DE102008001725B4 - Verfahren zur Herstellung einer Rumpfsektion für ein Flugzeug - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Rumpfsektion (33) für ein Flugzeug, umfassend die folgenden Schritte: a) Zusammenfügen von mindestens zwei Hautsegmenten (3–7, 23-25) zu einem großformatigen Hautfeld (2, 22), b) Aufschweißen einer Vielzahl von integralen Stringer (10–13, 27) auf das Hautfeld (2, 22) zur Bildung eines ersten großformatigen Schalensegments, und c) Verschweißen einer Vielzahl von kreisringförmigen, integralen und in sich geschlossenen Ringspanten mit dem Hautfeld (2, 22) zur Fertigstellung eines zweiten großformatigen Schalensegmentes (1, 29), und d) Bilden der Rumpfsektion (33) aus einer erforderlichen Anzahl von ersten großformatigen Schalensegmenten (1, 29) mittels umfangsseitig aneinander schließendes Aufbringen auf das zweite großformatige Schalensegment.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Rumpfsektion für ein Flugzeug.
  • Sowohl die klassische Aluminiumbauweise als auch die Aluminiummischbauweise finden im Flugzeugbau nach wie vor verbreitet Anwendung. Hierbei werden Rumpfsektionen aus mindestens zwei vorgefertigten (Halb-)Schalensegmenten unter Bildung von Längsnähten zusammengefügt. Die einzelnen vorgefertigten Schalensegmente sind mit einer einfach oder zweifach gekrümmten Außenhaut gebildet, die innenseitig mit in Längsrichtung des Flugzeugs verlaufenden Stringern und quer hierzu angeordneten Spanten versteift ist. Die Verbindung aller genannten Komponenten erfolgt überwiegend durch eine Vielzahl von Nieten. Die Herstellung der Längsnähte zwischen den zusammen zu fügenden Schalensegmenten erfordert hinreichend große Überlappungen zwischen den Außenhäuten der Schalensegmente, um die Vernietung zu ermöglichen. Diese Überlappungen stellen eine statisch nicht erforderliche Dopplung der Materialstärke der Außenhaut dar, die sich gewichtserhöhend auswirkt.
  • Die Rumpfzelle eines Flugzeugs wird aus mehreren vorgefertigten Rumpfsektionen gebildet. Zu diesem Zweck werden mindestens zwei Rumpfsektionen entlang einer quer zur Längsachse des Flugzeugs verlaufenden, umlaufenden Quernaht zusammengefügt. Im Bereich der Quernaht werden die Außenhäute der Rumpfsektionen auf Stoß verbunden, so dass für die Vernietung innenseitig, sich beidseitig von der Quernaht erstreckende Querstoßlaschen erforderlich sind. Die im Bereich der Quernaht gegenüberliegenden Stringer jeder Rumpfsektion werden durch Stringerkupplungen miteinander verbunden. Im Bereich der Quernaht sind erforderlichenfalls zusätzliche Anbindungswinkel (so genannte ”Clips”) vorgesehen, die zur Anbindung und Abstützung von im Quernahtbereich verlaufender Ringspante dienen. Die Anbindungswinkel können gegebenenfalls als integrale Bestandteile der Stringerkupplungen ausgebildet sein. Die Querstoßlaschen, die Stringerkupplungen sowie die Anbindungswinkel im Querstoßbereich sind in statischer Hinsicht nicht zwingend erforderlich, für die Herstellung der Nietverbindungen jedoch unabdingbar, so dass durch diese Verbindungselemente unnötiges zusätzliches Gewicht in die Rumpfzellenstruktur des Flugzeugs eingetragen wird.
  • DE 198 44 035 C1 zeigt ein Schalenbauteil für ein Flugzeug, im Wesentlichen bestehend aus mindestens einem Hautblech, mehreren in Flugzeuglängsrichtung verlaufenden Stringern und quer zur Flugzeuglängsrichtung verlaufenden Spanten, wobei das Hautfeld im Bereich der Anschlußstellen zu den Stringern mit einem Schweißzusatzwerkstoff versehen ist und die Stringer auf das Hautblech in diesem Bereich angeschweißt sind, wobei das Hautfeld im Bereich der Anschlußstellen zu den Spanten mit einem Schweißzusatzwerkstoff versehen ist, die Spante aus Spantfuß und Spantprofil bestehen, wobei der Spantfuß Ausschnitte für den Stringerdurchgang aufweist und zwischen den Ausschnitten eine Schweißverbindung vom Spantfuß zum Hautblech besteht und das Spantprofil mit dem jeweiligen Spantfuß verbunden ist.
