DE2721651C3 - Tragflügelhauptanschluß für Luft- und Raumfahrzeuge - Google Patents
Tragflügelhauptanschluß für Luft- und RaumfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung eines Tragflügelhauptanschlusses für Luft- und Raumfahrzeuge aus miteinander verbundenen metallischen und
nichtmetallischen Materialien, bei dem für die Einleitung der Zug- und Druckkräfte in die Tragflügelbeplankung
und Flügelinnenstruktur um die Lagerbohrung für den rumpfseitigen Bolzenanschluß Zugschlaufen und Druckkörper angeordnet sind.
Tragwerke aus faserverstärktem Kunststoff und in Verbundweise sind bereits aus den DE-OS 20 32 283 und
09 692 bekannt geworden. Die erstgenannte Druckschrift offenbart ein Tragwerk in rohrförmigen Einzelelementen, die aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt sind. Als Faserwerkstoff wird Carbon verwendet.
Die rohrförmigen Elemente werden mittels Kunststoffstreifen miteinander verbunden und verstärkt.
Die letztgenannte Druckschrift offenbart einen Flügelkasten in Verbundbauweise, der aus einer Schale
von faserverstärktem Matrixwerkstoff besteht, die mit geteilten Metallprofilleisten verklebt ist. Die Schale aus
BFK-Material, die Titan-Quartprofile und die AIu-Profilrippen weisen ein bestimmtes Lagenzahlverhältnis
des faserverstärkten Matrixwerkstoffes auf. Diese vorgenannten Ausführungsformen sind zwar dafür
gedacht, die Herstellung von Flugzeugtragflächen aus Kunststoff zu ermöglichen, aber die Flügelanschlußkonstruktion muß in diesen Fällen noch viel zu aufwendig
und zu schwer hergestellt werden, um die zu übertragenden Kräfte aufnehmen zu können.
tion bekanngeworden, bei der jeder Holm aus miteinander verklebten hochfesten metallischen und
nichtmetallischen Materialschichten besteht, die in vertikalen Ebenen liegen und von der Holmwurzel
ausgehend um so kürzer sind, je weiter sie außen liegen, so daß sich ein Träger mit stufenweise abnehmender
Breite ergibt Hierbei sind die nichtmetallischen Materialschichten aus harzgetränkten Faserr.-.atten
hergestellt Jedes der einzelnen Bauelemente ist jedoch
ίο sowohl mit den Druckkräften als auch mit den
Zugkräften sowie den Quer- und Torsionskräften belastet Dies erfordert schon von der Konzeption her
eine wesentlich verstärkte Ausfuhrungsform, wodurch die Vorteile der Faserverbundwerkstoffe nicht optimal
ausgenützt werden können.
Durch die DE-OS 24 55 810 ist ein Anschlußelement
für ein Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, vorzugsweise als
Blattwurzel für Rotorblätter bekannt geworden, wobei
sich die Fasern der Innenschlaufe mit denjenigen der
tndschlaufe gegenseitig durchdringen. Für einen Flügelhauptanschluß ist diese Ausführungsform weniger
geeignet, da die einzelnen Elemente sowohl auf Druck als auch auf Zug beansprucht werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rügelhauptanschluß für Luftfahrzeuge
zu schaffen, bei dem jedes der verwendeten Elemente dem Faserverbundwerkstoff gemäß entweder auf Zug
oder nur auf Druck belastet wird.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Hauptanspruch niedergelegten Maßnahmen gelöst Durch diese Maßnahmen ist es nun möglich, optimal die Faserwerkstoffe
in Verbundbauweise für hochbelastbare Tragflügelkonstruktionen einzusetzen und diese dem Gewicht und
dem Aufwand nach wesentlich günstiger zu gestalten. Außerdem aber ist es mit den genannten Maßnahmen
möglich, flügelseitig eine flächenförmige Krafteinleitung zu erhalten, während rumpfseitig der Bolzenanschluß für den Tragflügel gegeben ist. Insbesondere aber
wird durch diese Maßnahmen nicht nur ein stufenloser Übergang von Faserverbund zu Laminat erreicht,
sondern auch ein kontinuierlicher Kraftverlauf geschaffen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.
