一种支线货机超窄体机舱的货物装载系统的制作方法

本实用新型涉及货物运输技术领域，具体是指一种支线货机超窄体机舱的货物装载系统，更具体地，是一种用于物流高效运输的支线级货运飞机的装载技术。

背景技术：

随着世界范围内电子商务和物流行业的快速发展，在规模体量逐步扩大的同时，物流服务已经从单一化的“货物送”需求发展到今天多元化的“分类送、及时送、品质送”需求，这对航空物流而言就提出了多级空运的要求。2018年，京东发布了全球首个聚焦物流领域无人机产业发展的年度报告《世界物流无人机产业发展年度报告》。该报告系统梳理了世界各国物流无人机产业发展的技术水平、政策环境、市场需求等核心要素，尤其对亚马逊、ups、google等世界主要物流无人机企业的最新发展战略进行了重点分析，同时结合我国物流产业的发展需求，首次提出了未来“干线-支线-末端”三级智能航空物流体系。

由于该多级空运物流体系概念刚刚提出，目前“干线”、“支线”、“末端”各级航空物流体系还没有标准化的定义。根据现有民航体系标准，干线级货运飞机即为当前民航运输系统的宽体和窄体货机，其航程一般在几百公里至上千公里，单次载货量在几十吨至上百吨。末端级货运飞行器即为当前载货用多旋翼无人机，其航程一般在30公里以内，单次载货量在30公斤以内。而支线级货运飞机其输送距离和载货量介于“干线”与“末端”航空物流体系之间，可根据具体货运需求进行不同型号机型的研发，适用于省域区间内物流枢纽节点向物流中心节点的航空物流运输，其航程一般在100-500公里，单次载货量在1-5吨上下。

目前支线级货机属于三级航空物流体系中的空白区间，全球范围内尚处于起步阶段，随着中国航空物流市场的旺盛需求，以及产业的逐步细化，我国在该领域的研究发展较快。2017年10月，由中科院工程热物理研究所和朗星无人机公司作为总体单位，联合航空工业618所、中电54所、航天773所、西工大等单位研发的支线级货运无人机at200完成首飞。该机有效载荷达1.5吨，全长11.84米、翼展12.80米、高4.04米，货舱容积10立方米。该款无人机可高效完成点对点的货运支线运输服务，是全球首款吨位级支线级货运无人机。

目前，正在研发中的支线级货运无人机主要是进行了空机的飞行性能试飞，还未进行货物装载条件下的飞行试验，该系列无人机仍需进行不同货物装载量、多元复杂飞行环境、不同起降条件等一系列飞行试验后才能达到试航认证标准，真正服务于我国航空物流行业。而对于已有支线级有人机而言，其主要用于载人、勘测、航拍、农林植保等领域，极少涉及货物装载过程，即使有货物装载过程，由于其货物载重量较少，仍采用人工装载方式。所以，无论是对于正在研发中的支线级货运无人机，还是已经较成熟的支线级有人机，目前还都没有应用于物流行业较为成熟的货物高效装载方案。

随着航空物流需求的多元化发展，“干线-支线-末端”三级智能航空物流体系的逐步完善，相对空白的“支线”航空物流运输会逐渐成为技术和市场研究的热点。而货物装载的效率问题必然成为影响支线货机发展的核心技术指标之一，该指标的提升不仅能够提高支线货机在机场工作区间内航空物流体系的运行效率，同时能够提高机场的货运专业能力。目前，民用领域应用于物流行业的工业级支线货运飞机技术尚处于研发起步阶段，其配套的货物高效装载技术更是处于萌芽阶段，亟待创新性技术的快速研发。

对于现有干线级货机而言，其机舱结构均为宽体和窄体结构，在货物装载过程中均采用航空集装器(unitloaddevice，简称uld)完成货物的高效装载，技术较为成熟。但支线级货机机舱结构要小很多，属于超窄体机舱结构，其装载过程中重心变化规律与干线级货机有着明显的区别。而为了保证支线货机货物装载过程中的高效性、安全性、可操作性，需要结合支线货机的机身结构，同时考虑货物装载过程中重量加载与飞机重心动态变化的实际，提出适用于支线货机超窄体机舱的货物装载单元装置，以及相应的货物高效装载方法。

但是，现有技术中并未见能够解决上述问题的技术报道。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种支线货机超窄体机舱的货物装载系统，包括支线货机，所述支线货机前端设有驾驶舱，所述支线货机后部设有尾翼，所述支线货机外部设有机翼，所述支线货机机身上设有舱门，所述支线货机内部设有超窄体机舱，所述机舱内设有前置装载区和后置装载区，所述支线货机在水平状态下的重心位于后置装载区内；