  • EP 1 081 042 A2 offenbart ein großflächiges Strukturbauteil für ein Flugzeug, welches aus mindestens einem Hautfeld besteht, wobei das Hautfeld aus einer Vielzahl von Strukturelementen gebildet ist, wobei die Strukturelemente entsprechend der Anforderungen und Belastungen in Material und Dicke auswahlbar und mittels Schweißfügeverfahren verbindbar sind.
  • DE 199 60 909 A1 zeigt ein großflächiges Strukturbauteil für ein Flugzeug, welches aus mindestens einem Hautfeld besteht, wobei das Hautfeld aus mindestens einem Sprangpreßpanel gebildet ist, und wobei das Strangpreßpanel im Wesentlichen ein Grundelement und mehrere integrale, längsverlaufende Versteifungselemente aufweist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer Rumpfsektion für Flugzeuge anzugeben, mit dem sich im Vergleich zur herkömmlichen Bauweise eine Gewichtsreduzierung erzielen lässt.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, das die nachfolgenden Verfahrensschritte des Patentanspruchs 1 umfasst, gelöst:
    • a) Zusammenfügen von mindestens zwei Hautsegmenten zu einem großformatigen Hautfeld,
    • b) Aufschweißen einer Vielzahl von integralen Stringern auf das Hautfeld,
    • c) Verschweißen einer Vielzahl von kreisringförmigen, integralen und in sich geschlossenen Ringspanten mit dem Hautfeld zur Fertigstellung eines großformatigen Schalensegmentes, und
    • d) Bilden der Rumpfsektion aus einer Vielzahl der großformatigen Schalensegmente.
  • Infolge der erfindungsgemäß großen Länge der einzelnen Schalensegmente wird die Anzahl der erforderlichen Verbindungselemente zum Zusammenfügen der Rumpfsektionen zu einer Rumpfzelle eines Flugzeugs, insbesondere im Bereich der Quernähte, und zugleich die Anzahl der zur Bildung einer Rumpfzelle erforderlichen Rumpfsektionen signifikant vermindert, wodurch sich ein hohes Gewichtseinsparungspotenzial einstellt. Darüber hinaus ist der Wartungsaufwand des erfindungsgemäßen Schalensegmentes im Betrieb im Vergleich zur klassischen Nietbauweise erheblich vermindert, da sowohl Korrosionseffekte als auch Ermüdungserscheinungen innerhalb der Schweißnähte nicht oder nur in einem im Vergleich zu genieteten Nähten geringeren Umfang auftreten. Ferner wird durch die reduzierte Anzahl der Quernähte der Montageaufwand einer Rumpfsektion verringert.
  • Im Verfahrensschritt a) erfolgt das Zusammenfügen von mindestens zwei Hautsegmenten zu einem großformatigen Hautfeld. Eine Länge des so zusammengefügten Hautfeldes beträgt vorzugsweise deutlich mehr als 12 m. Anschließend wird im Verfahrensschritt b) eine Vielzahl von integralen, das heißt einstückig ausgebildeten Stringern, innenseitig auf das großformatige Hautfeld vorzugsweise aufgeschweißt, vernietet oder verklebt. Abschließend wird im Verfahrensschritt c) eine Vielzahl von gleichfalls bevorzugt kreisringförmigen, integralen und in sich geschlossenen Ringspanten mit dem Hautfeld zur Fertigstellung der Schalensegmente vorzugsweise verschweißt, vernietet oder verklebt.
  • Gewichtserhöhende Verbindungselemente, wie beispielsweise Stringerkupplungen, Anbindungswinkel oder Querstoßlaschen sind für die Stabilität der derart gefertigten Schalensegmente (so genanntes ”long panel”) nicht mehr erforderlich. Eine Rumpfsektion für den späteren Flugzeugrumpf wird hierbei vorzugsweise mit zwei großformatigen, insbesondere Schalensegmenten mit Überlänge, in der so genannten Halbschalenbauweise oder mit vier Schalensegmenten in der Vierschalenbauweise gebildet. Eine umfangsseitig andere Schalenteilung mit drei, fünf oder mehr Schalensegmenten ist gleichfalls möglich.
