DE102005003296B4 - Hull rear section of an airplane - Google Patents

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    • B64C1/061—Frames

Abstract

Zur Anbindung des Höhen- und Seitenleitwerkes angepasste als lasttragende Struktur ausgebildete, im Wesentlichen tonnenförmige Rumpfhecksektion eines Flugzeugs mit in Querebenen verlaufenden Spanten, in Längsrichtung verlaufenden Stringern und einer Außenbeplankung und mit einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Queröffnung für die Hindurchführung des Höhenleitwerks, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) Die Rumpfhecksektion (2) besteht aus einem in Flugrichtung (F) vorderen Seitenleitwerksabschnitt (SA) und einem hinteren Höhenleitwerksabschnitt (HA), die steif miteinander verbunden sind;
b) Der Seitenleitwerksabschnitt (SA) umfasst Endspante (20, 40) mit jeweils in der Spantebene aussteifendem Tragwerk aus Versteifungsstreben (Horizontalstreben HS, Vertikalstreben VS, Diagonalstreben DS), die quasi-orthogonal zueinander ausgerichtet sind;
c) Knotenpunkte (KN, ZKN), der Versteifungsstreben (HS, VS, DS) eines Endspantes (20) sind mit Knotenpunkten (KN) des anderen Endspantes (40) über zur Flugrichtung (F) geneigte Raumstreben (RS) verbunden.Adapted for connection to the vertical stabilizer and vertical stabilizer, designed as a load-bearing structure, substantially barrel-shaped fuselage tail section of an aircraft with transverse planes in spars, longitudinally extending stringers and a Außenbeplankung and with a substantially horizontally extending transverse opening for the passage of the tailplane, characterized by the following features :
a) The fuselage tail section (2) consists of an in the direction of flight (F) front rudder section (SA) and a rear horizontal tail section (HA), which are rigidly connected to each other;
b) The vertical stabilizer section (SA) comprises end ribs (20, 40) with stiffening struts (horizontal struts HS, vertical struts VS, diagonal struts DS) that stiffen each other in the plane of the ribs, which are oriented quasi-orthogonal to one another;
c) Nodes (CN, ZKN), the stiffening struts (HS, VS, DS) of Endspantes (20) are connected to nodes (CN) of the other Endspantes (40) over the flight direction (F) inclined space struts (RS).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zur Anbindung des Höhen- und Seitenleitwerkes angepasste als lasttragende Struktur ausgebildete, im Wesentlichen tonnenförmige Rumpfhecksektion eines Flugzeugs mit in Querebenen verlaufenden Spanten, in Längsrichtung verlaufenden Stringern und einer Außenbeplankung und mit einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Queröffnung für die Hindurchführung des Höhenleitwerks.The The invention relates to a connection for the height and Vertical tail adapted as a load-bearing structure, essentially barrel-shaped Fuselage rear section of an aircraft with transverse planes Frames, in longitudinal direction extending stringers and a Außenbeplankung and with a substantially horizontally extending transverse opening for the passage of the Tailplane.

Die Rumpfhecksektion eines Flugzeugs, insbesondere eines Transportflugzeugs, an welcher Höhen- und Seitenleitwerk angeschlossen sind, erfordert wegen der Einleitung großer Leitwerkskräfte hohe Tragfähigkeit. Konventionelle Gestaltungen der Struktur solcher Rumpfhecksektionen orientieren sich an der traditionellen Stringer-Spant-Außenhaut-Bauweise mit lokaler Lasteinleitung der Leitwerkskräfte. Diese lokalen Lasteintragungen führen zu erheblichen lokalen Spannungserhöhungen, insbesondere am Rumpfausschnitt des Höhenleitwerks und bedingen dadurch erhebliche Materialstärken und dadurch wiederum erhebliches Mehrgewicht. Ein zu schweres Rumpfheck hat darüber hinaus noch den Nachteil einer Verlagerung des Schwerpunktes des Flugzeugs nach hinten. Dadurch verschlechtert sich die statische Stabilität des Flugzeugs. Die erforderliche Kompensation wäre eine Verschiebung der Tragflächen (= des Auftriebspunktes) nach hinten, was wiederum eine Verkleinerung des „aerodynamischen Hebels" zu den Leitwerken zur Folge hat. Durch diese Verkleinerung des Hebels würden größere Leitwerksflächen gebraucht um die Manövrierbarkeit des Flugzeugs beizubehalten, womit sich als Konsequenz wieder eine Erhöhung der Leitwerkskräfte und damit eine Verstärkung und Erhöhung des Gewichts der Struktur der Rumpfsektion ergäbe.The Hull rear section of an aircraft, in particular a transport aircraft, at which altitude and vertical tail are required because of the introduction greater Steering forces high Load capacity. Conventional designs of the structure of such hull rear sections are based on the traditional Stringer-Span outer skin construction with local load transfer of the tail unit. These local load entries lead to significant local voltage increases, especially on the fuselage section of the tailplane and thereby condition considerable material thicknesses and This in turn considerable additional weight. Too heavy a hatchback has about it addition, the disadvantage of a shift of the center of gravity of Plane to the rear. This degrades the static stability of the plane. The required compensation would be a displacement of the wings (= the buoyancy point) to the rear, which in turn is a reduction of the "aerodynamic Levers "to the tail units entails. This reduction in size of the lever would require larger tail surfaces about maneuverability of the aircraft, bringing a consequence as a consequence increase the tail unit and thus a reinforcement and increase the weight of the structure of the fuselage section.

