民用飛機客艙地板結(jié)構(gòu)研究

林方彬

【關(guān)鍵詞】民用飛機;機身;客艙地板;結(jié)構(gòu)布置;載荷傳遞

客艙地板是機身結(jié)構(gòu)的重要組成部分，為客艙內(nèi)主要設(shè)備（包括座椅、廚房、盥洗室等）提供支持，為旅客及乘務(wù)員提供活動平臺，主要承受載荷是客艙內(nèi)設(shè)備及旅客的慣性載荷，同時地板橫梁在增壓載荷時為機身壁板提供支撐，地板橫梁通過接頭與框相連，使其上部和下部成為一個整體，平衡機身增壓時在橫梁接頭處產(chǎn)生的側(cè)向應(yīng)力，同時將機身分為上下兩個艙[1]。典型機身客艙地板截面如圖1所示。

本文介紹了典型的客艙地板結(jié)構(gòu)方案以及飛機地板的傳力分析，并綜合比較了國內(nèi)外民機客艙地板的典型結(jié)構(gòu)，能夠?qū)鴥?nèi)民用飛機客艙地板的研制提供支持和借鑒。

一、典型民機客艙地板結(jié)構(gòu)

客艙地板一般由橫梁、縱梁（含滑軌）、立柱和面板組成。橫梁兩端一般固定于機身框，縱梁搭接在橫梁上（根據(jù)總體布置，部分縱梁為座椅滑軌），面板安裝在縱、橫梁組成的支撐結(jié)構(gòu)上，立柱在豎直方向連接橫梁和框，為橫梁提供豎直方向的支持。圖2為地板典型結(jié)構(gòu)示意圖。

（一）地板橫梁

地板橫梁主要承受剪力及其引起的彎矩，常用地板橫截面有“工”、“J”、“C”形等，在參數(shù)一致的條件下，慣性矩依次遞減，因此截面建議優(yōu)先選“工”形;在相同截面積的條件下，橫梁高度越高，抗彎能力越強，即承載能力一定條件下，橫梁高度越大，面積越小，重量越輕，故在不超出總體要求的前提下，地板橫梁應(yīng)盡量高。地板橫梁立柱位置示意如圖3。

（二）座椅滑軌

座椅滑軌用于安裝旅客座椅，一般兩根滑軌為一組，同組滑軌之間的距離需考慮旅客座椅的要求。滑軌上端凸緣處有凹槽，并制出孔用于座椅的安裝。圖4為國內(nèi)外不同機型的座椅滑軌截面示意圖。

（三）地板面板

地板面板選材為：碳纖維和玻璃布面板、芳綸蜂窩芯夾層結(jié)構(gòu)板材。主要考慮的是強度、剛度、重量和耐腐蝕性能。地板面板應(yīng)具有維護性要求，同時地板作為航線可更換單元（LRU，Line Replaceable Unit）部件，具備單面拆卸要求，尺寸大小分塊足以讓一個人就可以搬走。面板考慮了零件制造（鑲嵌件制孔公差、螺栓與鑲嵌件內(nèi)孔間隙配合、彈簧夾螺母凸臺公差）和地板安裝的極限偏差以保證面板完全互換。

二、載荷傳遞

對于客艙地板的縱向載荷傳遞有兩條路徑：（1）通過座椅滑軌軸向傳遞;（2）通過面板剪切傳遞至邊梁，再由斜拉桿或剪切板傳遞至機身長桁;對于客艙地板的垂向載荷的傳遞：座椅帶來的垂向載荷經(jīng)由滑軌直接傳遞給地板橫梁，由地板彎曲承受，橫梁將部分垂向載荷由立柱傳遞給下半框，同時橫梁兩端與框的連接將剩余垂向載荷傳遞給側(cè)邊框，同時對框產(chǎn)生彎矩;對于客艙地板的側(cè)向載荷的傳遞：座椅帶來的側(cè)向載荷主要由滑軌傳至地板橫梁，由地板橫梁傳遞給側(cè)邊框。

三、結(jié)論

客艙地板的設(shè)計除考慮傳統(tǒng)商載以外，應(yīng)結(jié)合機身外形特點，選取合理的布置位置和布置形式，從而對自身變形和機身維形起到幫助的作用。客艙地板設(shè)計應(yīng)選用適合受力形式的材料設(shè)計理念，分析材料性能并進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終達(dá)到減重的目的。了解和熟悉民機客艙地板結(jié)構(gòu)的特點及其適用性，采用成熟有經(jīng)驗的設(shè)計方案，能夠降低設(shè)計成本和風(fēng)險。本文的研究能夠?qū)鴥?nèi)民用飛機客艙地板的設(shè)計具有借鑒意義。