向舵122的扭转载荷至机身2；斜梁413可为垂尾12和平尾11提供惯性力支撑。
30.如图3所示，本实施例的支撑梁41截面呈c形，可采用相同模具实现批量制造，通过切割制成所需尺寸，支撑梁41包括腹板41a和肋板41b，肋板41b分布在腹板41a宽度方向的两端，两肋板41b均垂直腹板41a并位于腹板41a同侧。该结构支撑梁41可以较好地将尾翼1载荷传递至机身2上壁板和机身框21。当然，支撑梁41还可以采用截面为“工”字形结构。
31.本技术是基于一种截面为方形机身2的飞行器，其机身壁板22为平直的，可有效增大机身舱内的使用空间。
32.垂尾12和平尾11均采用复合材料，具有双翼梁9多尾翼肋91结构形式。翼面和尾翼肋91作为主要气动力收集部件将载荷传递至翼梁9，翼梁9作为主承载结构将载荷传递给连接盒3。连接盒与垂尾12和平尾11形成一个整体，将载荷一起传递给机身2，从而起到维持飞行器飞行状态平衡的作用。
33.如图2所示，本实施例的纵梁411包括与机身2轴线平行且对称分布的左纵梁4111和右纵梁4112，横梁412包括左纵梁4111和右纵梁4112外侧由后至前间隔分布的后横梁4121、中横梁4122和前横梁4123，左纵梁4111和右纵梁4112的前端分别通过斜梁413与相应的前横梁4123外端连接，左纵梁4111与右纵梁4112的前端通过前连接梁414连接；左纵梁4111和右纵梁4112的后端通过后连接梁416连接，左纵梁4111与右纵梁4112中部之间通过中连接梁415连接。后连接梁416与后横梁4121可一体成型，本实施例中的中连接梁415设置了两个。相邻支撑梁41之间，左纵梁4111和右纵梁4112与前连接梁414、中连接梁415以及后连接梁416之间通过角盒8连接，连接盒3的网格状框体可以承受复杂拉压载荷，同时便于安装与拆卸。
34.如图2所示，本实施例的平尾连接架5包括第一平尾梁51、平尾连接梁52和第二平尾梁53，第一平尾梁51的两端分别连接向后倾斜的平尾连接梁52，两个平尾连接梁52相互平行，两个平尾连接梁52的端部分别连接与第一平尾梁51平行的第二平尾梁53，两个平尾连接梁52靠近支撑架4一侧分别通过连接带板7与相应的斜梁413和后横梁4121连接，第一平尾梁51的中部与相应的后横梁4121连接，第一平尾梁51与机身2轴线平行。
35.平尾连接梁52由内向外呈缩颈的梯形，可减小支撑架4重量，便于平尾插接梁1131与平尾连接梁52的装配或维护。
36.如图2所示，垂尾连接架6包括第一垂尾梁61、垂尾连接梁62和第二垂尾梁63，第一垂尾梁61的两端分别连接向后倾斜的垂尾连接梁62，两个垂尾连接梁62相互平行，两个垂尾连接梁62的端部分别连接与第一垂尾梁61平行的第二垂尾梁63，两个垂尾连接梁62靠近支撑架4一侧分别通过连接带板7与前连接梁414和中连接梁415连接，第一垂尾梁61与机身2轴线平行。
37.如图4、5所示，平尾11包括平尾固定面111和其后的升降舵112，平尾11根部设有平尾连接部113，平尾连接部113包括两个平尾插接梁1131和平尾端肋1132，两个平尾插接梁1131平行且分别与平尾固定面111内相应的翼梁9固连，两个平尾插接梁1131外端沿宽度方向一侧通过平尾端肋1132连接，平尾端肋1132可提高平尾连接部113的强度；平尾端肋1132还可以设置在两个平尾插接梁1131外端沿宽度方向的两侧，只要避让开平尾插接梁1131与平尾连接梁52插合的通道即可；两个平尾插接梁1131与两个平尾连接梁52的间距适配，平尾插接梁1131与相应的平尾连接梁52插合后通过螺栓组件连接。