Die WO 2004/089727 A1 beschreibt eine Sicherheitszelle, u.a. geeignet für Flugzeuge. Sie besteht aus einem zumindest aus drei geschlossenen, einander durchdringenden, biegesteif ausgeführten Rahmenebenen aufgebauten Rahmen. Die drei Rahmenebenen sind kraftschlüssig miteinander verbunden und bilden drei einander schneidende Ebenen. Mindestens eine der Rahmenebenen ist horizontal angeordnet und als lasttragende Ebene ausgebildet. In mindestens einer der Rahmenebenen ist ein als Kraftträger ausgeführter Druckring bzw. -ellipse biegesteif und kraftschlüssig angeordnet. Alternativ können zwei einander durchdringende, miteinander kraftschlüssig verbundene und einen vorzugsweise rechten Winkel einschließende Streben vorgesehen sein.The WO 2004/089727 A1 describes a security cell, i.a. suitable for airplanes. It consists of at least three closed, one another penetrating, rigidly executed frame levels built Frame. The three frame levels are positively connected with each other and form three intersecting planes. At least one of Frame levels are arranged horizontally and as a load-bearing level educated. In at least one of the frame planes is a pressure ring designed as a force carrier or ellipse arranged rigid and non-positive. alternative can two interpenetrating, mutually connected and a preferably right angle enclosing struts may be provided.

Für den Anschluss eines Seitenleitwerks an einen Flugzeugrumpf ist in der DE 197 19 915 A1 eine Bolzenverbindung offenbart, die durch einen Exzenterbolzen mit einer Exzenterbuchse hergestellt wird. For connecting a rudder to a fuselage is in the DE 197 19 915 A1 discloses a bolt connection which is made by an eccentric with an eccentric bushing.

Die DE 44 04 810 A1 beschreibt ein Rumpfheck für ein Verkehrsflugzeug, wobei das Höhenleitwerk und das Seitenleitwerk am Rumpfheck angeschlossen sind. Das Höhenleitwerk durchdringt das Rumpfheck im Bereich zweier Spante, die das Seitenleitwerk tragen.The DE 44 04 810 A1 describes a fuselage tail for a commercial aircraft, the tailplane and the rudder are connected to the fuselage tail. The horizontal stabilizer penetrates the fuselage tail in the area of two ribs that carry the vertical stabilizer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die Rumpfhecksektion eines Flugzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, dass eine möglichst gleichmäßige Verteilung der von den Leitwerken eingeleiteten Kräfte über die gesamte Struktur erfolgt und somit Spannungsspitzen vermieden und dementsprechend Baugewicht für die Strukturelemente und die Gesamtstruktur eingespart werden kann.task Therefore, it is the fuselage rear section of the present invention of an aircraft according to the preamble of patent claim 1 in such a way that one possible even distribution the forces introduced by the tail units over the entire structure takes place and thus spikes avoided and accordingly construction weight for the Structural elements and the overall structure can be saved.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Rumpfhecksektion eines Flugzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 die folgenden Merkmale aufweist:

  • a) Die Rumpfhecksektion besteht aus einem in Flugrichtung vorderen Seitenleitwerksabschnitt (SA) und einem hinteren Höhenleitwerksabschnitt (HA), die steif miteinander verbunden sind;
  • b) Der Seitenleitwerksabschnitt (SA) umfasst Endspante mit jeweils in der Spantebene aussteifendem Tragwerk aus Versteifungsstreben (Horizontalstreben HS, Vertikalstreben VS, Diagonalstreben DS), die quasi-orthogonal zueinander ausgerichtet sind;
  • c) Knotenpunkte, der Versteifungsstreben eines Endspantes sind mit Knotenpunkten des anderen Endspantes über zur Flugrichtung geneigte Raumstreben (RS) verbunden.
According to the invention this object is achieved in that the fuselage tail section of an aircraft according to the preamble of claim 1 has the following features:
  • a) The fuselage tail section consists of an in the direction of flight front rudder section (SA) and a rear horizontal tail section (HA), which are rigidly connected to each other;
  • b) The rudder section (SA) comprises Endspante each stiffening in the plane of the support structure of stiffening struts (horizontal struts HS, vertical struts VS, diagonal struts DS), which are aligned quasi-orthogonal to each other;
  • c) Nodes, the stiffening struts of Endspantes are connected to nodes of the other Endspantes about inclined to the direction of space (RS).

