EP3055124A1 - Lightweight structure and method for producing a lightweight structure - Google Patents

Lightweight structure and method for producing a lightweight structure

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Publication number
EP3055124A1
EP3055124A1 EP14786643.8A EP14786643A EP3055124A1 EP 3055124 A1 EP3055124 A1 EP 3055124A1 EP 14786643 A EP14786643 A EP 14786643A EP 3055124 A1 EP3055124 A1 EP 3055124A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wall
fiber
fiber composite
lightweight
face
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14786643.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Johann SCHWÖLLER
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Scalewings Ip GmbH
Original Assignee
Schwoller Johann
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Filing date
Publication date
Application filed by Schwoller Johann filed Critical Schwoller Johann
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T50/40—Weight reduction

Definitions

  • the present invention relates to a lightweight structure and a method for producing a lightweight structure, in particular for aircraft.
  • the sandwich inner layers such shell elements or shell structures are usually made very thin and can not usually take over the pressure, tensile or shear loads due to the narrow web width of the reinforcing element. Therefore, in this area in the shell usually no core material can be inserted to allow a direct bond with the outer layer.
  • additional layers of fiber composite material must be introduced, which increases the weight. This recess of the sandwich material in this area as well as the incorporation of the reinforcing material require a significant overhead in production.
  • US 2008/0295334 A1 discloses a method in which two structural elements, such as, for example, a frame element and a skin of an aircraft wing, are connected to one another.
  • a U-shaped rail is placed on the frame member in the region of the end face, which extends laterally a piece over the side surfaces of the frame member addition.
  • This rail thus forms a wide surface, which is used for connection to the second structural elements, the connection being made by gluing.
  • WO 2012/091695 A1 discloses a similar connecting device which has tabs projecting laterally on a structural component in order to provide the largest possible connecting surface to a further structural component.
  • US 2004/0051005 A1 describes a fastening device for fastening metal parts to the surface of a composite panel.
  • the connector has L- and U-shaped fiber reinforced layers which are nested and bonded together and to the composite panel to provide a receptacle for the metal part.
  • US 2005/0064134 A1 discloses an apparatus, a system and a method for connecting components with a serrated tension connection.
  • This train connection comprises a base element and a serrated element.
  • the train connection is screwed to a plate-shaped component and / or glued and connected to a drawstring. Tensile forces are absorbed by the plate-shaped component via the tension connection and introduced into the tension band.
  • a lightweight structure In aircraft construction of small to medium-sized aircraft, however, a lightweight structure has prevailed, are used in which Strukturwandungen consisting of a first fiber outer layer, an intermediate layer and a second outer fiber layer, wherein in the region of the end faces of the Strukturwandungen elongated slivers between the opposite Fiber outer layers are used.
  • the elongated fiber slivers serve to absorb tensile forces along the longitudinal direction of the structure walls.
  • the invention has for its object a lightweight structure and a method for producing a lightweight structure, in particular for aircraft to create, with which a very stable, lightweight lightweight structure can be efficiently produced.
  • the lightweight construction structure has at least one substantially plate-shaped structural transformation and an enveloping element.
  • the structure wall and the cladding element are each formed from a fiber composite material.
  • the structure wall is formed from a first outer fiber layer, an intermediate layer and a second outer fiber layer.
  • a U-shaped connection profile or reinforcing profile is arranged, which has a base wall and two side walls.
  • the base wall is at the end face of the structure wall and the side walls of the U-shaped connection profile are disposed adjacent the outer surfaces of the first and second outer fiber layers and bonded to the fiber outer layers.
  • the sheath element has a fiber composite reinforcement band.
  • the sheath element and the structure walls are connected to one another, wherein the structure wall bears with its end face against the fiber composite reinforcement band.
  • the lightweight structure according to the invention can be produced much more simply and quickly, since the fiber composite reinforcement band can be laminated on the covering element in a planar manner , This is much easier than arranging and bonding elongated fibers between the outer fiber layers of the structure wall.
  • the fiber-reinforced band can basically be arbitrarily wide and arbitrarily strong in order to absorb corresponding tensile forces.
  • the structure wall itself does not have to absorb tensile forces, but merely to keep the enveloping element in its position and preferably two opposing enveloping elements at a distance.
  • the U-shaped connection profile serves to establish a firm connection between the enveloping element and the structure wall. Since only forces in the plane of the structure wall are introduced into the structure wall and the proportion of forces in the longitudinal direction of the structure wall is low, since the tensile forces are absorbed by the fiber composite reinforcement strip in the longitudinal direction of the structure wall, the surface of the base wall of the structural wall is sufficient to connect the structure walls to the cover element U-shaped connection profile. There are no additional on the outer surfaces of the structure wall projecting connecting portions necessary. It is also sufficient that one or more U-shaped connection profiles are provided only in sections on the end face of the structure wall.
  • the structure wall can initially be produced almost completely with an automatic process.
  • the joining of the structure wall to the enveloping element takes place by bringing the not yet cured fiber composite reinforcing strip under pressure into contact with the structure wall.
  • the fiber composite reinforcement tape consists of reinforcing fibers embedded in a matrix material.
  • the not yet cured matrix material connects to the end face of the structure wall and in particular to the or the U-shaped connection profile.
  • additional adhesive This is particularly expedient if the structure wall is not at right angles to the enveloping element, so that a wedge-shaped gap between the end face of the structure wall and the enveloping element is filled.
  • the U-shaped connection profile is preferably formed from a fiber composite material.
  • the fiber direction of this element preferably runs diagonally to the longitudinal extent of the U-shaped connection profile, so that the remaining tensile / compressive forces can be optimally introduced into the structural components from the longitudinal reinforcement band.
  • the fiber composite reinforcement band preferably extends parallel to the structure wall over the entire length (or even only a part of the length of the structural component) or width of the enveloping element.