  • Mit dem Begriff der integralen Stringer bzw. der integral ausgestalteten Ringspante ist im Kontext der vorliegenden Anmeldung gemeint, dass sowohl die Stringer als auch die Ringspante innerhalb eines Schalensegmentes jeweils einstückig, das heißt durchgehend ausgebildet sind. Hierdurch sind Verbindungselemente für Stringer sowie Ringspante innerhalb eines Schalensegmentes entbehrlich.
  • Nach Maßgabe einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die mindestens zwei Hautsegmente durch Reibrührschweißen zusammengefügt werden.
  • Das Reibrührschweißverfahren ermöglicht die Herstellung einer überlappungsfreien Verbindung zwischen zwei auf Stoß aneinandergrenzenden Aluminiumlegierungsblechen, wobei die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht mit denen des Ausgangsmaterials vergleichbar oder im Einzelfall sogar besser sind. Entsprechend kann mit Hautsegmenten aus dem Grundwerkstoff Glare® verfahren werden, wenn im unmittelbaren Fügebereich für die zu bildenden Längsnaht- und/oder Quernahtverbindungen ein schweißbarer Aluminiumlegierungsbereich durch einen so genannten ”Splice”-Übergang zum Grundwerkstoff Glare® vorgehalten wird.
  • Eine weitere Fortbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Stringer und/oder die Ringspante durch Laserstrahlschweißen mit dem großformatigen Hautfeld verbunden werden.
  • Das Laserstrahlschweißverfahren ermöglicht eine schnelle und vor allem weitgehend verzugfreie Herstellung von Schweißnähten mit hoher Güte zwischen unterschiedlichen Aluminiumlegierungsmaterialien. Darüber hinaus sind Vorrichtungen zum Laserstrahlschweißen in der Regel kompakt aufgebaut und weisen nur ein geringes Gewicht auf, so dass die Verschweißung der integralen Stringer und/oder der integralen Ringspante mit dem Hautfeld mit Standard-Industrierobotern erfolgen kann, wobei der Schweißvorgang gegebenenfalls sogar innerhalb einer bereits umfangsseitig geschlossenen Rumpfsektion durchführbar ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Rumpfsektion für ein Flugzeug mit mindestens zwei Schalensegmenten und mindestens einem Fußbodengerüst gebildet, wobei die mindestens zwei Schalensegmente entlang Längsnähten zusammengefügt werden.
  • Die Längsnähte zwischen den Schalensegmenten einer Rumpfsektion können in konventioneller Weise durch Vernieten, Verschrauben oder Verkleben hergestellt werden, so dass eine Überlappung erforderlich ist. Alternativ ist es möglich, auch diese Längsnähte mittels des Reibrührschweißverfahrens auf Stoß, das heißt überlappungsfrei auszuführen.
  • Dadurch, dass das großformatige Hautfeld des Schalensegmentes mit mindestens zwei durch Reibrührschweißen zusammengefügten Hautsegmenten gebildet ist, wobei das großformatige Hautfeld innenseitig mit einer Vielzahl von mittels Laserstrahlschweißen aufgeschweißten integralen Stringern und Ringspanten versteift ist und eine Länge von mindestens 12 m aufweist,
    kann das Gewicht einer hiermit aufgebauten Flugzeugrumpfzelle im Vergleich zur herkömmlichen Aluminiumbauweise erheblich verringert werden, weil sich die Anzahl der erforderlichen Quernähte insgesamt verringert und zugleich nur noch eine verminderte Anzahl von Verbindungselementen in den verbleibenden Quernahtbereichen nötig ist. Die Schalensegmente können eine Länge von bis zu 25 m aufweisen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den weiteren Patentansprüchen dargelegt.
  • In der Zeichnung zeigt:
  • 1 eine vereinfachte (ebene) Darstellung einer Draufsicht auf ein Schalensegment,
  • 2 eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie II-II in der 1,
  • 3 eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie III-III in der 1,
  • 46 eine schematisierte Darstellung des Verfahrensablaufs, und
  • 7 eine prinzipielle Darstellung eines unter Verwendung der erfindungsgemäßenSchalensegmente (”long panel”) gefertigten Flugzeuges.
  • In der Zeichnung weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils die gleiche Bezugsziffer auf.
  • Die 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Schalensegment.