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung der lasttragenden Struktur besteht in der Verteilung der eingeleiteten Hauptlasten entlang optimaler, innerer Lastpfade, die durch die entsprechende Gestaltung der inneren Struktur der Rumpfhecksektion realisiert werden. Die hier in den Vordergrund gestellte Gestaltung des Seitenleitwerksabschnittes SA mit den aussteifenden Tragwerken und der Verbindung der Endspante durch Raumstreben ergibt eine homogene Last- bzw. Spannungsverteilung. Dabei führt der näherungsweise orthogonal gestaltete Lastpfadverlauf zu den Lastknoten zu einem Maximum an Steifigkeit bei minimalem Materialeinsatz.Of the substantial advantage of the inventive design of the load-bearing Structure consists in the distribution of the introduced main loads along optimal, internal load paths through the corresponding Design of the inner structure of the fuselage tail section realized become. The here in the foreground design of the rudder section SA with the stiffening structures and the connection of the end frame by space struts results in a homogeneous load or stress distribution. It leads the approximate orthogonal designed load path to the load nodes to a maximum in rigidity with minimal use of materials.

Durch die Erfindung werden die Lasten entlang gewichtsoptimaler, innerer Lastpfade aufgenommen und verteilt, um so ein minimales Strukturgewicht zu erreichen. Die inneren Lasten, die sich dadurch ergeben, dass die äußeren durch die Leitwerksanschlüsse eingeleiteten Lasten durch die innere Konstruktion aufgenommen und umgeleitet werden, werden durch die erfindungsgemäße konstruktive Gestaltung der Innenstruktur minimiert, wodurch Spannungsspitzen vermieden werden. Dementsprechend wird hierdurch Baugewicht für die Strukturelemente und die Gesamtstruktur eingespart.The invention accommodates the loads along weight-optimized internal load paths and distributed to achieve a minimum structural weight. The internal loads which result from the fact that the outer loads introduced by the tail connections are absorbed and diverted by the inner construction are minimized by the structural design according to the invention of the inner structure, whereby stress peaks are avoided. Accordingly, this saves construction weight for the structural elements and the overall structure.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Rumpfhecksektion, welche insbesondere orthogonale Lastpfade erreicht, besteht darin, dass die Endspante des Seitenleitwerksabschnittes SA in ihrem oberen Bereich jeweils eine durch obere Versteifungsstreben gebildete V-förmige Kontur aufweisen, wobei die Enden der V-Schenkel mit weiteren Versteifungsstreben ein Paar von oberen Lastknoten ausbilden, in denen die Seitenleitwerksbeschläge befestigt sind. Dies ist effektiv, da im Spantanschlussbereich hauptsächlich eine Schubbelastung vorliegt.A particularly advantageous embodiment of a fuselage tail section according to the invention, which achieves in particular orthogonal load paths, is that the end rib of the vertical stabilizer section SA in its upper Each area formed by an upper stiffening struts V-shaped contour having the ends of the V-legs with further stiffening struts forming a pair of upper load nodes in which the rudder fittings are attached are. This is effective because in the bulkhead area mainly a Shear load is present.

Demselben Ziel der Erreichung orthogonaler Lastpfade dient eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, die darin besteht, dass im vorderen Endspant des Seitenleitwerksabschnittes SA die weiteren von den oberen Lastknoten ausgehenden Versteifungsstreben Vertikalstreben sind, die sich über Knotenpunkte in der Spantebene V-förmig nach unten verlängern und im wesentlichen im Zentrum der Spantebene in einem Zentralknoten münden.the same The goal of achieving orthogonal load paths is a further advantageous Embodiment of the invention, which consists in that in the front Endspant the rudder section SA, the other of the upper load node outgoing stiffening struts vertical struts are over Extend the nodes in the rib plane V-shaped downwards and essentially in the center of the chip plane in a central node lead.

Die erfindungsgemäße Ausbildung einer Rumpfhecksektion mit weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen wird anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, beschrieben.The inventive training a fuselage tail section with further advantageous embodiments is based on embodiments that are shown in the drawings.

