DE102011004844A1

DE102011004844A1 - Türrahmenverbund, Rumpfabschnitt sowie Luft- oder Raumfahrzeug

Info

Publication number: DE102011004844A1
Application number: DE102011004844A
Authority: DE
Inventors: Matthijs Plokker; Frederik Pellenkoft
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-08-30
Also published as: US20140054418A1; WO2012116918A1; EP2681113B1; CN103648907B; EP2681113A1; CN103648907A

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft einen Türrahmenverbund (108), insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug, mit: einem Spant (106); einem Faser-Metall-Laminat (110), welches mit dem Spant (106) verbunden ist; und einer Außenhaut (102), welche mit dem Faser-Metall-Laminat (110) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Türrahmenverbund, auf einen Rumpfabschnitt sowie auf ein Luft- oder Raumfahrzeug.
Üblicherweise werden Rumpfabschnitte für Flugzeuge in sogenannter Leichtbauweise aus einer Außenhaut hergestellt, die an ihrer Innenseite durch eine zweidimensionale Struktur aus in Längsrichtung des Flugzeugs verlaufenden Stringern und in Querrichtung des Flugzeugs verlaufenden Spanten verstärkt ist.
Weiterhin ist es bekannt, solche Rumpfabschnitte mit Türöffnungen vorzusehen, um einen Zugang in das Innere des Rumpfabschnitts im Betrieb des Flugzeugs zu ermöglichen. Ein derartiger Rumpfabschnitt ist beispielsweise in der DE 10 2007 015 007 A1 beschrieben.
Bei den bekannten Rumpfabschnitten befinden sich die Türöffnungen zwischen zwei Spanten, welche auch als Türrahmenspanten bezeichnet werden. Aufgrund der Tatsache, dass die Türöffnung den Rumpfabschnitt in diesem Bereich schwächt, bestehen hohe Anforderungen insbesondere an die Dauerfestigkeit der Türrahmenspanten. Bei den heute bekannten Lösungen werden die Türrahmenspanten, insbesondere Außenflansche derselben, die mit der Außenhaut verbunden werden, sehr dick ausgebildet. Aufgrund dieser Dicke der Türrahmenspanten kann das Fortschreiten eines etwaigen Risses in diesen auf ein Minimum begrenzt werden. Solche Risse können sich beispielsweise im Betrieb des Flugzeugs oder bereits bei der Fertigung ergeben. Solche Türrahmenspanten sind aber nachteilig sehr schwer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ansatz bereitzustellen, welcher Türrahmenspanten mit hohem Gewicht vermeidet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Türrahmenverbund mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch einen Rumpfabschnitt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 sowie durch ein Luft- oder Raumfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
Erfindungsgemäß wird bereitgestellt:
Ein Türrahmenverbund, insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug, mit: einem Spant; einem Faser-Metall-Laminat, welches mit dem Spant verbunden ist; und einer Außenhaut, welche mit dem Faser-Metall-Laminat verbunden ist.
Weiterhin ein Rumpfabschnitt mit dem erfindungsgemäßen Türrahmenverbund.
Noch weiterhin ein Luft- oder Raumfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Rumpfabschnitt.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, ein Faser-Metall-Laminat zwischen der Außenhaut und dem Spant vorzusehen. Das Faser-Metall-Laminat ist mit dem Spant fest verbunden und reduziert somit die Spannung in diesem. Dadurch, dass Faser-Metall-Laminate eine hohe Dauerfestigkeit aufweisen, sind diese in der Lage, Lastwechsel in dem Spant betragsmäßig dauerhaft zu reduzieren. Außerdem hat das Faser-Metall-Laminat die Eigenschaft, ein Risswachstum in dem Spant, insbesondere in dessen Außenflansch, abzubremsen oder sogar zu stoppen, insbesondere in dem Fall, dass das Faser-Metall-Laminat mit dem Spant verklebt ist. In der Folge kann der Spant weniger stabil und damit leichter vorgesehen werden.
Aus den Unteransprüchen ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Türrahmenverbunds ist der Spant aus Titan gebildet und das Faser-Metall-Laminat mit dem Spant vernietet. Dies ist vorteilhaft, da sich Titan mit Glasfaser-Metall-Material fertigungstechnisch nur schwerlich anderweitig verbinden lässt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Türrahmenverbunds ist der Spant aus Aluminium gebildet und das Faser-Metall-Laminat mit dem Spant verklebt. Aluminium lässt sich gut mit Faser-Metall-Laminat verkleben, was sich fertigungstechnisch einfach darstellen lässt.
