DE3881539T2

DE3881539T2 - Schalenbaustein eines flugzeuges.

Info

Publication number: DE3881539T2
Application number: DE88301258T
Authority: DE
Inventors: Donald C Fetterhoff; William R Higgins; David R Humphries
Original assignee: ATR International Inc
Current assignee: ATR International Inc
Priority date: 1987-02-18
Filing date: 1988-02-16
Publication date: 1993-11-04
Anticipated expiration: 2008-02-17
Also published as: CA1316164C; EP0279620B1; US4799631A; ATE90294T1; EP0279620A2; DE3881539D1; EP0279620A3

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Feld der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Flugzeug-Innenmodule. Insbesondere bezieht sie sich auf ein aus wabenförmigen Paneelen gebildetes Flugzeuginneres mit einer Schicht aus dämpfenden Material, die innerhalb der Paneele befestigt ist, wobei die Paneele so angebracht sind, daß direkter Kontakt mit dem Inneren der Flugzeug-Außenhaut vermieden wird.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Innenisolationssysteme für Flugzeuge sind seit langer Zeit bekannt. Verbesserungen dieser Systeme, wie in dem US-Patent 3, 740, 905 gezeigt, haben auf Schalldämpfungseigenschaften keinen Wert gelegt. Schalldämpfung gewinnt jedoch aufgrund von fortschrittlichen Antriebssystemen bei neuen Flugzeugen mehr und mehr an Bedeutung.
Der Pegel des Niedrigfrequenzschalls, der auf den Flugzeugrumpf von künftigen, propfan-getriebenen Flugzeugen auftrifft, ist voraussichtlich höher als der Niederfrequenz- Düsenstromgeräusch-Pegel, der auf den achternen Flugzeugrumpf von turbojet-getriebenen 707 und DC8 Flugzeugen auftrifft. Der Körperschallpegel von Propfanantrieben, der sich als Schwingung durch den Aufbau des Flugzeugrumpfes fortpflanzt, kann durchaus den Pegel überschreiten, der bei bestehenden turbofan-getriebenen Flugzeugen, wie 727 und DC9 mit achtern befestigten Motoren, festgestellt wird.
1986 wurden Passagiere in neu gelieferten Mittel- oder Langstrecken-Transportflugzeugen ( und den Luftlinien, die solche Flugzeuge betreiben) an den Grad an akustischem Komfort gewöhnt, der durch den Geräuschpegel in 737, 300 und MD 80 Flugzeugen, bei denen der Motorgeräusch- und Randschichtgeräuschpegel deutlich unterhalb des Geräuschpegels von fortschrittlichen Propfan-Antriebsystemen liegt, typisiert ist.
Eine hauptsächliche Aufgabe des Herstellers besteht darin, ein Mittel zu finden, um den Brennstoffwirkungsgrad von fortschrittlichen Propfan-Antrieben auszunützen, ohne den Grad an akustischem Komfort, den Transportmittel nach herkömmlicher Technologie für die Passagiere und die Crew bieten, zu reduzieren.
Viele Geschäftsflugzeuge unterliegen speziellen Anforderungen bezüglich niedriger Innengeräuschpegel während des Fluges. Die Innenausstattung der meisten Geschäftsdüsenflugzeuge werden aufgrund der großen Vielfalt kundenspezifischer Gestaltungen, die für individuelle Betreiber angeboten werden, nicht vom Flugzeughersteller selber installiert. Flugzeuge werden in "grünem" Zustand (green condition) an Austattungswerkstätten (comletion centers) für den Einbau der Innenausstattung beliefert. Um den gewünschten niedrigen Innengeräuschpegel zu erreichen, benutzt der Installateur der Innenausstattungen besondere Techniken und verschiedene Kombinationen von Dämmaterial, Schwingungsabsorbern, Schwingungsisolatoren, massiven Trennwänden und schallabsorbierenden Material.
Ein herkömmlicher Ansatz zur Erzielung niedriger Kabinengeräuschpegel ist es gewesen, Fieberglasmatten zwischen den Rumpfrahmen zur Reduktion des Hochfrequenzgeräusches anzubringen. Geräuschreduktion bei tiefen Frequenzen wird durch eine massive Trennwand aus einer Platte aus Schwervinyl (Bleivinyl) außerhalb des inneren Verkleidungspaneels erreicht.
US-A-2018131 beschreibt die akustische Behandlung von Schallschwingungen ausgesetzten Wänden, z.B. Wände von Flugzeugkabinen. Flexible Fensteraufhängungen in der Form von Weichgummi, Glasträgerstreifen oder Dichtungen sind beschrieben.
Eine theoretische Erklärung eines Flugzeugkokonaufbaus ist in "Journal of Aircraft", Vol. 22, No., August 1985, Seiten 729-733 beschrieben. Dieses Dokument zeigt einen Kokonaufbau nach dem Oberbegriff der Anspruches 1 und ein Verfahren zur Anbringung eines Flugzeuginnenmoduls innerhalb eines Flugzeugrumpfes nach dem Oberbegriff des Anspruches 7. Hierin sind die Konstruktion und Abdichtung von Fugen zwischen Schalenkomponenten, die in der größtmöglichen Installationsgröße hergestellt werden, und Kabinenbodenpaneele von ähnlicher Konstruktion offenbart.
Doppelwandkonzepte sind theoretisch und experimentell für Transportflugzeuge untersucht worden, und Versionen des Konzepts sind in alle Passagierflugzeuge einbezogen. Die Außenhaut des Flugzeuges bildet eine der beiden Wände; die Innenwandpaneele und die Deckenpaneele bilden die andere Wand. Ein einheitlicher Ansatz in Richtung einer Doppelwand ist für Transportflugzeuge nicht entwickelt worden.