38.如4、6所示，垂尾12包括垂尾固定面121和其后的方向舵122，垂尾12根部设有垂尾连接部123，垂尾连接部123包括两个垂尾插接梁1231和垂尾端肋1232，两个垂尾插接梁1231平行且分别与垂尾固定面121内的相应的翼梁固连，两个垂尾插接梁1231的外端沿宽度方向一侧通过垂尾端肋1232连接，垂尾端肋1232可提高垂尾连接部123的强度；垂尾端肋1232还可以设置在两个垂尾插接梁1231外端沿宽度方向的两侧，只要避让开垂尾插接梁1231与垂尾连接梁62插合的通道即可；两个垂尾插接梁1231与两个垂尾连接梁62的间距适配，垂尾插接梁1231与相应垂尾连接梁62插合后通过螺栓组件连接。
39.如图5、6所示，垂尾固定面121和平尾固定面111内均设有两个平行的翼梁9，两个翼梁9之间连接的多个尾翼肋91并组成尾翼1的主承力结构，通过垂尾连接部123及平尾连接部113与连接盒3连接，在机身2上部的机身壁板22构成一个整体传力结构，传力路径简洁，传力效率高。尾翼1与连接盒3的连接，其安全性、可靠性较高，同时兼顾维护性、可拆卸性。翼梁9、平尾连接部113、垂尾连接部123、平尾连接架5、垂尾连接架6、及支撑架4的相互连接，在机身2尾部上方的机身壁板22表面构成一个整体传力结构。
40.如图4所示，机身框21由多块高强度合金板叠置固连，机身框21包括水平的承力梁211，承力梁211两侧设有向下弧形延伸的侧梁212 ，机身框21间隔设置多个并由前至后渐变缩小。机身框21采用开口向下的c形金属构件，机身框21的开口为机身的开口边界，向下延伸可用于装载货物，机身框21可以选用铝或钛合金材料。
41.机身壁板22和机身框21可将载荷传递至机身2，保证飞机飞行的安全。
42.本实施例的垂尾12、平尾11、纵梁411、横梁412、斜梁413和机身壁板22均由纤维增强树脂复合材料，具有强度大，重量轻的特点。角盒8及连接带板7均采用金属材质，提高连接盒3的连接强度。
43.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种飞机尾翼与机身的连接结构，其特征在于，包括尾翼(1)、机身(2)和连接盒(3)，所述尾翼(1)包括垂尾(12)和两个平尾(11)，所述机身(2)包括机身框(21)和机身壁板(22)，所述机身壁板(22)连接在机身框(21)外侧，所述连接盒(3)固连在机身(2)尾部上方水平的机身壁板(22)上；所述连接盒(3)包括支撑架(4)、平尾连接架(5)和垂尾连接架(6)，所述支撑架(4)通过支撑梁(41)拼接成网格状框体，所述支撑梁(41)包括与机身(2)轴线平行的纵梁(411)，所述纵梁(411)两侧分别固连与机身(2)轴线对称分布的横梁(412)，所述横梁(412)垂直纵梁(411)且共面，所述纵梁(411)前端与横梁(412)的两端分别连接斜梁(413)，所述横梁(412)的两端分别连接平尾连接架(5)，所述纵梁(411)上方连接垂尾连接架(6)，所述平尾(11)分别与相应的平尾连接架(5)可拆卸连接，所述垂尾(12)与垂尾连接架(6)可拆卸连接。2.如权利要求1所述的飞机尾翼与机身的连接结构，其特征在于，所述纵梁(411)包括与机身(2)轴线平行且对称分布的左纵梁(4111)和右纵梁(4112)，所述横梁(412)包括左纵梁(4111)和右纵梁(4112)外侧由后至前间隔分布的后横梁(4121)、中横梁(4122)和前横梁(4123)，所述左纵梁(4111)和右纵梁(4112)的前端分别通过斜梁(413)与相应的前横梁(4123)外端连接，所述左纵梁(4111)与右纵梁(4112)的前端通过前连接梁(414)连接；所述左纵梁(4111)和右纵梁(4112)的后端通过后连接梁(416)连接，所述左纵梁(4111)与右纵梁(4112)中部之间通过中连接梁(415)连接。3.