民用飞机客舱地板结构研究

林方彬

【关键词】民用飞机;机身;客舱地板;结构布置;载荷传递

客舱地板是机身结构的重要组成部分，为客舱内主要设备（包括座椅、厨房、盥洗室等）提供支持，为旅客及乘务员提供活动平台，主要承受载荷是客舱内设备及旅客的惯性载荷，同时地板横梁在增压载荷时为机身壁板提供支撑，地板横梁通过接头与框相连，使其上部和下部成为一个整体，平衡机身增压时在横梁接头处产生的侧向应力，同时将机身分为上下两个舱[1]。典型机身客舱地板截面如图1所示。

本文介绍了典型的客舱地板结构方案以及飞机地板的传力分析，并综合比较了国内外民机客舱地板的典型结构，能够对国内民用飞机客舱地板的研制提供支持和借鉴。

一、典型民机客舱地板结构

客舱地板一般由横梁、纵梁（含滑轨）、立柱和面板组成。横梁两端一般固定于机身框，纵梁搭接在横梁上（根据总体布置，部分纵梁为座椅滑轨），面板安装在纵、横梁组成的支撑结构上，立柱在竖直方向连接横梁和框，为横梁提供竖直方向的支持。图2为地板典型结构示意图。

（一）地板横梁

地板横梁主要承受剪力及其引起的弯矩，常用地板横截面有“工”、“J”、“C”形等，在参数一致的条件下，惯性矩依次递减，因此截面建议优先选“工”形;在相同截面积的条件下，横梁高度越高，抗弯能力越強，即承载能力一定条件下，横梁高度越大，面积越小，重量越轻，故在不超出总体要求的前提下，地板横梁应尽量高。地板横梁立柱位置示意如图3。

（二）座椅滑轨

座椅滑轨用于安装旅客座椅，一般两根滑轨为一组，同组滑轨之间的距离需考虑旅客座椅的要求。滑轨上端凸缘处有凹槽，并制出孔用于座椅的安装。图4为国内外不同机型的座椅滑轨截面示意图。

（三）地板面板

地板面板选材为：碳纤维和玻璃布面板、芳纶蜂窝芯夹层结构板材。主要考虑的是强度、刚度、重量和耐腐蚀性能。地板面板应具有维护性要求，同时地板作为航线可更换单元（LRU，Line Replaceable Unit）部件，具备单面拆卸要求，尺寸大小分块足以让一个人就可以搬走。面板考虑了零件制造（镶嵌件制孔公差、螺栓与镶嵌件内孔间隙配合、弹簧夹螺母凸台公差）和地板安装的极限偏差以保证面板完全互换。

二、载荷传递

对于客舱地板的纵向载荷传递有两条路径：（1）通过座椅滑轨轴向传递;（2）通过面板剪切传递至边梁，再由斜拉杆或剪切板传递至机身长桁;对于客舱地板的垂向载荷的传递：座椅带来的垂向载荷经由滑轨直接传递给地板横梁，由地板弯曲承受，横梁将部分垂向载荷由立柱传递给下半框，同时横梁两端与框的连接将剩余垂向载荷传递给侧边框，同时对框产生弯矩;对于客舱地板的侧向载荷的传递：座椅带来的侧向载荷主要由滑轨传至地板横梁，由地板横梁传递给侧边框。

三、结论

客舱地板的设计除考虑传统商载以外，应结合机身外形特点，选取合理的布置位置和布置形式，从而对自身变形和机身维形起到帮助的作用。客舱地板设计应选用适合受力形式的材料设计理念，分析材料性能并进行结构优化，最终达到减重的目的。了解和熟悉民机客舱地板结构的特点及其适用性，采用成熟有经验的设计方案，能够降低设计成本和风险。本文的研究能够对国内民用飞机客舱地板的设计具有借鉴意义。