In den Zeichnungen zeigen:In show the drawings:

1 ein Transportflugzeug mit einer Rumpfhecksektion, an der Höhen- und Seitenleitwerk angeschlossen sind, 1 a transport aircraft with a fuselage tail section to which the vertical and vertical stabilizers are connected,

2 eine vergrößerte Darstellung der Rumpfhecksektion aus 1, wobei für die Leitwerke nur der tragende Seitenleitwerkskasten 90 und der tragende Höhenleitwerkskasten 70 gezeigt sind, 2 an enlarged view of the fuselage tail section 1 , wherein for the tail only the bearing vertical tail box 90 and the carrying tailplane box 70 are shown

3 einen schematischen Mittellängsschnitt durch die Rumpfhecksektion nach 2 mit der Aufteilung in einen Seitenleitwerksabschnitt SA und einen Höhenleitwerksabschnitt HA, 3 a schematic central longitudinal section through the fuselage rear section after 2 with the division into a vertical stabilizer section SA and a horizontal stabilizer section HA,

4 in der linken Teilfigur eine schematische Draufsicht und in der rechten Teilfigur einen schematischen Mittellängsschnitt durch den Seitenleitwerksabschnitt SA, 4 in the left part of the figure, a schematic plan view and in the right part of the figure a schematic central longitudinal section through the rudder section SA,

5 ein Schrägbild der Struktur des Seitenleitwerksabschnittes entsprechend 4, 5 an oblique view of the structure of the vertical stabilizer section accordingly 4 .

6 die Draufsicht entgegen der Flugrichtung F auf den vorderen Endspant des Seitenleitwerksabschnittes SA, 6 the plan view against the direction of flight F on the front Endspant the rudder section SA,

7 eine vergrößerte Darstellung eines oberen Ausschnittes der Ansicht nach 6 und 7 an enlarged view of an upper section of the view 6 and

8 eine Draufsicht entgegen der Flugrichtung F auf den hinteren Endspant des Seitenleitwerksabschnittes SA. 8th a plan view opposite to the direction of flight F on the rear Endspant the rudder section SA.

Das in 1 im Schrägbild dargestellte Transportflugzeug 1 weist zur Anbindung des Höhenleitwerks 7 und des Seitenleitwerks 9 eine dafür erfindungsgemäß gestaltete Rumpfhecksektion 2 auf.This in 1 in oblique view transport plane 1 points to the connection of the tailplane 7 and the vertical tail 9 a designed according to the invention Hull rear section 2 on.

In 2 ist die Rumpfhecksektion 2 im Schrägbild in Außenansicht dargestellt, wobei eine Außenbeplankung mit 8 bezeichnet ist, welche den Seitenleitwerksabschnitt SA und den Höhenleitwerksabschnitt HA umfasst. Vom Seitenleitwerk 9 ist nur der tragende Seitenleitwerkskasten 90 gezeigt, der an Anschlussbeschlägen 21, 41 befestigt ist. Auch vom Höhenleitwerk 7 ist nur der tragende Höhenleitwerkskasten 70 gezeigt, dessen Schwenkachse 76 strichpunktiert angedeutet ist. Die Blickrichtung in 2 in das innere der Rumpfhecksektion 2 entgegen der Flugrichtung F zeigt auch den vorderen Endspant 20 des Seitenleitwerksabschnittes SA und dessen hinteren Endspant 40 sowie nicht näher bezeichnete, dazwischen angeordnete Spante.In 2 is the fuselage tail section 2 shown in an oblique view in an outer view, with an outer panel with 8th is designated, which comprises the rudder section SA and the tailplane section HA. From the vertical tail 9 is only the bearing vertical tail box 90 shown at the connection fittings 21 . 41 is attached. Also from the elevator 7 is only the carrying tailplane box 70 shown, the pivot axis 76 indicated by dash-dotted lines. The line of sight in 2 into the inner of the fuselage tail section 2 opposite to the direction of flight F also shows the front Endspant 20 the rudder section SA and the rear Endspant 40 as well as unspecified, arranged therebetween rib.

Die in 3 dargestellte Mittellängsansicht der Rumpfhecksektion 2 zeigt deren Aufteilung in den vorderen Seitenleitwerksabschnitt SA und den hinteren Höhenleitwerksabschnitt HA, die beide miteinander steif verbunden sind. Der Seitenleitwerksabschnitt SA umfasst einen vorderen Endspant 20 und einen hinteren Endspant 40. Die beiden Endspante sind über Raumstreben RS und ein Stützelement 30 steif miteinander verbun den. Im oberen Bereich der Endspante 20, 40 sind Seitenleitwerksbeschläge 21, 41 befestigt. Weitere Einzelheiten zur Gestaltung des Seitenleitwerksabschnitts ergeben sich aus den 4 bis 8.In the 3 illustrated central longitudinal view of the fuselage rear section 2 shows their division into the front vertical stabilizer section SA and the rear horizontal stabilizer section HA, which are both rigidly connected to each other. The rudder section SA comprises a front end bulkhead 20 and a rear end bulkhead 40 , The two Endspante are about space struts RS and a support element 30 rigidly connected to each other. In the upper area of the end frame 20 . 40 are vertical stabilizer fittings 21 . 41 attached. Further details on the design of the vertical stabilizer section result from the 4 to 8th ,