  • the U-shaped connection profile can also be formed from two L-shaped connection profiles, overlapping the region of the end face of the structure wall, each with a leg for forming the base.
  • U-shaped connection profiles may be arranged in sections on the end face of the structure wall.
  • the U-shaped connection profiles may be arranged at a distance from each other on the end face of the structure wall.
  • the U-shaped connection profile can be slotted in the region of the side wall, so that it is flexible in the region of the base. As a result, any spatial shapes and in particular curves can be formed with the end faces of the structure walls. Since the fiber composite reinforcement tape is flexible prior to bonding to the cover member, the fiber composite reinforcement tape may generally be formed into any shape before it is cured. The lightweight structure according to the invention thus allows any shape.
  • the structure walls are made by laminating and curing the interlayer with the two outer fiber layers and then cut into a desired shape. It is thus possible to produce large sheets of fiber composite materials from which a plurality of structural walls are cut.
  • the cutting of the structural walls is preferably fully automatic with appropriate cutting or milling machines.
  • the structure walls can be made so easily with any contour or shape.
  • the structural wall is preferably made by using as interleaf a filling material, such as foam, wherein at least one hole is cut into the filling material into which a reinforcing body of a material having a higher strength than the filling material is inserted. and then the filler together with the reinforcing body with the two outer fiber layers is laminated and cured.
  • a filling material such as foam
  • This aspect of the present invention can also be used for other lightweight structures in which the structural wall is not connected to a U-shaped connection profile according to the invention with an enveloping element.
  • the insertion of reinforcing body into the filling material prior to lamination of the fiber outer layers thus constitutes an independent idea of the invention.
  • the filling material may be made of a foam, honeycomb or tubular material or another material which transmits the transverse forces from one outer fiber layer to the other fiber material. Can transfer outer layer and thus reliably keeps the fiber outer layer at a distance.
  • a reinforcing body a wood body, a metal body, in particular an aluminum body, and / or a fiber composite body may be used.
  • the fiber composite body in turn, consists of a filling material, which is coated with fiber outer layer. The thickness of such a fiber composite body corresponds to the thickness of the filling material so that it can be introduced flush with the surface.
  • a plurality of structural walls are assembled into a skeleton.
  • the framework is then connected to the sheath element and at least one fiber composite reinforcement band is substantially parallel to a structural transformation.
  • the individual structural walls need not be firmly connected to each other. It suffices a plug connection or a temporary adhesive connection.
  • the corners of the connectors can be glued after fixing with prefabricated angle profiles.
  • the strength of the entire lightweight structure is achieved by the connection at several points of the Hüllettis with one and preferably the plurality of structural walls.
  • the present invention is concerned with the displacement of the tensile and compressive forces from a component subjected to bending stress, e.g. a wing spar, a reinforcing rib or e.g. a rib in the wrapping element.
  • a component subjected to bending stress e.g. a wing spar, a reinforcing rib or e.g. a rib in the wrapping element.
  • a component subjected to bending stress e.g. a wing spar, a reinforcing rib or e.g. a rib in the wrapping element.
  • the most important point of the present invention is the displacement of the tensile and compressive forces from the spar edge region or from the structure wall into the shell or the enveloping element.
  • the structure wall can be milled out of a sandwich panel material with a CNC milling machine to save time and money.
  • the structure wall essentially only transfers the shear forces from top to bottom and absorbs low shear forces. In contrast to the prior art, however, the structure wall absorbs almost no tensile and compressive forces of the bending load.
  • the tensile and compressive forces are absorbed by the fiber composite reinforcement tape which is laminated to the inner layer of the airfoil or wrapper.
  • Width of the webbing is a direct force on the wrapping possible.
  • the enveloping element can therefore pass through without interruption.
  • a fiber composite reinforcement band in the region between the end face of the structure wall and in particular between the end face and the base wall of the connection profile.
  • the spar or the rib can be milled from a sandwich plate material.
  • the tensile and compressive forces are absorbed by a train-pressure band, but this is within the U-profile.
  • This tape can be introduced when gluing the U-profile on the milled component.
  • a variant is also that are cut from a plate with longitudinal fibers strips, which are glued when gluing the U-profile between the U-profile and the plate edge.
  • Such a structure wall can be arranged at locations in a lightweight structure, on which no fiber composite reinforcement tape is provided on the enveloping element or in which the structure wall is not applied to an enveloping element.
  • This method also offers the possibility that even curved edges can be executed in this way.
  • the tension-pressure band is here relatively thin or executed in several thinner layers, the U-profile is cut straight or V-shaped at the side edges. As a result, the U-profile can be set to radii. Due to the thin design of the prefabricated tension-compression band, this will be placed around the radii. With smaller radii, the tape can also be inserted as a wet laminate.
  • FIGS. show in: 1 is a fragmentary side sectional view of a lightweight structure according to the invention:
  • FIG. 2 shows an enveloping element of the lightweight structure
  • Figure 3 is a fragmentary side sectional view of another embodiment of a lightweight structure according to the invention.
  • FIG. 4 shows a central wing section of an aircraft in a perspective view
  • Figure 5 is a side wing portion of an aircraft in a perspective view
  • FIG. 6 shows an embodiment of a plate-shaped structure wall of a lightweight structure in a perspective view
  • FIG. 7 shows the side wing section from FIG. 5 with a fiber reinforcement band in a perspective view
  • Figure 8 is a detail view of Figure 7 at a transition from one structure wall to another structure wall with offset;
  • Figure 9 shows a detail of Figure 7 with fiber composite reinforcing tape on the upper side and underside applied to the lightweight structure
  • FIG. 10 shows a further detail view from FIG. 7.
  • This lightweight structure 8 comprises at least one reinforcing component or a plate-shaped structural wall 4 and at least one envelope element 1 (FIGS. 1 and 2).