Von ”Titan” und ”Aluminium” sind selbstverständlich vorliegend auch deren Legierungen umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Türrahmenverbunds ist zwischen der Außenhaut und dem Spant eine Isolationsschicht angeordnet, welche diese voneinander elektrisch isoliert. Dies ist gerade dann vorteilhaft, wenn die Außenhaut aus Kohlenstofffaserkunststoff (CFK) gebildet ist, was ansonsten zur Korrosion beispielsweise des Spants aus Aluminium oder der Niete führen könnte.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Türrahmenverbunds ist das Faser-Metall-Laminat mit einem Außenflansch des Spants verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Türrahmenverbunds ist das Faser-Metall-Laminat als Glasfaser-Metall-Laminat, insbesondere Glasfaser-Aluminium-Laminat, ausgebildet. ”Glasfaser-Aluminium-Laminat” wird auch als GLARE^® bezeichnet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Türrahmenverbunds ist die Außenhaut aus Aluminium, Kohlenstofffaserkunststoff oder weiterem Faser-Metall-Laminat ausgebildet. Bei dem Faser-Metall-Laminat zwischen der Außenhaut und dem Spant handelt es sich somit um eine separate Schicht, insbesondere Streifen, aus Faser-Metall-Laminat zwischen Spant und Außenhaut unabhängig von der Tatsache, dass die Außenhaut selbst aus weiterem Faser-Metall-Laminat gebildet sein kann.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rumpfabschnitts sind zwei der Spanten koaxial hintereinander vorgesehen und jeweils mit der Außenhaut mittels eines jeweiligen Streifens Faser-Metall-Laminat verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rumpfabschnitts weist die Außenhaut eine Ausnehmung für eine Türe auf und/oder die Türe ist an einem der beiden Spanten schwenkbar befestigt angebracht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 in einer Seitenansicht einen Rumpfabschnitt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 einen Schnitt I-I aus 1;
3 einen Schnitt II-II aus 2; und
4 eine Variation gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 3.
In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
1 zeigt in einer Seitenansicht einen Rumpfabschnitt 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Der Rumpfabschnitt 100 ist Bestandteil eines nicht weiter dargestellten Flugzeugs.
Der Rumpfabschnitt 100 umfasst eine Außenhaut 102, welche mit einer Türöffnung 104 gebildet ist. Die Außenhaut 102 bildet mit zwei Spanten 106, welche hier lediglich durch eine Linie angedeutet sind, jeweils einen Türrahmenverbund 108. Die Spanten 106 sind entlang der Flugzeuglängsrichtung X hintereinander angeordnet.
Der Aufbau eines jeweiligen Türrahmenverbunds 108 wird nachfolgend anhand von 2 näher erläutert, welche einen Schnitt I-I aus 1 zeigt.
Der Türrahmenverbund 101 umfasst neben dem Spant 106 und der Außenhaut 102 ein Glasfaser-Metall-Laminat 110, welches zwischen der Außenhaut 102 und dem Spant 106, insbesondere einem Außenflansch 200 desselben, angeordnet ist. Das Glasfaser-Metall-Laminat 110 ist mit dem Spant 106, insbesondere dem Außenflansch 200, verbunden. Bei dem Glasfaser-Metall-Laminat 110 handelt es sich insbesondere um Schichten von Aluminium, die abwechselnd mit Schichten von Glasfasern angeordnet sind.
Dem besseren Verständnis halber ist in 1 das Glasfaser-Metall-Laminat 110 eines jeweiligen Türrahmenverbunds 108 dargestellt, obwohl dieses eigentlich von der Außenhaut 102 verdeckt ist. Wie anhand von 1 weiterhin zu erkennen, ist das Glasfaser-Metall-Laminat 110 jeweils als Streifen ausgebildet, welcher sich zumindest über die gesamte Höhe der Türöffnung 104 (also in Flugzeughochrichtung senkrecht zur Längsrichtung X) erstrecken.
3 zeigt einen Schnitt II-II aus 2 sowie weitere Einzelheiten.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der Spant 106 mit der Außenhaut 102 und dem Glasfaser-Metall-Laminat 110 mittels Nieten 302 vernietet. Die Außenhaut 102 kann mit dem Glasfasermaterial 110 mittels einer Klebstoffschicht 300 verklebt sein. Beispielsweise ist die Außenhaut 102 aus CFK und der Spant 106 aus Titan gebildet.
4 zeigt eine Variation gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 3, wobei das Glasfaser-Metall-Laminat 110 mittels der Klebstoffschicht 300 mit dem Spant 106 verklebt ist. Weiterhin ist zwischen der Außenhaut 102 und dem Glasfaser-Metall-Laminat 110 eine elektrische Isolierschicht 400 vorgesehen. Die Außenhaut 102 ist beispielsweise aus CFK und der Spant 106 aus Aluminium gebildet.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf keineswegs beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind die für den erfindungsgemäßen Türrahmenverbund beschriebenen Ausgestaltungen und Ausführungsbeispiele entsprechend auf den erfindungsgemäßen Rumpfabschnitt sowie auf das erfindungsgemäße Luft- oder Raumfahrzeug entsprechend anwendbar, sowie umgekehrt.
Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass ”ein” vorliegend keine Vielzahl ausschließt.
Bezugszeichenliste