In der nebeneinander gezeigten Draufsicht und Seitenansicht des Seitenleitwerksabschnittes SA in der 4 ist die Anordnung der Raumstreben RS zur steifen Verbindung von vorderem Endspant 20 und hinterem Endspant 40 gezeigt. Die Raumstreben RS sind in unterschiedlicher Höhe und symmetrisch zur vertikalen Mittellängsebene der Rumpfhecksektion 2 angeordnet, wobei in 4 die oberen Raumstreben mit RSo und die unteren Raumstreben mit RSu bezeichnet sind. Die Neigung der Raumstreben RS gegen die vertikale Mittellängsebene der Rumpfhecksektion 2 soll dabei nicht mehr als 60° betragen, damit das Verhältnis der in Längsrichtung zwischen den Endspanten 20, 40 übertragbaren Kraftkomponenten zur Gesamtkraft günstig bleibt.In the side-by-side plan view and side view of the rudder section SA in the 4 is the arrangement of the space braces RS to the rigid connection of front Endspant 20 and rear end bulkhead 40 shown. The space struts RS are at different heights and symmetrical to the vertical center longitudinal plane of the fuselage tail section 2 arranged, in 4 the upper room strive for RSo and the lower spacers for RSu. The inclination of the space struts RS against the vertical center longitudinal plane of the fuselage tail section 2 should not be more than 60 °, so that the ratio of longitudinally between the Endspanten 20 . 40 transferable force components to overall power remains favorable.

In dem in 5 gezeigten Schrägbild der Struktur des Seitenleitwerksabschnittes SA sind die Anschlusspunkte der oberen Raumstreben RSo und der unteren Raumstreben RSu an Lastknoten sowohl des Tragwerks des vorderen Endspantes 20 als auch an Lastknoten des hinteren Endspantes 40 erkennbar. Die an der Verteilung und Weiterleitung der auftretenden Kräfte beteiligte, an der inneren Tragstruktur befestigte Außenbeplankung 8 (2) ist auch in dieser Darstellung weggelassen. Das Tragwerk des vorderen Endspantes 20 ist in der Ansicht gemäß 6 dargestellt. Der Endspant 20 weist in seinem oberen Bereich durch obere Versteifungsstreben 23r und 23l, die im wesentlichen orthogonal zueinander gerichtet sind und sich in einem Lastknoten treffen, V-förmige Kontur auf, wobei die oberen Enden der V-Schenkel mit weiteren im wesentlichen vertikal ausgerichteten Versteifungsstreben 25r, 25l obere Lastknoten 24 ausbilden, in denen die Seitenleitwerksbeschläge 21r, 21l befestigt sind. Die Weiterführung der Vertikalstreben 25 nach unten erfolgt derart, dass quasi orthogonale Lastpfade entstehen und endet in einem Zentralknoten ZKN, von dem aus weitere Diagonalstreben, wiederum quasi orthogonal zu den Seiten des Endspantes geführt sind.In the in 5 shown oblique image of the structure of the rudder section SA are the connection points of the upper space struts RSo and the lower space struts RSu to load nodes both of the structure of the front Endspantes 20 as well as load nodes of the rear Endspantes 40 recognizable. The participating in the distribution and forwarding of the forces involved, attached to the inner support structure exterior planking 8th ( 2 ) is also omitted in this illustration. The structure of the front Endspantes 20 is in the view according to 6 shown. The end frame 20 has in its upper part by upper stiffening struts 23r and 23l , which are directed substantially orthogonal to each other and meet in a load node, V-shaped contour, wherein the upper ends of the V-legs with further substantially vertically oriented stiffening struts 25r . 25l upper load nodes 24 train in which the vertical stabilizer fittings 21r . 21l are attached. The continuation of the vertical struts 25 downwards takes place in such a way that quasi-orthogonal load paths arise and ends in a central node ZKN, from which further diagonal struts, again quasi-orthogonal to the sides of the end frame, are guided.

Zur vorteilhaften gleichmäßigen Einleitung der aus dem Seitenleitwerkskasten aufzunehmenden Stützkräfte in den Seitenleitwerksabschnitt der Rumpfhecksektion sind die Seitenleitwerksbeschläge 21 (6) nicht nur, wie an sich bekannt, mit vertikal nach unten stehenden Anschlussstegen versehen, sondern sie weisen auch schräg nach unten stehende, zur Befestigung an den oberen Versteifungsstreben 23 angepasste Winkelstummel 22 auf (V-förmiger Anschluss). Durch diese Ausgestaltung können die extrem hohen Kräfte aus dem Seitenleitwerksmoment besonders günstig in die Struktur des Seitenleitwerksabschnittes der Rumpfhecksektion eingeleitet werden.For the advantageous uniform introduction of the support forces to be absorbed from the rudder box into the rudder section of the fuselage tail section, the rudder fittings are 21 ( 6 ) not only, as known per se, provided with vertically downstanding connecting webs, but they also have obliquely downwardly standing, for attachment to the upper stiffening struts 23 adjusted angle stub 22 on (V-shaped connection). With this configuration, the extremely high forces from the rudder torque can be introduced particularly favorably into the structure of the rudder section of the fuselage tail section.