  • the plate-shaped structure wall 4 is formed from a first outer fiber layer 4b, an intermediate layer 4a and a second outer fiber layer 4c. At an end face 6 of the plate-shaped structure wall 4, a U-shaped reinforcing or connecting profile 5 is arranged.
  • the U-shaped connection profile 5 has a base wall 9, and two side walls 10.
  • the U-shaped connecting profile 5 is formed such that the two side walls relative to the base wall 9 are inclined at a predetermined angle of approximately 2 ° or 5 ° or 10 ° to each other.
  • the U-shaped connection profile 5 has a certain bias by means of which the connection profile 5 holds itself after the application of its own position on the structure wall 4.
  • the power flow extends from the sheath element 1 via the base wall 9 and via the side walls 10 into the fiber outer layers 4b, 4c.
  • the U-shaped connecting profile 5 has reinforcing fibers extending diagonally to its longitudinal extension. These lead to an optimal force transmission of shear forces on the structure wall.
  • the connecting profile 5 is arranged in a partial region of the end face 6 of the structure wall 4 such that the base wall 9 and the side walls 10 abut respectively on the end face 6 and on the intermediate layer 4a, the first outer fiber layer 4b and the second outer fiber layer 4c and be fixed to these by means of an adhesive connection.
  • the sheath element or sheath element 1 is likewise formed from a first outer fiber layer 1b, an intermediate layer 1a and a second outer fiber layer 1c.
  • a reinforcing strip or a fiber composite reinforcing strip 2 is arranged.
  • the fiber composite reinforcement band 2 is preferably formed from a carbon fiber composite.
  • the structure wall or the U-shaped connection profile 5 arranged thereon is connected to the fiber composite reinforcement band 2.
  • the fiber composite reinforcing tape 2 is twice or three or four, or five or six times wider than the base wall 9 of the U-shaped connecting profile. 5
  • a fiber belt 7 whose construction is similar to the fiber composite reinforcement strip 2 can additionally be provided in the region between the end face 6 of the structure wall 4 and the base wall 9 of the connection profile 5 (FIG. 3).
  • a structure wall 4 with such a fiber belt 7 can be provided in areas of the lightweight structure 8, in which no fiber reinforcement band is arranged and still provide a certain draft stability.
  • the wing sections 1 1, 12 comprise a skeleton 13, which is formed from interconnected structure walls 4.
  • the frame 13 of the central wing section 11 is formed of four transversal beams 14 extending transversely to the direction of flight and which are connected to one another via a plurality of longitudinal struts 15 extending in the longitudinal direction of the aircraft (FIG. 4).
  • the longitudinal beams 15 are formed such that at their ends to be connected to the transverse bars 14 reinforcing body made of wood are used.
  • the reinforcing bodies 16 are formed with pin-shaped connecting elements 17.
  • reinforcing bodies 16 made of wood are also used in the transverse struts 14, which have corresponding recesses 18 for receiving the connecting elements 17 of the longitudinal struts.
  • angle profiles 21 are arranged in the recesses 18 for fixing the connecting elements 17 (FIG. 6).
  • walls 4 and / or the reinforcing body 16 further functional and / or reinforcing body, such as metal bushings can be used.
  • metal body may be embedded in aluminum as reinforcing body 16 in the cross members 14 and the longitudinal beams.
  • the skeleton 13 of the lateral wing section 12 is formed of two transversely extending to the flight direction transverse beams 14, which are connected to each other via a plurality of longitudinal longitudinal direction extending in the longitudinal direction of the aircraft 15 ( Figure 5).
  • the longitudinal beams 15 are formed such that at their ends to be connected to the transverse bars 14 reinforcing body made of wood are used.
  • the reinforcing bodies 16 are designed as pin-shaped connecting elements 17.
  • reinforcing bodies 16 made of wood are also used in the transverse struts 14, which have corresponding recesses 18 for receiving the connecting elements 17 of the longitudinal struts.
  • a structural wall 4 of the central and the lateral wing section 1 1, 12 is described by way of example (FIG. 6), on the end face 6 of which connecting profiles 5 are applied in sections.
  • receiving recesses 22 are formed in the end faces 6 of the structure wall.
  • the angle profiles 21 for connecting the structure wall 4 to a further structure wall 4 are shown on an end face 6 of the structure wall.
  • the angle profiles 21 are glued to the respective adjacent structure walls 4.
  • the angle profiles are preferably formed from a fiber-reinforced composite material.
  • connection region of the lateral wing section 12 will be described in more detail (FIG. 5).
  • landing flap 19 and an aileron 23, and a corresponding actuating mechanism 20 are integrated.
  • the cross members 14 corresponding reinforcing body 16 made of wood, plastic or metal.
  • the aileron 23 is attached to other cross members 14 in the same manner, these further transverse members 14 are arranged with offset to the above-described cross member 14 on which the landing flap 19 is hinged.
  • an end portion of this cross member 14 is provided with a reinforcing body 16 made of metal.
  • the fiber composite reinforcing tapes 2 are arranged on the longitudinal and transverse spars, in particular on the U-shaped connecting profiles 5 arranged thereon (FIGS. 7 to 10).
  • the fiber composite reinforcing tapes 2 are arranged along all transverse struts 14 (FIGS. 7 and 8 show, by way of example only, one fiber composite reinforcing strip) and along the longitudinal struts 15, fiber composite reinforcing tapes 2 are provided in the longitudinal struts 15 arranged at the edge and in severely loaded structural walls 4.
  • These fiber composite reinforcing tapes 2 are arranged on a lower half-shell of the enveloping element 1 and are correspondingly connected via an adhesive bond with the upper and lower end faces 6 of the transverse struts 14 and the connecting profiles 4 arranged thereon.
  • the connection between the bonding profiles and the fiber composite reinforcing tapes can also be made by the resin of a fiber composite reinforcement tape with which the bonding profiles are brought into contact as long as the fiber composite extension tape has not yet cured. If the laminate of the fiber composite tape is already hardened when it is glued to the structural element, this must be pretreated accordingly for the bond with the structural element.