Zusammenfassung der Erfindung

Wir haben ein Flugzeugmodul erfunden, das selbsttragend ist und alle notwendigen Innenflugzeug-Hilfsausrüstungen sowie akustische Paneelkomponenten, die das Triebswerksgeräusch für Personen innerhalb des Flugzeugs wesentlich reduzieren, enthält. Unser Modul kann in einer Fabrik gebaut und dann stückweise in ein Flugzeug in "grünem" Zustand eingebaut werden.
Erfingungsgemäß umfaßt ein Kokonaufbau zum akustischen Schutz von Passagieren im Inneren eines Flugzeugsrumpfes mit einem Rumpfdeck eine Mehrzahl von Paneelen, die in anliegender Ende-An-Ende-Beziehung durch einen oder mehr Verbindungsbögen zusammengehalten sind. Jedes Paneel hat eine Backbord- und eine Steuerbordkomponente, von denen jede ein erstes und ein zweites Ende hat, die in mehrere Isolatoren eingesetzt sind. Jeder Isolator ist im Eingriff mit einem Kanalelement, das an einem Befestigungselement angebracht ist, das strukturell an einer inneren Rumpffläche des Flugzeugs befestigt ist; und es gibt ein oder mehrere akustische Paneele, die das Rumpfdeck überdecken, wobei der Kokonaufbau dadurch von dem Rumpf des Flugzeugs beabstandet ist.
Das Modul, aus dem der Kokon gebildet ist, kann zwei Seitenpaneele haben, die beide von gekrümmter Form sind, und langgestreckte Deckpaneele. Jedes Paneel enthält vorzugsweise eine Schicht aus dämpfenden Material zwischen Schichten aus einem wabenförmigen Material mit einer strukturierten Seite, die das Äußere des Paneels bildet. Das erste oder obere Ende jedes Modulseitenpaneels ist vorzugsweise in mehrere, in einem hochliegenden Kanal angeordneten Elastomerisolatoren angebracht. Der Kanal kann durch eine hochliegende Befestigungsplatte gehalten werden, die ihrerseits durch mehrere am oberen Bereich des Rumpfinneren angebrachte Verbindungsröhren gehalten werden.
Das zweite oder untere Ende jedes Modulpaneels ist vorzugsweise in mehreren in Backbord- bzw. Steuerbord-Kanälen angebrachten Elastomerisolatoren angebracht. Diese Kanäle können an mehreren Befestigungsbögen befestigt sein, die ihrerseits an der Backbordbzw. Steuerbord-Seite eines Rumpfdecks oder Bodenbalkens befestigt sein können. Das Rumpfdeck ist vorzugsweise mit rechteckigen Paneelen abgedeckt.
Außerdem gibt die Erfindung ein Verfahren zur Anbringung eines Flugzeuginnenmoduls in einem Flugzeugrumpf mit einem Rumpfdeck an, das das Anbringen von flachen, akustischen Deckpaneelen mit dem Rumpfdeck umfaßt, um ein von dem Flugzeugrumpf beabstandetes Modul zu bilden, bei dem
Trägerstreben von einer hochliegenden Innenfläche des Rumpfs angebracht werden;
eine Befestigungsplatte, die ein hochliegendes Backbord- und ein Steuerbord-Kanalelement enthält, an Trägerstreben durch mehrere hochliegende Klammern befestigt werden;
ein Backbord- und ein Steuerbord-Kanalelement an einer Vielzahl von Backbord- und Steuerbord-Befestigungsklammern, die jeweils am dem Rumpfdeck befestigt sind, angebracht wird;
mehrfache Isolationselemente in jedem Kanalelement angebracht werden;