  • Ein Schalensegment 1 ist unterseitig mit einem Hautfeld 2 beplankt. Das Hautfeld 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 mit insgesamt fünf in etwa rechteckförmigen Hautsegmenten 3 bis 7 (Hautblechen) gebildet. Die fünf mit einem Aluminiumlegierungsmaterial gebildeten Hautsegmente 3 bis 7 sind jeweils durch eine Vielzahl von Reibrührschweißnähten miteinander verbunden, von denen eine Reibrührschweißnaht 8 stellvertretend für die restlichen eine Bezugsziffer trägt. Durch die Anwendung des Reibrührschweißverfahrens ist gewährleistet, dass das aus den Hautsegmenten 3 bis 7 zusammengeschweißte Hautfeld 2 über dieselben mechanischen Eigenschaften verfügt, als wenn das Hautfeld 2 mit einem einstückigen, homogenen Aluminiumlegierungsblech gebildet wäre. Das Hautfeld 2 kann darüber hinaus in nahezu beliebigen Abmessungen gefertigt werden, die völlig unabhängig von den in der Regel genormten Standardabmessungen der eingesetzten und auf so genannten ”Coils” bereitgestellten Aluminiumlegierungsbleche und/oder der Glare®-Halbzeuge gewählt werden können.
  • Eine Längsachse 9 des Schalensegmentes 1 verläuft im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse eines nicht dargestellten Flugzeugs. Auf das Hautfeld 2 sind eine Vielzahl von einstückigen, durchgehenden, kupplungsfreien Stringern, von denen vier Stringer 10, 11 sowie 12, 13 repräsentativ für alle Weiteren mit einer Bezugsziffer versehen sind, aufgeschweißt. Das zumindest abschnittsweise Aufschweißen der Stringer auf das Hautfeld 2 erfolgt vorzugsweise mittels bekannter Laserstrahlschweißverfahren. Die Stringer sind vorzugsweise gleichmäßig zueinander beabstandet sowie parallel zur Längsachse 9 verlaufend auf dem Hautfeld 2 angeordnet. Die Stringer können mit einem längeren, vorzugsweise nahtlos extrudierten Profil (z. B. T-Stringer, Z-Stringer oder Ω-Stringer) gebildet sein. Alternativ können die Stringer durch kürzere, auf Stoß zusammengefügte, insbesondere mittels thermischer Fügeverfahren verbundener, Profile hergestellt werden.
  • Quer zu den Stringern bzw. der Längsachse 9 sind eine Vielzahl von integral, das heißt einstückig und kupplungsfrei ausgestaltete Ringspantsegmente, von denen zwei Ringspantsegmente 14, 15 stellvertretend für alle übrigen des Schalensegmentes 1 mit einer Bezugsziffer versehen sind, zumindest abschnittsweise auf das Hautfeld 2 aufgeschweißt. Auch die Ringspantsegmente 14, 15 werden – wie die Stringerprofile auch – vorzugsweise im Laserstrahlschweißverfahren mit dem Hautfeld 2 verschweißt. Die im Bereich der Stringer bzw. der Ringspantsegmente verlaufenden Laserstrahlschweißnähte sind in der Darstellung der 1 nicht dargestellt. Das Schalensegment 1 für den realen Einsatz ist im Gegensatz zur Darstellung der 1 nicht eben, sondern zumindest bereichsweise mindestens einachsig bzw. zweiachsig (sphärisch) gekrümmt ausgebildet, um sich nahtlos in eine Umfangskontur einer Flugzeugrumpfzelle mit in der Regel örtlich variablen Krümmungsradien einzufügen. Sowohl die Hautsegmente 3 bis 7 als auch die Stringer sowie die Ringspantsegmente sind mit einem geeigneten Aluminiumlegierungsmaterial gebildet. Eine Länge 16 des Schalensegmentes 1 beträgt mehr als 12 m.
  • Die 2 zeigt eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie II-II aus der 1.
  • Das Hautsegment 3 ist mittels der Reibrührschweißnaht 8 mit dem Hautsegment 5 verbunden. Oberhalb der Hautsegmente 3, 5 verläuft der Stringer 10, der mittels einer Laserstrahlschweißnaht 17 mit den beiden Hautsegmenten 3, 5 sowie der Reibrührschweißnaht 8 verbunden ist.
  • In der 3 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie III-III aus der 1 dargestellt.