  • the fiber composite reinforcing tape 2 is first laminated to the inside of the Hüllelements 1, which is why this can not only be straight but also bent ( Figures 7 and 8).
  • the fiber composite reinforcement band 2 does not have to be arranged exactly parallel to the structural wall 4, since the bonding preferably takes place only via the reinforcement profile 4.
  • the fiber reinforcement band can pass through several structure walls without interruption
  • the fiber composite reinforcement band 2 can extend over smaller regions outside the structure walls 4 (FIGS. 8 to 10).
  • the fiber composite reinforcement band 2 can protrude beyond the end of the structural walls 4 (FIGS. 9 and 10).
  • the fiber composite reinforcement band 2 can follow the curved contour of the enveloping element 1 (FIG. 7).
  • the structure wall 4 of the lightweight construction structure 8 according to the invention is produced almost completely by an automatic process. It is provided that initially as a spacer 4a, a filler, such. As foam is used. This liner 1 a is initially in plate-like shape.
  • the structure wall 4 is to have reinforcing bodies 16 later, at least one hole or recess is cut, drilled or milled into the filling material 4a. Subsequently, in the hole, a reinforcing body 16 made of wood, such as. B. birch plywood or poplar plywood used. In addition, it can be provided that in the intermediate layer 4a or in the or the reinforcing body 16 more body, such. As a metal bushing made of aluminum, to be used. For this purpose, a recess is already made in the production of the reinforcing body, e.g.
  • the intermediate layer 4a is laminated with the first outer fiber layer 4b and the second outer fiber layer 4c and cured.
  • intermediate layer, reinforcing element intermediate products
  • structural wall intermediate products
  • the enveloping element 1 or a lower wall of the enveloping element 1 are formed from a fiber composite. To form this fiber composite, a first shape is provided. In the finished state of the lightweight construction structure it is provided that the fibers in the enveloping element 1 preferably extend diagonally to the end face 6 of the structure walls 4.
  • the fiber composite reinforcing tape 2 is made of reinforcing fibers embedded in a matrix material.
  • the joining of the structure wall 4 with the enveloping element 1 takes place by applying the structure wall to the not yet cured fiber composite reinforcing strip under pressure.
  • the not yet cured matrix material connects to the end face of the structure wall and in particular to the U-shaped reinforcement profiles or the U-shaped reinforcement profile.
  • an upper wall of the enveloping element 1 is placed on the lower wall and the structure wall (s) with the reinforcing strip arranged thereon and together with its shape.
  • a plurality of structural walls are assembled to form a skeleton, in which case the skeleton is then connected to a lower half shell of the enveloping element. Subsequently, an upper half-shell of the enveloping element is placed and the entire lightweight structure 8 hardens. This is preferably done in two superimposed forms.
  • the advantage of the method is that the structure walls can be cut from sheet material.
  • the connection profiles are then glued to the structure walls.
  • the fiber composite reinforcing tape is laminated.
  • the structure walls are then glued to the end face of the connection profile, preferably on the not yet cured reinforcing tape ( Figure 1). It can also be provided that adhered to the front side of the structure wall of the fiber belt 7 and then the connection profile is glued over or it is first glued the fiber belt 7 in the connection profile and this glued together with the connection profile on the front side of the structure wall.
  • This structure wall which is closed off in such a manner on the end face and then tensioned, can then be bonded to a further structural wall or to the enveloping element 7.
  • a structural wall 4 with fiber belt 7 is preferably provided at exposed positions which are not covered by a fiber reinforcing strip can be completely covered by the U-shaped connection profile 5 or only in certain regions and in particular at the end regions of the fiber belt 7.
  • the attachment of such fiber belts is very simple and can be carried out quickly Fiber straps are fixed during assembly and it ensures a good force transmission into the body of the structure wall.
  • an aircraft assembly (assembly for aerial sports equipment, aircraft and other aircraft), ie a component for an aircraft, air sports equipment, and other aircraft, such as a helicopter, in particular a fuselage, a wing, a side, elevators, ailerons, to produce a landing flap or a tail unit made of a lightweight structure according to the invention by means of the method according to the invention.

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Abstract

The lightweight structure (8) according to the invention has at least one substantially plate-shape structural wall (4) and an enveloping element (1). The structural wall and the enveloping element are each made of a fiber composite material. The structural wall (4) is made of a first fiber outer layer (1b) and a second fiber outer layer (1c). A U-shaped profiled connection section (5) is arranged at least in a sub-region of the end face (6) of the structural wall (4), said profiled connection section having a base wall (9) and two lateral walls (10). The base wall (9) is arranged so as to rest against the end face (6) of the structural wall (4), the lateral walls (10) of the U-shaped profiled connection section (5) are arranged so as to rest against the outer surfaces of the first and second fiber outer layers (1b, 1c), and the base wall and the lateral walls are connected to the fiber outer layers (1b, 1c).

Description

Leichtbaustruktur und Verfahren zum Herstellen einer Leichtbaustruktur  Lightweight structure and method for producing a lightweight structure
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leichtbaustruktur und ein Verfahren zum Herstellen einer Leichtbaustruktur, insbesondere für Luftfahrzeuge. The present invention relates to a lightweight structure and a method for producing a lightweight structure, in particular for aircraft.