所述舱门包括前舱门和后舱门，其中，所述前舱门设于前置装载区的前半部，所述后舱门设于后置装载区的后半部；

所述前置装载区前部设有前框板，所述后置装载区后部设有后框板，所述支线货机的重心与前框板之间设有预定距离。

进一步地，所述前舱门与后舱门的高度均与支线货机的机舱高度相等，所述前舱门的宽度为前置装载区宽度的1/2，所述后舱门的宽度为后置装载区宽度的1/2。

进一步地，所述前置装载区包括两个大小相等的前置装载区一和前置装载区二，所述后置装载区包括两个大小相等的后置装载区一和后置装载区二，且所述前置装载区一、前置装载区二、后置装载区一以及后置装载区二按照从前至后的顺序依次设置。

进一步地，所述前舱门位于前置装载区一对应的机身上，所述后舱门位于后置装载区二对应的机身上。

进一步地，所述机舱外在向上方向上延伸至支线货机的机身顶板，所述机舱外在向下方向上延伸至支线货机的机身底板；在所述机舱内且位于顶部位置设有机舱顶板，所述机舱内且位于底部位置设有机舱底板。

进一步地，所述机舱底板上设有货物传输系统以及地面锁死系统，用于集装单元二和集装单元三在机舱底板上的传动运输和固定锁死，以及用于集装单元一和集装单元四的固定锁死。

进一步地，所述传输系统包括固设在机舱底板上的若干滚轮，所述滚轮之间通过皮带连接，所述皮带通过一电机驱动；所述锁死系统包括若干卡钩，用于卡紧四个集装单元；所述集装单元上设有与卡钩相卡接的凹槽。

采用以上结构后，本实用新型具有如下优点：

(1)现有技术中还没有用于支线货机超窄体机舱舱门布置方案及货物高效装载方法，该实用新型特别适用于“干线-支线-末端”三级航空物流体系中“支线”物流运输体系，可大幅度提高支线货机的装载效率，提升机场的货运专业能力；

(2)该系统根据支线货机超窄体机舱整体结构，进行货物装载单元的“分组式”标准化设计，既保证了超窄体机舱装载空间的最大限度利用，同时也能够实现各类随机散装货物的集约式标准化装载；

(3)该技术方案根据超窄体机舱舱门结构尺寸和开启方式，以及机舱内部结构尺寸，将货物装载单元进行尺寸完全匹配的“成对式”设计，可实现装载单元的快速高效装载，同时也可最大程度利用超窄体机舱内部装载空间；

(4)该技术根据支线货机机翼布置方式和重心平衡范围，将超窄体机舱内的货物装载区设计成前置装载区和后置装载区两大部分，同时匹配设计各装载单元的结构和配重要求，各装载单元严格进行配重和顺序装载，可保证支线货机配载前、配载中、配载后全过程的飞机重心均在平衡范围内，确保支线货机货物装载的全过程安全可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例支线货机中机舱内部的装载区划分示意图；

图2是本实用新型实施例关于配重关系的原理说明图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

结合附图1-2，本实用新型将支线货机货物装载区域“划分”成前置装载区和后置装载区，同时再将每个装载区进一步分配成两个装载单元，整个装载过程由4个不同装载单元进行逐步装载，即可保证支线货机货物的快速高效装载，同时又可保证支线货机配载前、配载中、配载后整个全过程的飞机重心平衡，确保安全配载。

为了实现对于超窄体支线货机机舱中货物的顺利装载，本实用新型采用以下装载方法，从而在最大程度上利用机舱的内部空间同时，还能实现在装载前、装载中以及装载后支线货机不会失衡的目的。具体装载步骤如下：

s1、将待装载的货物分成四个集装单元，分别为集装单元一、集装单元二、集装单元三以及集装单元四，且四个集装单元呈固定配重关系；

s2、将支线货机的机舱分成四个装载区，分别为前置装载区一、前置装载区二、后置装载区一以及后置装载区二，且四个装载区按照从前至后的顺序依次设置，支线货机的重心平衡范围位于前置装载区二和后置装载区一之间；

s3、先将集装单元二放置到前置装载区二位置，接着将集装单元一放置到前置装载区一位置，然后将集装单元三放置到后置装载区一位置，最后将集装单元四放置到后置装载区二位置，即完成整个装载过程。