  • Die beiden Hautsegmente 3, 4 sind mittels der Reibrührschweißnaht 8 auf Stoß miteinander verbunden. Oberhalb der Hautsegmente 3, 4 verläuft das linksseitige Ringspantsegment 14, das mit den Hautsegmenten 3, 4 jeweils über eine zumindest abschnittsweise ausgebildete Laserstrahlschweißnaht 17 verbunden ist. In den Ringspant 14 sind ferner zwei Ausnehmungen 18, 19 eingebracht, durch die die beiden Stringer 12, 13 geführt sind, die unter einem rechten Winkel zum Ringspantsegment 14 verlaufen. Die Stringer 12, 13 sind gleichfalls durch zwei mindestens abschnittsweise ausgebildete Laserschweißnähte 20, 21 mit den Hautsegmenten 3, 4 zusammen gefügt.
  • Die 4 bis 6 illustrieren schematisch den Ablauf des Verfahrens.
  • In einem ersten Verfahrensschritt a) wird ein Hautfeld 22 mit drei Hautsegmenten 23 bis 25 gebildet, die durch eine Reibrührschweißnaht 26 auf Stoß miteinander verbunden sind. Im Verfahrensschritt b) wird eine Vielzahl von bevorzugt integral ausgestalteten Stringern, von denen lediglich zwei Stringer mit der Bezugsziffer 27 versehen sind, im Laserstrahlschweißverfahren auf das Hautfeld 22 aufgeschweißt. Im letzten und dritten Verfahrensschritt c) werden eine Vielzahl von Ringspantsegmenten, von denen gleichfalls nur zwei Ringspantsegmente 28 stellvertretend für die Übrigen eine Bezugsziffer tragen, im Laserstrahlschweißverfahren auf das Hautfeld 22 aufgeschweißt, um ein fertiges Schalensegment 29 (so genanntes ”long panel”) für die Herstellung einer ”langen” Rumpfsektion zu bilden.
  • Erfindungsgemäß sollen auch vollständige, das heißt zum Beispiel kreisringförmige, integrale, in sich geschlossene Ringspante auf das in diesem Fall bevorzugt unten angeordnete Hautfeld 22 aufgeschweißt werden. Anschließend wird eine erforderliche Anzahl von gleichartigen Schalensegmenten mit vorab aufgeschweißten Stringern, jedoch noch ohne Ringspantsegmente zur Vervollständigung der Rumpfsektion umfangsseitig aneinander schließend von außen auf die Ringspantsegmente aufgebracht. Sämtliche Verbindungen zwischen den Schalensegmenten einerseits und zwischen den Schalensegmenten und den Ringspanten andererseits können durch Kleben, Nieten, Schrauben, thermische Fügeverfahren oder eine beliebige Kombination hiervon hergestellt werden.
  • Die 7 zeigt eine prinzipielle, jedoch nicht maßstabsgetreue Darstellung eines unter Verwendung der erfindungsgemäßen Schalensegmente (”long panel”) gefertigten Flugzeuges.
  • Ein Flugzeug 30 verfügt über eine Rumpfzelle 31, die im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einer Cockpitsektion 32, einer ”langen” Rumpfsektion 33, einer Flügelkastensektion 34 sowie einer Hecksektion 35 gebildet ist. Sämtliche Sektionen sind durch Quernähte 36 bis 38 miteinander verbunden. Die Rumpfsektion 33 ist mit erfindungsgemäßen ”langen” Schalensegmenten gebildet, von denen Schalensegmente 39 bis 41 sichtbar sind, während ein weiteres Schalensegment verdeckt ist. Durch alle Sektionen verläuft darüberhinaus ein Fußbodengerüst 42, das in der Darstellung der 7 mit einer gestrichelten Linie veranschaulicht ist. Die Schalensegmente 39 bis 41 sind durch die Längsnähte 43, 44 miteinander verbunden.
  • Sowohl die Quernähte 36 bis 38 als auch die Längsnähte 43, 44 sind vorzugsweise konventionell, zum Beispiel mit Nietverbindungen, Schrauben, Klebeverbindungen oder eine beliebige Kombination hiervon hergestellt, so dass in diesem Fall noch Überlappungsbereiche zur Schaffung der Verbindung erforderlich sind. Alternativ ist es möglich, zumindest die Längsnähte 43, 44 und gegebenenfalls auch die Quernähte zwischen den Schalensegmenten 39 bis 41 im Bereich der mittleren Rumpfsektion 33 im Reibrührschweißverfahren und/oder im Laserstrahlschweißverfahren herzustellen, um die Anzahl der erforderlichen Überlappungsbereiche und der Nietverbindungen weiter zu verringern, wodurch zugleich der Abdichtungs- und Korrosionsschutzaufwand vermindert wird.