Es ist bekannt, Leichtbaustrukturen herzustellen, indem Hüllenelemente, wie etwa die Außenhaut eines Tragflügels von Flugzeugen durch plattenförmige Verstärkungsrippen oder dergleichen, verstärkt werden, die im Wesentlichen senkrecht zur Ebene des Hüllenelements angeordnet sind. Extremer Leichtbau wird dadurch erreicht, dass Faserverbundmaterialien verwendet werden, das heißt plattenförmige Bauelemente, die aus dünnen Kohlefaserschichten oder Glasfaserschichten mit einer dazwischen liegenden Schaumlage bestehen. Je nach Grad des Leichtbaus kann diese dazwischen liegende Schaumlage auch als Wabenstruktur oder Tubusmaterial ausgebildet sein. Eine solche Struktur ist beispielsweise in der WO 03/018295 A beschrieben. Die Herstellung solcher Strukturen ist jedoch aufwendig und kostenintensiv. It is known to manufacture lightweight structures by reinforcing sheath elements, such as the outer skin of an aircraft wing, by plate-shaped reinforcing ribs or the like, which are arranged substantially perpendicular to the plane of the sheath element. Extreme lightweight construction is achieved by using fiber composite materials, that is to say plate-shaped components consisting of thin carbon fiber layers or glass fiber layers with an intermediate foam layer. Depending on the degree of lightweight construction, this intermediate foam layer may also be formed as a honeycomb structure or tube material. Such a structure is described, for example, in WO 03/018295 A. However, the production of such structures is complicated and expensive.
Um die Zug- und Druckbelastungen des Verstärkungsbauteils für die Biegebeanspruchung der Schale aufnehmen zu können, werden an den Außenzonen des Verstärkungsbauteiles z.B. eines Holmes Stränge aus Faserverbund-Materialien eingelegt, die in der Höhe so bemessen sein müssen, dass die Zug- und Druckkräfte aufgenommen werden können, dass aber auch genügend Klebefläche an der Seite dieser Einlage zur Verfügung steht, damit eine sichere Verklebung mit den Außenschichten ge- geben ist. Dies bedarf einer aufwändigen Handarbeit, um ein brauchbares Gewichts- Festigkeitsverhältnis erreichen zu können. In order to record the tensile and compressive loads of the reinforcing member for the bending stress of the shell, strands of fiber composite materials are inserted in the outer zones of the reinforcing member such as a Holmes, which must be sized in height so that the tensile and compressive forces are absorbed but that sufficient adhesive surface is also available on the side of this insert, so that a secure bond with the outer layers can be achieved. give is. This requires a laborious manual work in order to achieve a useful weight-strength ratio can.
Durch diese Konstruktion erhält man jedoch eine sehr schmale Stegfläche des Verstärkungsbauteils, um dieses mit dem Hüllenelement verbinden zu können. Die Sandwich-Innenschichten solcher Hüllenelemente bzw. Schalenkonstruktionen sind jedoch meist sehr dünn ausgeführt und können durch die schmale Stegbreite des Verstärkungselements die Druck-, Zug- oder die Scherbelastungen meist nicht übernehmen. Daher kann in diesem Bereich in der Schale meist kein Kernmaterial eingelegt werden, um einen direkten Verbund mit der Außenschicht zu ermöglichen. Um in diesem Anbin- dungsbereich jedoch genügend Biege- und Beulsteifigkeit zu erreichen, müssen zusätzliche Lagen an Faserverbundmaterial eingebracht werden, wodurch sich das Gewicht erhöht. Dies Aussparung des Sandwichmaterials in diesem Bereich sowie die Einbringung des Verstärkungsmaterials erfordern einen wesentlichen Mehraufwand in der Produktion. Aus der US 2008/0295334 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zwei Strukturelemente, wie zum Beispiel ein Rahmenelement und eine Haut eines Flugzeugflügels miteinander verbunden werden. Hierbei wird auf das Rahmenelement im Bereich der Stirnfläche eine U-förmige Schiene aufgesetzt, welche sich seitlich ein Stück über die Seitenflächen des Rahmenelementes hinaus erstreckt. Diese Schiene bildet somit eine breite Fläche, welche zum Verbinden mit den zweiten Strukturelementen benutzt wird, wobei die Verbindung durch Verklebung erfolgt. By this construction, however, one obtains a very narrow web surface of the reinforcing member in order to connect this with the shell element can. However, the sandwich inner layers such shell elements or shell structures are usually made very thin and can not usually take over the pressure, tensile or shear loads due to the narrow web width of the reinforcing element. Therefore, in this area in the shell usually no core material can be inserted to allow a direct bond with the outer layer. However, in order to achieve sufficient bending and buckling stiffness in this connection area, additional layers of fiber composite material must be introduced, which increases the weight. This recess of the sandwich material in this area as well as the incorporation of the reinforcing material require a significant overhead in production. US 2008/0295334 A1 discloses a method in which two structural elements, such as, for example, a frame element and a skin of an aircraft wing, are connected to one another. Here, a U-shaped rail is placed on the frame member in the region of the end face, which extends laterally a piece over the side surfaces of the frame member addition. This rail thus forms a wide surface, which is used for connection to the second structural elements, the connection being made by gluing.
Aus der WO 2012/091695 A1 geht eine ähnliche Verbindungseinrichtung hervor, welche an einem Strukturbauteil seitlich vorstehende Laschen aufweist, um eine möglichst große Verbindungsfläche zu einem weiteren Strukturbaubauteil bereit zu stellen. WO 2012/091695 A1 discloses a similar connecting device which has tabs projecting laterally on a structural component in order to provide the largest possible connecting surface to a further structural component.
In der US 2004/0051005 A1 ist eine Befestigungseinrichtung zum Befestigung von Metallteilen an der Oberfläche eine Verbundplatte beschrieben. Die Verbindungeinrichtung weist L- und U-förmige faserverstärkte Lagen auf, die ineinandergesetzt und miteinander und mit der Verbundplatte verklebt werden, sodass eine Aufnahme für das Metallteil geschaffen wird. US 2004/0051005 A1 describes a fastening device for fastening metal parts to the surface of a composite panel. The connector has L- and U-shaped fiber reinforced layers which are nested and bonded together and to the composite panel to provide a receptacle for the metal part.