其中：

在步骤s2中，前置装载区一和前置装载区二的大小相等，后置装载区一和后置装载区二的大小相等。

前置装载区一和前置装载区二均位于支线货机在空载状态下重心位置的一侧，后置装载区一和后置装载区二位于支线货机在空载状态下重心的另一侧，且后置装载区一穿过重心。

在本实用新型中，为了达到飞机不会失衡的目的，将货物按照固定配重的关系分成集装单元一、集装单元二、集装单元三以及集装单元四，具体为：

结合附图2，根据货机配载平衡原理，假设集装单元一至集装单元四到支线货机的原有重心的距离分别为s1、s2、s3以及s4，并且，四个集装单元的重量分别为m1、m2、m3以及m4，支线货机的自身重量为n，当将四个集装单元分别装设到不同的装载区之后会使得支线货机的重心发生偏移，假设偏移后支线货机的重心位置分别为l1’、l2’、l3’以及l4’，则可以得出配重关系为：

m1*(s1-l1’)+m2*(s2-l1’)＝m3*(s3+l1’)+m4*(s4+l1’)+n*l1’或是m1*(s1+l2’)+m2*(s2+l2’)+n*l2’＝m3*(s3-l2’)+m4*(s4-l2’)，且l1’≤l-l1，l2’≤l2-l，其中，l为飞机自身重心点位置。

在上述基础上，为了解决现有技术中向支线货机上装载货物的过程中的不稳定问题，本实用新型提出了固定的装载顺序，即按照前置装载区二-前置装载区一-后置装载区一-后置装载区二的顺序装设，从而即能够解决装载过程中支线货机发生失衡的问题。

本实用新型还提供了通过上述方法实现的高效装载货物的系统，该系统是对现有支线货机的改进，从而配合本实用新型提供的方法完成装载过程，并最终顺利运输。

本实用新型提供的系统包括支线货机，支线货机前端设有驾驶舱，支线货机后部设有尾翼，支线货机外部设有机翼1，支线货机机身上设有舱门，支线货机内部设有超窄体机舱2，机舱2内设有前置装载区3和后置装载区4，支线货机在水平状态下的重心位于后置装载区4内；

舱门包括前舱门5和后舱门6，其中，前舱门5设于前置装载区3的前半部，后舱门6设于后置装载区4的后半部；

前置装载区3前部设有前框板7，后置装载区4后部设有后框板8，支线货机的重心11与前框板7之间设有预定距离l。

本实用新型是针对支线货机具有的超窄体机舱2改进设计的，从整体上说，本实用新型采用了将机舱2进行分隔并形成若干个装载区间的方式，具体为前置装载区3以及后置装载区4，其中支线货机的重心平衡范围位于前置装载区3和后置装载区4之间。再者，本实用新型还在现有技术的基础上添加了前舱门5以及后舱门6，前舱门5位于前置装载区3的前半部分，后舱门6位于后置装载区4的后半部分。在达到上述设计的基础上，本系统配合本实用新型提供的方法即能达到平衡装载，保证支线货机的平衡。

前舱门5与后舱门6的高度与支线货机的机舱2高度相等，前舱门5的宽度为前置装载区3宽度的1/2，后舱门6的宽度为后置装载区4宽度的1/2。

前置装载区3包括两个大小相等的前置装载区一3-1和前置装载区二3-2，后置装载区4包括两个大小相等的后置装载区一4-1和后置装载区二4-2。

其中，前置装载区一3-1以及前置装载区二3-2在水平方向上并列设置，后置装载区一4-1以及后置装载区二4-2在水平方向上并列设置。

前舱门5位于前置装载区一3-1对应的机身上，后舱门6位于后置装载区二4-2对应的机身上。

机舱2在向上方向上延伸至支线货机的机身顶板9，机舱2在向下方向上延伸至支线货机的机身底板10；机舱2装载空间的顶部设有机舱顶板2-1，机舱2装载空间的底部设有机舱底板2-2。

机舱底板2-2上设有货物传输系统以及地面锁死系统，用于集装单元二和集装单元三在机舱底板2-2上的传动运输和固定锁死，以及用于集装单元一和集装单元四的固定锁死。

传输系统包括设于机舱底板2-2上的若干滚轮，滚轮之间通过皮带连接，皮带通过一电机驱动；锁死系统包括若干卡钩，用于卡紧四个集装单元；集装单元上设有与卡钩相互卡接的凹槽。

通过将现有货机上广泛被使用的机舱内货物传输系统以及地面锁死系统应用到本实用新型提供超窄体支线货机上，实现了在将四个集装单元运送到机舱2内之后，通过货物运输系统来将集装单元运输到指定位置，而后通过地面锁死系统来将集装单元进行固定，从而完成了整个运输过程。具体操作过程为：先通过叉车等机器将货物运输到机舱2内部，而后，启动机舱2内部电机，带动皮带转动，从而带动位于皮带上的集装单元运动，并移动到指定装载区，最后通过卡钩将集装单元分别进行固定，防止在运输过程中发生较大程度的位移。

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