  • Aufgrund der erfindungsgemäß großen Abmessung in Längsrichtung von vorzugsweise jeweils mindestens 12 m der zur Herstellung der mittleren Rumpfsektionen 33 eingesetzten Schalensegmente 39 bis 41 einschließlich des nicht mit einer Bezugsziffer versehenen, verdeckten weiteren (hinteren) Schalensegmentes, verringert sich die Anzahl der erforderlichen Quernähte 36 bis 38 innerhalb der Rumpfzelle 31 im Vergleich zur konventionellen Aluminiumsektionsbauweise und damit auch die Anzahl der gewichtserhöhenden Überlappungsbereiche ohne eine zwingend erforderliche statische Funktion.
  • Infolge der forcierten Anwendung des bekannten Reibrührschweißverfahrens können die Schalensegmente 39 bis 41 durch Stumpfstöße zu ”langen” Rumpfsektionen gefügt werden, so dass die bislang erforderlichen Überlappnähte und hierdurch bedingte Gewichtserhöhungen und Abdichtungsprobleme entfallen.
  • Ferner erlaubt das Verfahren eine weitgehende Unabhängigkeit von den Standardabmessungen der verwendeten Aluminiumlegierungsbleche, die heutzutage auf genormten ”coils” bereit gestellt werden. Die möglichen Längenabmessungen der späteren Schalensegmente 39 bis 41 werden im Fall einer zumindest bereichsweisen Mischbauweise mit Aluminiumlegierungsblechen und mit Glare®-Halbzeugen nur noch durch die Abmessungen der zur Verfügung stehenden Autoklaven limitiert. Ungeachtet dessen kann die bereits vorhandene konventionelle Anlagentechnik (zum Beispiel Ziehklötze, Bäder etc.) zur Vorfertigung der Schalensegmente bzw. der Hautfelder weiter genutzt werden. Durch die Kombination der Reibrührschweißtechnik mit der Laserstrahlschweißtechnik lassen sich Schalensegmente mit großen Abmessungen (> 12 m) für die Großkomponentenmontage fertigen.
  • Darüber hinaus vereinfacht das erfindungsgemäße Verfahren den Fertigungsprozess, da Stringer und Spante als Integralbauteile leichter positioniert und (vor-)montiert werden können und keine Überlappungsbereiche mit unterschiedlichen Toleranzausprägungen existieren. Ferner kann das Aufbringen der Spante und Stringer auf die langen Schalensegmente durch die vorzugsweise Anwendung des Laserstrahlschweißverfahrens in effektiver Weise erfolgen. Erhebliche Gewichtsreduzierungen der Schalensegmente 39 bis 41 und verkürzte Durchlaufzeiten stellen sich ein.
  • Zusätzliche Kupplungselemente können weitgehend entfallen. Im Falle der Anwendung der Integralbauweise für Spante in Umfangsrichtung und Stringer in Längsrichtung über die Grenzmaße der zur Verfügung stehenden Halbzeuge hinaus, können die genannten Bauteile mit den gleichen geometrischen Abmessungen wie die ”langen” Schalensegmente vorgefertigt werden. Das Aufbringen der Stringer und der Spant(-segmente) auf das großformatige Hautfeld erfolgt hierbei bevorzugt mittels bekannter Laserstrahlschweißverfahren, die im Vergleich zum klassischen Nietprozess erheblich produktiver sind. Durch die Anwendung des Laserstrahlschweißverfahrens auf Schalensegmente 39 bis 41 mit einer typischen Länge von mehr als 12 m kommen die spezifischen Vorteile dieser modernen Fügetechnik optimal zum Tragen.