ein erstes Ende eines gekrümmten, akustischen Steuerbord- Paneels in den Isolatoren in dem hochliegenen Steuerbord- Panalelement angebracht wird und ein zweites Ende in den Isolatoren im Steuerbord-Deckkanalelement angebracht wird;
und
ein erstes Ende eines gekrümmten, akustischen Backbord-Paneels in den Isolatoren in dem hochliegenden Backbord-Kanalelement angebracht wird und ein zweites Ende in den Isolatoren in dem Backbord-Deckkanalelement angebracht wird.
Das ganze Modul vom Inneren des Flugzeugrumpfes beabstandet. Infolgedessen werden die Paneele starr gehalten, haben aber keinen direkten Kontakt mit körperschall-übertragen Elementen des Flugzeugs.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die vorliegende Erfindung ist für den Fachmann anhand der nachfolgenden detailierten Beschreibung am besten verständlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, von denen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Flugzeugrumpf ist, in dem das Eingangsmodul gemäß dieser Erfindung eingebaut ist.
Fig. 2 ein Querschnitt durch einen Flugzeugrumpf ist, in dem das Zweigangmodul gemäß dieser Erfindung eingebaut ist;
Fig. 3 eine Explosionszeichnung eines Abschnitts des Moduls ist;
Fig. 4 ein Querschnitt der akustischen Verbundplatte im Flugzeugdeck ist;
Fig. 5 ein Teilquerschnitt eines in einem Isolator angebrachten Paneels ist;
Fig. 6 eine Vorderansicht, in der die ersten Enden der Paneele verbunden und ein Teil der Innenzusatzausstattung aufgehängt ist;
Fig. 7 eine Teilvorderansicht ist, in der die ersten Ende der Paneele verbunden sind;
Fig. 8 eine Teilvorderansicht des zweiten Endes des in den Steuerbord-Isolatoren angebrachten Steuerbord-Modulpaneels ist;
Fig. 9 eine Teilansicht des zweiten Endes des Backbord-Modulpaneel ist, die eine durchgehende Schraubverbindung zeigt;
Fig. 10 ein Querschnitt der Paneelschichten ist.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Während der nachfolgenden genauen Beschreibung der Erfindung beziehen sich entsprechende Bezugszeichen auf entsprechende Elemente in allen Figuren der Zeichnungen.
Mit Bezug auf Fig. 1 und 2 wird das Modul 10 von der Flugzeughaut 12 beabstandet gezeigt. Das Flugzeug hat ein Deckpaneel 14 und unter dem Deckpaneel befindet sich ein Lagerraum 16. Der Passagierraum 18 enthält Sitze 20, Steuerbord- Gepäckkasten 22 und Backbord-Gepäckkasten 24 und in Fig. 2 einen hochliegenden Gepäckkasten 26. Die Modulträgerstrebe 28 ist im hochliegenden Teil des Flugzeugs angebracht.
Das Modul 10 besteht aus einem Steuerbord-Paneel 30 und einem Backbord-Paneel 32. Das Steuerbord-Paneel 30 hat ein erstes Ende 34 und ein zweites Ende 36. Siehe Fig. 3.