Aus der vergrößerten Darstellung des oberen Bereichs des Endspantes 20 mit dem Anschluss des Seitenleitwerkskastens 90 (7) ergibt sich eine weitere Funktion der Seitenleitwerksbeschläge 21, die darin besteht, dass an ihnen Queranschlussaugen 92 für die Befestigung von Querkraftlaschen 91 des Seitenleitwerkskastens 90 angeordnet sind. Mit den je weils anderen Enden sind die Querkraftlaschen 91 an einem Mittelsteg 95 des Seitenleitwerkskastens 90 befestigt.From the enlarged view of the upper area of Endspantes 20 with the connection of the rudder box 90 ( 7 ) results in a further function of the vertical stabilizer fittings 21 which consists in that they have lateral connection eyes 92 for the attachment of lateral force plates 91 the rudder box 90 are arranged. With each Weil's other ends are the transverse force tabs 91 on a central pier 95 the rudder box 90 attached.

Die in 8 gezeigte Ansicht des hinteren Endspantes 40 des Seitenleitwerksabschnittes SA der Rumpfhecksektion entspricht der Ansicht des vorderen Endspantes 20 gemäß 6. Der obere Bereich dieses hinteren Endspantes 40 ist in ähnlicher Weise wie der Endspant 20 gestaltet, d. h. es wird eine V-förmige Kontur durch Versteifungsstreben 43r, 43l ausgebildet. Auch die Seitenleitwerksbeschläge 41r, 41l sind in ähnlicher Weise ausgebildet wie die Seitenleitwerksbeschläge für den vorderen Endspant 20. Das aus Versteifungsstreben gebildete Tragwerk des Endspantes 40 unterscheidet sich dadurch vom Tragwerk des Endspantes 20, dass ein Zentralbereich ZB des Endspantes für die Durchführung von Betätigungselementen für das Höhenleitwerk 7 freizuhalten ist. Unter Beibehaltung des Prinzips der zumindest näherungsweise orthogonalen Lastpfade setzen sich die von den oberen Lastknoten 44 ausgehenden Vertikalstreben 45 nach unten bis zu Randknotenpunkten 48 fort, in denen Horizontalstreben HS und Diagonalstreben DS enden.In the 8th shown view of the rear Endspantes 40 of the rudder section SA of the fuselage rear section corresponds to the view of the front Endspantes 20 according to 6 , The upper part of this posterior Endspantes 40 is similar to the Endspant 20 designed, ie it is a V-shaped contour by stiffening struts 43r . 43l educated. Also the vertical stabilizer fittings 41r . 41l are designed in a similar manner as the vertical stabilizer fittings for the front Endspant 20 , The structure of the Endspantes formed from stiffening struts 40 differs thereby from the structure of the Endspantes 20 in that a central region ZB of the end frame for the implementation of actuators for the tailplane 7 is to be kept. Maintaining the principle of at least approximately orthogonal load paths, the set of the upper load node 44 outgoing vertical struts 45 down to edge nodes 48 in which horizontal struts HS and diagonal struts DS end.

Beide Endspante 20, 40 werden üblicherweise mit Schubwänden ausgesteift. Die Versteifungsstreben innerhalb des Spants sind jedoch dem orthogonalen Verlauf der Haupt-Lasttrajektorien des Seitenleitwerksmomentes so angepasst, dass die Schubbeanspruchung der Schubwände erheblich reduziert wird. Dadurch können die Schubwände teilweise entfallen bzw. mit geringeren Wandstärken ausgeführt werden.Both end frames 20 . 40 are usually stiffened with shear walls. However, the stiffening struts within the frame are adapted to the orthogonal course of the main load trajectories of the rudder torque so that the shear stress of the shear walls is significantly reduced. As a result, the shear walls can be partially eliminated or executed with smaller wall thicknesses.

Das für die Ausbildung der Struktur des Seitenleitwerksabschnittes geeignete Material ist im Regelfall Leichtmetall; hohe Gewichtseinsparung kann jedoch auch dadurch erzielt werden, dass für die hier vorgeschlagene Topologie der Struktur faserverstärkte Werkstoffe zur Anwendung kommen.The for the Forming the structure of the vertical stabilizer section suitable Material is usually light metal; high weight saving However, this can also be achieved by using the topology proposed here the structure fiber reinforced Materials are used.