Weiterhin sind aus der US 2003/0037867 A1 und der DE 10 2005034621 B3 dreidimensional geformte Körper zum Verbinden von Faserverbundteilen bekannt. Aus der US 2005/0064134 A1 gehen eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zum Verbinden von Bauteilen mit einer zackenförmigen Zugverbindung hervor. Diese Zugverbindung umfasst ein Basiselement und ein zackenförmiges Element. Die Zugverbindung wird mit einem plattenförmigen Bauteil verschraubt und/oder verklebt und mit einem Zugband verbunden. Über die Zugverbindung wer- den Zugkräfte aus dem plattenförmigen Bauteil aufgenommen und in das Zugband eingeleitet. Furthermore, from US 2003/0037867 A1 and DE 10 2005034621 B3 three-dimensionally shaped body for connecting fiber composite parts known. US 2005/0064134 A1 discloses an apparatus, a system and a method for connecting components with a serrated tension connection. This train connection comprises a base element and a serrated element. The train connection is screwed to a plate-shaped component and / or glued and connected to a drawstring. Tensile forces are absorbed by the plate-shaped component via the tension connection and introduced into the tension band.
Im Flugzeugbau von kleineren bis mittelgroßen Flugzeugen hat sich jedoch eine Leichtbaustruktur durchgesetzt, bei welcher Strukturwandungen verwendet werden, die aus einer ersten Faser- Außenschicht, einer Zwischenlage und einer zweiten Faser-Außenschicht bestehen, wobei im Bereich der Stirnflächen der Strukturwandungen langgestreckte Faserbänder zwischen den gegenüberliegenden Faser-Außenschichten eingesetzt sind. Die langgestreckten Faserbänder dienen zur Aufnahme von Zugkräften entlang der Längsrichtung der Strukturwandungen. In aircraft construction of small to medium-sized aircraft, however, a lightweight structure has prevailed, are used in which Strukturwandungen consisting of a first fiber outer layer, an intermediate layer and a second outer fiber layer, wherein in the region of the end faces of the Strukturwandungen elongated slivers between the opposite Fiber outer layers are used. The elongated fiber slivers serve to absorb tensile forces along the longitudinal direction of the structure walls.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Leichtbaustruktur und ein Verfahren zum Herstellen einer Leichtbaustruktur, insbesondere für Luftfahrzeuge, zu schaffen, mit welchen eine sehr stabile, leichte Leichtbaustruktur effizient herstellbar ist. The invention has for its object a lightweight structure and a method for producing a lightweight structure, in particular for aircraft to create, with which a very stable, lightweight lightweight structure can be efficiently produced.
Die Aufgabe wird durch eine Leichtbaustruktur und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. The object is achieved by a lightweight structure and a method according to the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the respective subclaims.
Die erfindungsgemäße Leichtbaustruktur weist zumindest eine im Wesentlichen plattenförmige Strukturwandlung und ein Hüllelement auf. Die Strukturwandung und das Hüllelement sind jeweils aus einem Faser-Verbundmaterial ausgebildet. Die Strukturwandung ist aus einer ersten Faser- Außenschicht, einer Zwischenlage und einer zweiten Faser-Außenschicht ausgebildet. Zumindest in einem Teilbereich der Stirnfläche der Strukturwandung ist ein U-förmiges Verbindungsprofil bzw. Verstärkungsprofil angeordnet, das eine Basiswandung und zwei Seitenwandungen aufweist. Die Basiswandung ist an der Stirnfläche der Strukturwandung und die Seitenwandungen des U-förmigen Verbindungsprofils sind an den Außenflächen der ersten und zweiten Faser-Außenschichten anliegend angeordnet und mit den Faser-Au ßenschichten verbunden. The lightweight construction structure according to the invention has at least one substantially plate-shaped structural transformation and an enveloping element. The structure wall and the cladding element are each formed from a fiber composite material. The structure wall is formed from a first outer fiber layer, an intermediate layer and a second outer fiber layer. At least in a portion of the end face of the structure wall, a U-shaped connection profile or reinforcing profile is arranged, which has a base wall and two side walls. The base wall is at the end face of the structure wall and the side walls of the U-shaped connection profile are disposed adjacent the outer surfaces of the first and second outer fiber layers and bonded to the fiber outer layers.
Das Hüllelement weist ein Faserverbundverstärkungsband auf. Im Bereich des Faserverstärkungsbandes sind das Hüllelement und die Strukturwandungen miteinander verbunden, wobei die Strukturwandung mit ihrer Stirnfläche an dem Faserverbundverstärkungsband anliegt. Im Vergleich zu den Eingangs erläuterten Strukturwandungen, in welchen sich über die gesamte Länge der Strukturwandung erstreckende Verstärkungsbänder an den Stirnflächen der Strukturwandung in diese integriert sind, lässt sich die erfindungsgemäße Leichtbaustruktur wesentlich einfacher und schneller herstellen, da das Faserverbundverstärkungsband flächig auf das Hüllelement auflaminiert werden kann. Dies ist wesentlich einfacher als langgestreckte Fasern zwischen den Faser- Außenschichten der Strukturwandung anzuordnen und zu verkleben. The sheath element has a fiber composite reinforcement band. In the region of the fiber reinforcement band, the sheath element and the structure walls are connected to one another, wherein the structure wall bears with its end face against the fiber composite reinforcement band. In comparison to the structure walls explained at the beginning, in which reinforcing bands extending over the entire length of the structure wall are integrated at the end faces of the structure wall, the lightweight structure according to the invention can be produced much more simply and quickly, since the fiber composite reinforcement band can be laminated on the covering element in a planar manner , This is much easier than arranging and bonding elongated fibers between the outer fiber layers of the structure wall.