Das erste Ende 34 des Steuerbord-Modulpaneels 30 ist in mehrfachen hochliegenden Steuerbord-Elastomerisolatoren 38 befestigt, die unter Reibung in den Kanal 40 eingefügt sind. In gleicher Weise ist das zweite Ende 36 des Modulpaneels 30 in Steuerbord-Deckisolatoren 42 befestigt, die in einem Steuerbord-Deckkanal 44 befestigt sind. Der hochliegende Kanal 40 wird durch die Befestigungsklammer 50 und das longitudinale Schienenelement 48 gehalten. Schraube 49 und Mutter 51 halten die hochliegende Anordnung aus 38, 40, 48, 50, 72 und 74 an der Trägerstrebe 28.
Der Kanal 44 wird durch Steuerbord-Trägerklammern 46, die an der Bodenstrebe 14 des Flugzeugs befestigt sind, gehalten. Ein Verkleidungspaneel 45 kann auf der zum Flugzeuginneren liegenden Seite des Kanals 44 angebracht sein.
Jedes Modulpaneel ist am benachbarten Modulpaneel durch einen hochliegenden Modulverbinder 52 und einen Steuerbord- oder Backbord-Modulverbinder 54 befestigt. Der hochliegende Verbinder 52 und der Verbinder 54 halten eine Schaumdichtung 60 fest.
Die Sitzspur 86 trägt strukturelle Deckpaneele 14. Akustische Deckpaneele 88 überdecken die Deckpaneele 14. Die Rille 92 in der Sitzspur 86 nimmt das vertikale Trägerelement 94 des Sitzes 20 auf. Siehe Fig. 1 und 4.
Hilfsausstattung wie ein hochliegender Kasten 22 ist an einem Trägerbeschlagteil 62 angebracht, das an dem Wabenpaneel 30 befestigt ist. Hochliegende Kästen wie 26 werden von an der Befestigungsklammer 50 angebrachten Verstrebungen 64 getragen. Eine Abdeckung 66 schließt den hochliegenden Raum 68 des Moduls ab. Dieser hochliegende Raum 68 enthält die zusätzliche Hilfsausstattung, wie die Entlüftungshauben 70.
In gleicher Weise ist das erste Ende 76 des Backbord-Moduls 32 in der hochliegenden Fläche des Flugzeugs in elastomeren, im Kanal 74 befindlichen Isolatoren 72 enthalten sind. Das zweite Ende 77 ist im in Kanal 79 befindlichen Isolator 78 befestigt. Eine durchgehende Schraube 96 verhindert eine Vorwärtsbewegung des Kanals 44 oder 79.
Jedes Paneel 30 oder 32 enthält eine Dämmplatte 80 aus Vinyl, die die wabenförmigen Kerne 82 auf jeder Seite voneinander trennt. Außerhalb jedes wabenförmigen Kerns befindet sich eine strukturierte Außenschicht 84. Das Paneel ist leichtgewichtig und unterdrückt die Schallübertragung, während die strukturelle Integrität beibehalten wird.
Jeder Isolator besteht aus einem Knorpel aus schwingungsabsorbierenden Material, das gewöhlich ein Elastomer ist, aber auch durch andere elastische schwingungsabsorbierende Materialien ersetzt werden kann. Jeder Isolator ist kraftschlüssig mit dem Inneren des Kanals verbunden. Jede Trägerklammer 46 oder 90 ist mit Mitteln 91, 93 versehen, um ihre Position einzustellen. Die Anzahl der Trägerklammern 46 oder 90 ist wählbar und wird vollständig durch die aufbaubedingten Anforderungen des Flugzeuges bestimmt. Bei der beschriebenen Ausführung sind die Paneele starr innerhalb des Flugzeugs abgestützt und von der Rumpfaußenhaut beabstandet, so daß ein Kokonaufbau geschaffen ist, der die gesamte Innenhilfsausstattung wie Behälter 22, 24 und 26 tragen kann, ohne irgendeine akustischen Dämmwirkung zu verlieren. Der gekrümmte Aufbau der Paneele bringt einen zusätzlichen Halt für diese Hilfsgegenstände.