Claims (14)

Zur Anbindung des Höhen- und Seitenleitwerkes angepasste als lasttragende Struktur ausgebildete, im Wesentlichen tonnenförmige Rumpfhecksektion eines Flugzeugs mit in Querebenen verlaufenden Spanten, in Längsrichtung verlaufenden Stringern und einer Außenbeplankung und mit einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Queröffnung für die Hindurchführung des Höhenleitwerks, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Die Rumpfhecksektion (2) besteht aus einem in Flugrichtung (F) vorderen Seitenleitwerksabschnitt (SA) und einem hinteren Höhenleitwerksabschnitt (HA), die steif miteinander verbunden sind; b) Der Seitenleitwerksabschnitt (SA) umfasst Endspante (20, 40) mit jeweils in der Spantebene aussteifendem Tragwerk aus Versteifungsstreben (Horizontalstreben HS, Vertikalstreben VS, Diagonalstreben DS), die quasi-orthogonal zueinander ausgerichtet sind; c) Knotenpunkte (KN, ZKN), der Versteifungsstreben (HS, VS, DS) eines Endspantes (20) sind mit Knotenpunkten (KN) des anderen Endspantes (40) über zur Flugrichtung (F) geneigte Raumstreben (RS) verbunden.Adapted for connection to the vertical stabilizer and vertical stabilizer, designed as a load-bearing structure, substantially barrel-shaped fuselage tail section of an aircraft with transverse planes in spars, longitudinally extending stringers and a Außenbeplankung and with a substantially horizontally extending transverse opening for the passage of the tailplane, characterized by the following features : a) The fuselage tail section ( 2 ) consists of an in the direction of flight (F) front rudder section (SA) and a rear horizontal tail section (HA), which are rigidly connected to each other; b) The vertical stabilizer section (SA) comprises end ribs ( 20 . 40 ) with stiffening struts stiffening each in the plane of the rib (horizontal struts HS, vertical struts VS, diagonal struts DS), which are oriented quasi-orthogonal to one another; c) nodal points (CN, ZKN), the stiffening struts (HS, VS, DS) of an end former ( 20 ) are connected to nodes (KN) of the other end frame ( 40 ) connected to the flight direction (F) inclined space struts (RS). Rumpfhecksektion eines Flugzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endspante (20, 40) des Seitenleitwerksabschnittes (SA) in ihrem oberen Bereich jeweils eine durch obere Versteifungsstreben (23r, l) gebildete V-förmige Kontur aufweisen, wobei die Enden der V-Schenkel mit weiteren Versteifungsstreben ein Paar von oberen Lastknoten (24, 44) ausbilden, in denen die Seitenleitwerksbeschläge (21r, 21l, 41r, 41l) befestigt sind.A fuselage tail section of an aircraft according to claim 1, characterized in that the end frame ( 20 . 40 ) of the rudder section (SA) in their upper region in each case one by upper stiffening struts ( 23r , l) formed V-shaped contour, wherein the ends of the V-legs with further stiffening struts a pair of upper load nodes ( 24 . 44 ) in which the vertical stabilizers ( 21r . 21l . 41r . 41l ) are attached. Rumpfhecksektion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im vorderen Endspant (20) des Seitenleitwerksabschnittes (SA) die weiteren von den oberen Lastknoten (24) ausgehenden Versteifungsstreben Vertikalstreben (25) sind, die sich über Knotenpunkte (KN) in der Spantebene V-förmig nach unten verlängern und im wesentlichen im Zentrum der Spantebene in einem Zentralknoten (ZKN) münden.Hull rear section according to claim 2, characterized in that in the front Endspant ( 20 ) of the rudder section (SA) the other of the upper load nodes ( 24 ) outgoing stiffening struts vertical struts ( 25 ), which extend via nodes (KN) in the chip plane V-shaped downwards and open substantially in the center of the chip plane in a central node (ZKN). Rumpfhecksektion nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im hinteren Endspant (40) die weiteren von den oberen Lastknoten (44) ausgehenden Versteifungsstreben Vertikalstreben (45) sind, die sich bis zu von weiteren Diagonalstreben (DS) und Horizontalstreben (HS) gebildeten Randknotenpunkten (48) fortsetzen, wobei die Randknotenpunkte (48) im oberen Drittel der Spantquerschnittsfläche liegen.Fuselage tail section according to claims 1 to 3, characterized in that in the rear Endspant ( 40 ) the others from the upper load nodes ( 44 ) outgoing stiffening struts vertical struts ( 45 ) which extend up to edge junctions formed by further diagonal struts (DS) and horizontal struts (HS) ( 48 ), where the edge nodes ( 48 ) lie in the upper third of the Spantquerschnittsfläche. Rumpfhecksektion nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstreben (VS, DS, HS) des den hinteren Endspant (40) aussteifenden Tragwerks so geführt sind, dass ein Zentralbereich (ZB) des Endspantquerschnittes für die