Das Faserbundverstärkungsband kann grundsätzlich beliebig breit und beliebig stark ausgebildet sein, um entsprechende Zugkräfte aufzunehmen. Die Strukturwandung selbst muss keine Zugkräfte aufnehmen, sondern lediglich das Hüllelement in seiner Position und vorzugsweise zwei gegenüberliegende Hüllelemente auf Abstand zu halten. Das U-förmige Verbindungsprofil dient zum Herstellen einer festen Verbindung zwischen dem Hüllelement und der Strukturwandung. Da in die Strukturwandung nur Kräfte in der Ebene der Strukturwandung eingeleitet werden und der Anteil der Kräfte in Längsrichtung der Strukturwandung gering ist, da die Zugkräfte in Längsrichtung der Strukturwandung vom Faserverbundverstärkungsband aufgenommen werden, genügt zur Verbindung der Strukturwandungen mit dem Hüllelement die Fläche der Basiswandung des U-förmigen Verbindungsprofils. Es sind keine zusätzlich an den Außenflächen der Strukturwandung vorstehenden Verbindungsabschnitte notwendig. Es genügt auch, dass ein oder mehrere U-förmige Verbindungsprofile lediglich abschnitts- weise an der Stirnfläche der Strukturwandung vorgesehen sind. The fiber-reinforced band can basically be arbitrarily wide and arbitrarily strong in order to absorb corresponding tensile forces. The structure wall itself does not have to absorb tensile forces, but merely to keep the enveloping element in its position and preferably two opposing enveloping elements at a distance. The U-shaped connection profile serves to establish a firm connection between the enveloping element and the structure wall. Since only forces in the plane of the structure wall are introduced into the structure wall and the proportion of forces in the longitudinal direction of the structure wall is low, since the tensile forces are absorbed by the fiber composite reinforcement strip in the longitudinal direction of the structure wall, the surface of the base wall of the structural wall is sufficient to connect the structure walls to the cover element U-shaped connection profile. There are no additional on the outer surfaces of the structure wall projecting connecting portions necessary. It is also sufficient that one or more U-shaped connection profiles are provided only in sections on the end face of the structure wall.
Die Strukturwandung kann zunächst fast vollständig mit einem automatisch ablaufenden Verfahren hergestellt werden. Vorzugsweise erfolgt das Verbinden der Strukturwandung mit dem Hüllelement, indem das noch nicht ausgehärtete Faserverbundverstärkungsband unter Druck in Kontakt mit der Strukturwandung gebracht wird. Das Faserverbundverstärkungsband besteht aus Verstärkungsfasern, die in einem Matrixmaterial eingebettet sind. Das noch nicht ausgehärtete Matrixmaterial verbindet sich mit der Stirnfläche der Strukturwandung und insbesondere mit den bzw. dem U-förmigen Verbindungsprofil. Es kann jedoch auch zusätzlich Klebemasse eingebracht werden. Dies ist insbesondere zweckmäßig, wenn die Strukturwandung sich nicht im rechten Winkel zum Hüllelement befindet, so dass ein keilförmiger Spalt zwischen der Stirnfläche der Strukturwandung und dem Hüllelement ausgefüllt wird. The structure wall can initially be produced almost completely with an automatic process. Preferably, the joining of the structure wall to the enveloping element takes place by bringing the not yet cured fiber composite reinforcing strip under pressure into contact with the structure wall. The fiber composite reinforcement tape consists of reinforcing fibers embedded in a matrix material. The not yet cured matrix material connects to the end face of the structure wall and in particular to the or the U-shaped connection profile. However, it is also possible to introduce additional adhesive. This is particularly expedient if the structure wall is not at right angles to the enveloping element, so that a wedge-shaped gap between the end face of the structure wall and the enveloping element is filled.
Bei der erfindungsgemäßen Leichtbaustruktur sind die Zugkräfte von der Strukturwandlung entkoppelt. Es ist daher auch möglich, mehrere Strukturwandlungen etwas versetzt zueinander auf einem gemeinsamen Faserverbundverstärkungsband anzuordnen, da die Zugkräfte über den Versatz hinweg vom Faserverbundverstärkungsband aufgenommen werden. Dies erlaubt konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten, die bei bisher bekannten Leichtbaustrukturen nicht möglich waren. Das U-förmige Verbindungsprofil ist vorzugsweise aus einem Faserverbundmaterial ausgebildet. Die Faserrichtung dieses Elements verläuft vorzugsweise diagonal zur Längserstreckung des U-förmigen Verbindungsprofils, damit die verbleibenden Zug/Druck-Kräfte vom längsgerichteten Verstärkungsband optimal in die Strukturbauteile eingeleitet werden können. Das Faserverbundverstärkungsband erstreckt sich vorzugsweise parallel zur Strukturwandung über die gesamte Länge (oder auch nur eines Teiles der Länge des Strukturbauteils) bzw. Breite des Hüllelementes. In the lightweight structure according to the invention, the tensile forces are decoupled from the structural transformation. It is therefore also possible, several structural transformations slightly offset each other on one to arrange common fiber composite reinforcing tape, since the tensile forces are taken over the offset away from the fiber composite reinforcing tape. This allows design options that were not possible in previously known lightweight structures. The U-shaped connection profile is preferably formed from a fiber composite material. The fiber direction of this element preferably runs diagonally to the longitudinal extent of the U-shaped connection profile, so that the remaining tensile / compressive forces can be optimally introduced into the structural components from the longitudinal reinforcement band. The fiber composite reinforcement band preferably extends parallel to the structure wall over the entire length (or even only a part of the length of the structural component) or width of the enveloping element.
Das U-förmige Verbindungsprofil kann auch aus zwei L-förmigen Verbindungsprofilen ausgebildet sein, den Bereich der Stirnfläche der Strukturwandung mit jeweils einem Schenkel zur Ausbildung der Basis übereinanderlappen. The U-shaped connection profile can also be formed from two L-shaped connection profiles, overlapping the region of the end face of the structure wall, each with a leg for forming the base.