Claims

1. Kokonaufbau (10) zum akustischen Schutz von Passagieren im Inneren eines Flugzeugrumpfs (12), aufweisend

a) ein Rumpfdeck (14);

b) eine Vielzahl von Paneelen (30, 32), wobei jedes Paneel eine Anschluß (32) - und Steuerbord- Komponente (30) aufweist; und

c) ein oder mehr akustische Paneele (88), die das Rumpfdeck (14) bedecken;

dadurch gekennzeichnet, daß

d) jedes Paneel in anliegender Ende-An-Ende-Beziehung durch einen oder mehr Verbindungsbögen (52, 54) gehalten ist;

e) jede der Paneelkomponenten ein erstes (34, 76) und zweites (36, 77) Ende hat, die in mehrere Isolatoren (38, 42, 72, 78) eingesetzt sind; und

f) jeder Isolator (38, 42, 77, 78) in Eingriff ist mit einem Kanalelement (40, 44, 76, 79), das an einem Befestigungselement (46, 50, 90) angebracht ist, das strukturell an einer inneren Rumpffläche des Flugzeugs fixiert ist, wobei der Kokonaufbau von dem Rumpf des Flugzeugs beabstandet ist.

2. Kokonaufbau nach Anspruch 1, wobei die Isolatoren (38, 42, 72, 78) einen elastomeren Knorpel aus vibrationsabsorbierendem Material enthalten.

3. Kokonaufbau nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei jede Anschluß-(32) und Steuerbord-(32) Paneele eine mittlere Dämpfschicht (80) zwischen Schichten (82) aus wabenförmigem Material und äußeren Schichten aus einem struturellen Trägermaterial (84) enthält.

4. Kokonaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei

a) das erste (34, 36) Ende jedes Paneels in mehreren bzw. multiplen Isolatoren (38, 72) angebracht ist, die in getrennten hochliegenden Trägerkanälen (40, 74) gelegen sind;

b) multiple Trägerklammern (46, 90) an einer Steuerbord- und Anschlußseite des Rumpfdecks angebracht sind;

c) ein einstellbarer Anschluß-Trägerkanal (79) an der Trägerklammer (90) an der Anschlußseite des Rumpfdecks angebracht ist;

d) ein einstellbarer Steuerbord-Trägerkanal (44) an der Trägerklammer (46) an der Steuerbordseite des Rumpfdecks angebracht ist;

e) multiple Isolatoren (42, 78) in den Steuerbord- und Anschlußkanälen angebracht sind, um das zweite Ende (36, 77) jedes gekrümmten Paneels aufzunehmen und zu halten; und

f) die hochliegenden Trägerkanäle (40, 74) durch eine Anordnung getragen sind, die an einem hochliegenden Abschnitt (28) des Decks (12) angebracht ist, wobei die gekrümmten Paneele (30, 32) dadurch von dem Rumpf (12) des Flugzeugs beabstandet sind.

5. Kokonaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rumpfdeck (14) durch multiple Kanäle (88) aus einem wabenförmigen Material (82) bedeckt ist.

6. Kokonaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Paneele (30, 32) eine Schicht aus Dämpfmaterial (80) zwischen Schichten aus wabenförmigem Material (82) enthalten.

7. Verfahren zum Anbringen eines Flugzeug-Innenmoduls (10) in einem Flugzeugrumpf (12), der ein Rumpfdeck (14) aufweist, welches aufweist

a) Anbringen von flachen akustischen Deck-Paneelen (88) über dem Rumpfdeck (14), um ein von dem Flugzeugrumpf (12) beabstandetes Modul zu bilden;

gekennzeichnet durch,

b) Anbringen von Trägerstreben (28) von einer hochliegenden Innenfläche des Rumpfs (12);

c) Anbringen einer Befestigungsplatte, die einen Anschluß (74) und ein hochliegendes Steuerbord-(40) Kanalelement enthält, an den Trägerstreben (28) durch mehrfache hochliegende Klammern (50);

d) Anbringen eines Anschluß- (79) und Steuerbord-(44)Kanalelementes an einer Vielzahl von Anschluß-(90) und Steuerbord-(46) Befestigungsklammern, die jeweils an dem Rumpfdeck (14) fixiert sind;

e) Anbringen von mehrfachen Isolationselementen (38, 42, 72, 78) in jedem Kanalelement;

f) Anbringen eines ersten Endes (34) einer gekrümmten akustischen Steuerbord-Paneele (30) in den Isolatoren (38) in dem hochliegenden Steuerbord-Kanalelement (40) und eines zweiten Endes (36) in den Isolatoren (42) in dem Steuerbord-Deckkanalelement (44); und

g) Anbringen eines ersten Endes (76) eines gekrümmten akustischen Anschlußpaneels (32) in den Isolatoren (72) in dem hochliegenden Anschlußkanalelement (74) und eines zweiten Endes (77) in den Isolatoren (78) in dem Anschlußdeck-Kanalelement (79).

8. Verfahren nach Anspruch 7, aufweisend das Verbinden von benachbarten Paneelen (30, 32) Seite an Seite miteinander durch ein oder mehrere Verbindungselemente (52, 54), um ein Modul (10) im wesentlichen in dem gesamten Innenraum des Flugzeugrumpfs (12) zu bilden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, aufweisend das Anbringen von Paneelen (30, 32), die eine mittlere Dämpfschicht (80) zwischen Schichten aus wabenförmigem Material (82) und äußeren Schichten eines strukturellen Trägermaterials (84) enthalten.