100: Rumpfabschnitt
102: Außenhaut
104: Türöffnung
106: Spant
108: Türrahmenverbund
110: Faser-Metall-Laminat
200: Außenflansch
300: Klebschicht
302: Niet
400: Isolierschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007015007 A1 [0003]

Claims

Türrahmenverbund (108), insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug, mit: einem Spant (106); einem Faser-Metall-Laminat (110), welches mit dem Spant (106) verbunden ist; und einer Außenhaut (102), welche mit dem Faser-Metall-Laminat (110) verbunden ist.
Türrahmenverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spant (106) aus Titan gebildet und das Faser-Metall-Laminat (110) mit dem Spant (106) vernietet ist.
Türrahmenverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spant (106) aus Aluminium gebildet und das Faser-Metall-Laminat (110) mit dem Spant (106) verklebt ist.
Türrahmenverbund nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenhaut (102) und dem Spant (106) eine Isolationsschicht (400) angeordnet ist, welche diese voneinander elektrisch isoliert.
Türrahmenverbund nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faser-Metall-Laminat (110) mit einem Außenflansch (200) des Spants (106) verbunden ist.
Türrahmenverbund nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faser-Metall-Laminat (110) als Glasfaser-Metall-Laminat, insbesondere Glasfaser-Aluminium-Laminat, ausgebildet ist.
Rumpfabschnitt (100), mit einem Türrahmenverbund (108) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Rumpfabschnitt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Spanten (106) koaxial hintereinander vorgesehen und jeweils mit der Außenhaut (102) mittels eines jeweiligen Streifens Faser-Metall-Laminat (110) verbunden sind.
Rumpfabschnitt nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (102) eine Ausnehmung (104) für eine Türe aufweist und/oder die Türe an einem der beiden Spanten schwenkbar befestigt angebracht ist.
Luft- oder Raumfahrzeug, mit einem Rumpfabschnitt nach einem der Ansprüche 7–9.