Die Erfindung ist nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Tragflügel in schematischer Darstellung;
Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie A-A gemäß
Fig. 1;
Fig.3 einen Schnitt in der horizontalen Ebene des
Tragflügelhauptanschlusses;
Fig.3.
Die F i g. I zeigt in schematischer Darstellung eine leicht perspektivische Draufsicht auf einen Tragflügel 10
eines Luftfahrzeuges mit in Form und Ausdehnung verschiedenen Hybridschlaufenblättern 11, 12, 13 usw.
Diese SchlaufenbläUer sind in Beplankungslaminat sowie in den Laminatschichten 14 des Flügelkastens
eingelegt und ausgehärtet.
Die Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt entlang der Linie A-A gemäß Fig. I und verdeutlicht
μ die Zentrierung der Metallkausche 15 in einer
Haiiptanschlußlagerhülse 16a.
Die F i g. 3 und 4 zeigen in einem horizontalen Schnitt schematisch den Aufbau des Flügelhauptanschlusses.
Eine speziell geformte, doppelseitige Metallkausche weist eine Bohrung 16 für die rumpfseitige Bolzenverbindung
und Lagernischen 17 auf in den die Zugschlaufen 18 aus KFK-Material lagern. Zwischen den
geöffneten inneren Schlaufenschenkeln 18 liegt ein konisch geformter Druckkörper 20 aus Faserverbundwerkstoff.
Die druckaufnehmende Projektionsfläche der Kausche ist konkav gewölbt, wodurch bei
auftretender Druckbelastung der Aufbau des entstehenden Druckkegels im Druckkörper 20 begünstigt wird.
Der Druckkern ist — entsprechend dem Vorgesagten — an die Form der Metallkauschenfläche 19 angepaßt
Er ist also konvex ausgebildet und vorzugsweise aus BFK-Werkstoff. An der Kontaktfläche zwischen Druckkörper
20 und Metallkausche 15 kann beispielsweise ein kraftverteilendes Medium in Form eines aushärtbaren
Füllmittels eingelagert sein. Um weiteres Gewicht einzusparen, ist es möglich, den Druckkörper 20
hohlprofilförmig auszugestalten und den Hohlraum mit
einem Schaumkern zu versehen.
Die Zugschlaufen 18 aus KFK-Material setzen sich aus einzelnen Wicklungen von Garnfäden zusammen,
die in den Nischen 17 der Metallkausche 15 lagern und die Zugkräfte aufnehmen. Die sich ergebenden Schlaufenblätter
11, 12, 13 etc. werden in die Laminate eingebracht und ergeben so eine flächige Krafteinleitung.
Dadurch, daß für jede der auftretenden Kräfte ein aufzunehmendes Element geschaffen und entsprechend
geformt ist, wird die Lebensdauer und damit die Sicherheit und Verschleißfestigkeit um ein Wesentliches
erhöht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Tragflügelhauptanschluß für Luft- und Raumfahrzeuge aus miteinander verbundenen metallischen und nichtmetallischen Materialien, bei dem für
die Einleitung der Zug- und Druckkräfte in die Tragflügelbeplankung und Flügelinnenstruktur um
die Lagerbohrung für den mmpfseitigen Bolzenanschluß Zugschlaufen und Druckkörper angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Zugschlaufen (18) eine Metallkausche
(15) vorgesehen ist, die mit einer Hauptanschlußlagerhülse (16a) für den rumpfseitigen Bolzenanschluß fest verbunden und um diese zentriert ist,
wobei die Metallkausche Lagernischen (17) aufweist, in denen die Zugschlaufen — in der Flügelebene
gesehen — hintereinander angeordnet sind, zwischen deren Schenkel der sich auf die Metallkausche
abstützende Druckkörper (20) gelagert ist
2. Tragflögelhauptanschluß nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der BFK-Druckkern (20) sich in seiner Dicke zur Spitze des Tragflügels
(10) hin verjüngt und in der Beplankungslaminatschicht eingebettet ist
3. Tragflügelhauptanschluß nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ,der Druckkern (20)
aus einem Verbundwerkstoff mit metallischer Matrix besteht
4. Tragflügelhauptanschluß nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zugschlaufen (ISs) aus BFK-Garnfäden gewickelt
sind und in den Nischen/17) der Metallkausche (15)
gemäß dem im Belastungsfall entstehenden Zugkegel geformt sind.
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