  • Die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens effektive Herstellung der langen Schalensegmente 39 bis 41 reduziert die Anzahl der ansonsten erforderlichen Schnittstellen in der Längsrichtung und der Querrichtung auf das für eine Großkomponentenmontage einer Rumpfsektion unerlässliche Minimum, wobei die Rumpfsektionen vorzugsweise mit zwei, drei oder vier Schalensegmenten gebildet werden (so genannte 2'er, 3'er oder 4'er Schalenteilung). Das vorstehend erläuterte Verfahren ist die Grundlage des Zukunftskonzeptes der ”Integrierten Rumpfsektions- und Rumpfzellenmontage”, das die konstruktive und die fertigungstechnische Trennung von Rumpfsektionsbau und Rumpfzellenbau aufhebt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Schalensegment
    2
    Hautfeld
    3
    Hautsegment
    4
    Hautsegment
    5
    Hautsegment
    6
    Hautsegment
    7
    Hautsegment
    8
    Reibrührschweißnaht
    9
    Längsachse (Schalensegment)
    10
    Stringer (integral)
    11
    Stringer (integral)
    12
    Stringer (integral)
    13
    Stringer (integral)
    14
    Ringspantsegment (integral)
    15
    Ringspantsegment (integral)
    16
    Länge (Schalensegment)
    17
    Laserstrahlschweißnaht
    18
    Ausnehmung (Ringspant)
    19
    Ausnehmung (Ringspant)
    20
    Laserstrahlschweißnaht
    21
    Laserstrahlschweißnaht
    22
    Hautfeld
    23
    Hautsegment
    24
    Hautsegment
    25
    Hautsegment
    26
    Reibrührschweißnaht
    27
    Stringer (integral)
    28
    Ringspantsegment (integral)
    29
    Schalensegment
    30
    Flugzeug
    31
    Rumpfzelle
    32
    Cockpitsektion
    33
    Rumpfsektion (mittleres ”long panel”)
    34
    Flügelkastensektion
    35
    Hecksektion
    36
    Quernaht
    37
    Quernaht
    38
    Quernaht
    39
    Schalensegment (Oberschale)
    40
    Schalensegment (linke Seitenschale)
    41
    Schalensegment (Unterschale)
    42
    Fußbodengerüst
    43
    Längsnaht
    44
    Längsnaht

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Rumpfsektion (33) für ein Flugzeug, umfassend die folgenden Schritte: a) Zusammenfügen von mindestens zwei Hautsegmenten (37, 23-25) zu einem großformatigen Hautfeld (2, 22), b) Aufschweißen einer Vielzahl von integralen Stringer (1013, 27) auf das Hautfeld (2, 22) zur Bildung eines ersten großformatigen Schalensegments, und c) Verschweißen einer Vielzahl von kreisringförmigen, integralen und in sich geschlossenen Ringspanten mit dem Hautfeld (2, 22) zur Fertigstellung eines zweiten großformatigen Schalensegmentes (1, 29), und d) Bilden der Rumpfsektion (33) aus einer erforderlichen Anzahl von ersten großformatigen Schalensegmenten (1, 29) mittels umfangsseitig aneinander schließendes Aufbringen auf das zweite großformatige Schalensegment.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Hautsegmente (37, 2325) durch Reibrührschweißen zur Schaffung des großformatigen Hautfeldes (2, 22) zusammengefügt werden.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stringer (1013, 27) und die Ringspanten durch Laserstrahlschweißen mit dem großformatigen Hautfeld (2, 22) verbunden werden.
  4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rumpfsektion (33) eines Flugzeugs (30) mit mindestens zwei Schalensegmenten (1, 29) und mindestens einem Fußbodengerüst (42) gebildet wird, wobei die mindestens zwei Schalensegmente (1, 29) entlang von mindestens zwei Längsnähten (43, 44) zusammengefügt werden.
  5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenfügen der Rumpfsektion (33) mit den mindestens zwei Schalensegmenten (1, 29) insbesondere durch Verschweißen, Vernieten, Verschrauben, Verkleben oder eine beliebige Kombination hiervon erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rumpfzelle (31) eines Flugzeugs durch das Zusammenfügen mindestens einer Rumpfsektion (33) mit insbesondere einer Cockpitsektion (32), einer Flügelkastensektion (34) sowie einer Hecksektion (35) unter Schaffung von mindestens zwei Quernähten (3638) erfolgt.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Rumpfsektion (33) für ein Flugzeug, umfassend die folgenden Schritte: a) Zusammenfügen von mindestens zwei Hautsegmenten (37, 2325) zu einem großformatigen Hautfeld (2, 22), b) Aufschweißen einer Vielzahl von integralen Stringern (1013, 27) auf das Hautfeld (2, 22), c) Verschweißen einer Vielzahl von Ringspantsegmenten mit dem Hautfeld (2, 22) zur Fertigstellung eines großformatigen Schalensegmentes (1, 29), und d) Bilden der Rumpfsektion (33) aus einer erforderlichen Anzahl der großformatigen Schalensegmenten (1, 29) gemäß Schritt c).
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