Durchführung von Betätigungselementen für das Höhenleitwerk (7) freigehalten wird.Fuselage tail section according to claims 1 to 4, characterized in that the stiffening struts (VS, DS, HS) of the rear Endspant ( 40 ) stiffening structure are guided so that a central region (ZB) of the Endspantquerschnittes for the implementation of actuators for the tailplane ( 7 ) is kept free. Rumpfhecksektion nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenleitwerksbeschläge (21, 41), wie an sich bekannt, nach oben Anschlussaugen für Befestigungsbolzen des Seitenleitwerks (9) aufweisen und nach unten als offene V-förmige, zur Befestigung an den oberen Versteifungsstreben (23, 25, 43, 45) angepasste Winkelstummel (22, 42) ausgebildet sind.Fuselage tail section according to claims 1 to 5, characterized in that the vertical stabilizer fittings ( 21 . 41 ), as known per se, attachment eyes for fastening bolts of the vertical stabilizer ( 9 ) and downwardly as an open V-shaped, for attachment to the upper stiffening struts ( 23 . 25 . 43 . 45 ) adapted angle stub ( 22 . 42 ) are formed. Rumpfhecksektion nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenleitwerksbeschläge (21, 41) Queranschlussaugen (92) für die Befestigung von Querkraftlaschen (91R, 91L) des Seitenleitwerkskastens (90) aufweisen.Fuselage tail section according to claims 1 to 6, characterized in that the vertical stabilizer fittings ( 21 . 41 ) Cross connection eyes ( 92 ) for the attachment of transverse force plates ( 91R . 91L ) of the rudder box ( 90 ) exhibit. Rumpfhecksektion nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Endspanten (20, 40) des Seitenleitwerkabschnittes (SA) ein vorzugsweise in Flugrichtung (F) kräfteübertragendes Stützelement (30) eingesetzt ist, welches sich an den oberen Lastknoten (24, 44) und optional an weiteren Lastknoten (KN) der Endspante (20, 40) abstützt.Fuselage tail section according to claims 1 to 7, characterized in that between the end frames ( 20 . 40 ) of the rudder section (SA) a preferably in the direction of flight (F) forces transmitting support element ( 30 ), which is located at the upper load node ( 24 . 44 ) and optionally at further load nodes (KN) of the end frame ( 20 . 40 ) is supported. Rumpfhecksektion nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (30) mit räumlich geneigten Diagonalstreben (32) ausgebildet ist.Hatchback section according to claim 8, characterized in that the support element ( 30 ) with spatially inclined diagonal struts ( 32 ) is trained. Rumpfhecksektion nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (30) eine im wesentlichen horizontal verlaufende Grundplatte (34) aufweist.Hatchback section according to claim 8 or claim 9, characterized in that the support element ( 30 ) a substantially horizontally extending base plate ( 34 ) having. Rumpfecksektion nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumstreben (RS) in unterschiedlicher Höhe und symmetrisch zur vertikalen Mittellängsebene der Rumpfhecksektion (2) angeordnet sind.Rumpfecksektion according to claims 1 to 10, characterized in that the space struts (RS) at different heights and symmetrically to the vertical central longitudinal plane of the fuselage tail section ( 2 ) are arranged. Rumpfhecksektion nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumstreben (RS) zwischen, in der Nähe der Flugzeugmittelebene liegenden Knoten im vorderen Spant (20) und außen liegenden Knoten im hinteren Spant (40) verlaufen.Fuselage tail section according to claims 1 to 11, characterized in that the space struts (RS) between lying in the vicinity of the aircraft midplane node in the front frame ( 20 ) and outer nodes in the rear frame ( 40 ). Rumpfhecksektion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubsteifigkeit der Endspante (20, 40) zum großen Teil durch die optimale, quasi-orthogonalen Anordnung der Verstrebungen entlang der optimalen Lastpfade erreicht wird, so dass die Schubwände geringere Wandstärken benötigen oder teilweise auch ganz entfallen können.Fuselage rear section according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the shear stiffness of the Endspante ( 20 . 40 ) is achieved in large part by the optimal, quasi-orthogonal arrangement of the struts along the optimal load paths, so that the shear walls require smaller wall thicknesses or sometimes even completely eliminated. Rumpfhecksektion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Struktur oder einzelne Elemente aus Leichtmetall oder aus faserverstärktem Material bestehen.Fuselage tail section according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the entire structure or individual Elements made of light metal or fiber-reinforced material.
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