如权利要求2所述的飞机尾翼与机身的连接结构，其特征在于，所述平尾连接架(5)包括第一平尾梁(51)、平尾连接梁(52)和第二平尾梁(53)，所述第一平尾梁(51)的两端分别连接向后倾斜的平尾连接梁(52)，两个所述平尾连接梁(52)相互平行，两个所述平尾连接梁(52)的端部分别连接与第一平尾梁(51)平行的第二平尾梁(53)，两个所述平尾连接梁(52)靠近支撑架(4)一侧分别通过连接带板(7)与相应的斜梁(413)和后横梁(4121)连接，所述第一平尾梁(51)的中部与相应的后横梁(4121)连接，所述第一平尾梁(51)与机身(2)轴线平行。4.如权利要求3所述的飞机尾翼与机身的连接结构，其特征在于，所述平尾连接梁(52)由内向外呈缩颈的梯形。5.如权利要求2所述的飞机尾翼与机身的连接结构，其特征在于，所述垂尾连接架(6)包括第一垂尾梁(61)、垂尾连接梁(62)和第二垂尾梁(63)，所述第一垂尾梁(61)的两端分别连接向后倾斜的垂尾连接梁(62)，两个所述垂尾连接梁(62)相互平行，两个所述垂尾连接梁(62)的端部分别连接与第一垂尾梁(61)平行的第二垂尾梁(63)，两个所述垂尾连接梁(62)靠近支撑架(4)一侧分别通过连接带板(7)与前连接梁(414)和中连接梁(415)连接，所述第一垂尾梁(61)与机身(2)轴线平行。6.如权利要求3所述的飞机尾翼与机身的连接结构，其特征在于，所述平尾(11)包括平尾固定面(111)和其后的升降舵(112)，所述平尾(11)根部设有平尾连接部(113)，所述平尾连接部(113)包括两个平尾插接梁(1131)和平尾端肋(1132)，两个所述平尾插接梁(1131)平行且分别与平尾固定面(111)内相应的翼梁固连，两个所述平尾插接梁(1131)外端沿宽度方向一侧通过平尾端肋(1132)连接，两个所述平尾插接梁(1131)与两个平尾连接梁(52)的间距适配，所述平尾插接梁(1131)与相应的平尾连接梁(52)插合后通过螺栓组件连接。7.如权利要求5所述的飞机尾翼与机身的连接结构，其特征在于，所述垂尾(12)包括垂
尾固定面(121)和其后的方向舵(122)，所述垂尾(12)根部设有垂尾连接部(123)，所述垂尾连接部(123)包括两个垂尾插接梁(1231)和垂尾端肋(1232)，两个所述垂尾插接梁(1231)平行且分别与垂尾固定面(121)内的相应的翼梁固连，两个所述垂尾插接梁(1231)的外端沿宽度方向一侧通过垂尾端肋(1232)连接，两个所述垂尾插接梁(1231)与两个垂尾连接梁(62)的间距适配，所述垂尾插接梁(1231)与相应垂尾连接梁(62)插合后通过螺栓组件连接。8.如权利要求1所述的飞机尾翼与机身的连接结构，其特征在于，所述机身框(21)由多块合金板叠置固连，所述机身框(21)包括水平的承力梁(211)，所述承力梁(211)两侧设有向下弧形延伸的侧梁(212) ，所述机身框(21)间隔设置多个并由前至后渐变缩小。9.如权利要求1所述的飞机尾翼与机身的连接结构，其特征在于，所述支撑梁(41)截面呈c形，所述支撑梁(41)包括腹板(41a)和肋板(41b)，所述肋板(41b)分布在腹板(41a)宽度方向的两端，两所述肋板(41b)垂直腹板(41a)并位于腹板(41a)同侧。10.如权利要求2所述的飞机尾翼与机身的连接结构，其特征在于，相邻所述支撑梁(41)之间，所述左纵梁(4111)和右纵梁(4112)分别与前连接梁(414)、中连接梁(415)以及后连接梁(416)之间通过角盒(8)连接。

技术总结

本申请涉及飞行器技术领域，公开了一种飞机尾翼与机身的连接结构，包括尾翼、机身和连接盒，尾翼包括垂尾和两个平尾，机身包括机身框和机身壁板，连接盒固连在机身尾部上方水平的机身壁板上；连接盒包括支撑架、平尾连接架和垂尾连接架，支撑梁包括与机身轴线平行的纵梁，纵梁两侧分别固连与机身轴线对称分布的横梁，横梁垂直纵梁且共面，纵梁前端与横梁的两端分别连接斜梁，横梁的两端分别连接平尾连接架，纵梁上方连接垂尾连接架，平尾分别与相应的平尾连接架可拆卸连接，垂尾与垂尾连接架可拆卸连接。本申请尾翼与机身连接安全、可靠，尾翼受力载荷可均匀传递给机身，减轻机身重量。减轻机身重量。减轻机身重量。