Mehrere U-förmige Verbindungsprofile können Abschnittsweise an der Stirnfläche der Strukturwandung angeordnet sein. Several U-shaped connection profiles may be arranged in sections on the end face of the structure wall.
Die U-förmigen Verbindungsprofile können mit Abstand zueinander an der Stirnfläche der Strukturwandung angeordnet sein. The U-shaped connection profiles may be arranged at a distance from each other on the end face of the structure wall.
Das U-förmige Verbindungsprofil kann im Bereich der Seitenwandung geschlitzt ausgebildet sein, so- dass es im Bereich der Basis biegsam ist. Hierdurch können mit den Stirnflächen der Strukturwandungen beliebige Raumformen und insbesondere Rundungen ausgebildet werden. Da das Faserverbundverstärkungsband vor dem Verbinden mit dem Hüllelement flexibel ist, kann das Faserbundver- stärkungsband, bevor es ausgehärtet ist, grundsätzlich in jede beliebige Form gebracht werden. Die erfindungsgemäße Leichtbaustruktur erlaubt somit eine beliebige Formgebung. The U-shaped connection profile can be slotted in the region of the side wall, so that it is flexible in the region of the base. As a result, any spatial shapes and in particular curves can be formed with the end faces of the structure walls. Since the fiber composite reinforcement tape is flexible prior to bonding to the cover member, the fiber composite reinforcement tape may generally be formed into any shape before it is cured. The lightweight structure according to the invention thus allows any shape.
Vorzugsweise werden die Strukturwandungen hergestellt, indem die Zwischenlage mit den beiden Faser-Außenschichten laminiert und ausgehärtet wird und dann in eine gewünschte Form zugeschnitten wird. Es können somit große Platten von Faserverbundmateriai hergestellt werden, aus welchen mehrere Strukturwandungen geschnitten werden. Das Schneiden der Strukturwandungen wird vor- zugsweise mit entsprechenden Schneid- oder Fräsmaschinen vollautomatisch ausgeführt. Die Strukturwandungen können so einfach mit einer beliebigen Kontur bzw. Form hergestellt werden. Preferably, the structure walls are made by laminating and curing the interlayer with the two outer fiber layers and then cut into a desired shape. It is thus possible to produce large sheets of fiber composite materials from which a plurality of structural walls are cut. The cutting of the structural walls is preferably fully automatic with appropriate cutting or milling machines. The structure walls can be made so easily with any contour or shape.
Die Strukturwandung wird vorzugsweise hergestellt, indem als Zwischenlage ein Füllmaterial, wie zum Beispiel Schaumstoff, verwendet wird, wobei in das Füllmaterial zumindest ein Loch geschnitten wird, in das ein Verstärkungskörper aus einem Material, das eine höhere Festigkeiten als das Füllmaterial besitzt, eingesetzt wird, und dann das Füllmaterial zusammen mit dem Verstärkungskörper mit den beiden Faser-Außenschichten laminiert und ausgehärtet wird. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung kann auch für andere Leichtbaustrukturen verwendet werden, bei welchen die Strukturwandung nicht mit einem erfindungsgemäßen U-förmigen Verbindungsprofil mit einem Hüllelement verbunden sind. Das Einsetzen von Verstärkungskörper in das Füllmaterial vor dem Laminieren der Faser-Außenschichten stellt somit einen eigenständigen Erfindungsgedanken dar. Das Füllmaterial kann aus einem Schaumstoff, Waben- oder Tubusmaterial oder einem anderen Material sein, das die Querkräfte von einer Faser-Außenschicht zur anderen Faser- Außenschicht übertragen kann und somit die Faser-Außenschicht zuverlässig auf Abstand hält. Als Verstärkungskörper können ein Holzkörper, ein Metallkörper, insbesondere ein Aluminiumkörper, und/ oder ein Faserverbundkörper verwendet werden. Der Faserverbundkörper besteht wiederum aus einem Füllmaterial, das mit Faser-Au ßenschicht umhüllt ist. Die Stärke eines solchen Faserverbundkör- pers entspricht der Stärke des Füllmaterials, sodass es Oberflächenbündig eingebracht werden kann. The structural wall is preferably made by using as interleaf a filling material, such as foam, wherein at least one hole is cut into the filling material into which a reinforcing body of a material having a higher strength than the filling material is inserted. and then the filler together with the reinforcing body with the two outer fiber layers is laminated and cured. This aspect of the present invention can also be used for other lightweight structures in which the structural wall is not connected to a U-shaped connection profile according to the invention with an enveloping element. The insertion of reinforcing body into the filling material prior to lamination of the fiber outer layers thus constitutes an independent idea of the invention. The filling material may be made of a foam, honeycomb or tubular material or another material which transmits the transverse forces from one outer fiber layer to the other fiber material. Can transfer outer layer and thus reliably keeps the fiber outer layer at a distance. As a reinforcing body, a wood body, a metal body, in particular an aluminum body, and / or a fiber composite body may be used. The fiber composite body, in turn, consists of a filling material, which is coated with fiber outer layer. The thickness of such a fiber composite body corresponds to the thickness of the filling material so that it can be introduced flush with the surface.
Vorzugsweise werden mehrere Strukturwandungen zu einem Gerippe zusammengesetzt. Das Gerippe wird dann mit dem Hüllelement verbunden und zumindest ein Faserverbundverstärkungsband verläuft im Wesentlichen parallel zu einer Strukturwandlung. Die einzelnen Strukturwandungen müssen hierzu nicht fest miteinander verbunden sein. Es genügt eine Steckverbindung oder eine vorläufige Klebeverbindung. Die Ecken der Steckverbindungen können nach dem Fixieren mit vorgefertigten Winkelprofilen verklebt werden. Die Festigkeit der gesamten Leichtbaustruktur wird durch die Verbindung an mehreren Stellen des Hüllelementes mit dem einen und vorzugsweise den mehreren Strukturwandungen erzielt. Preferably, a plurality of structural walls are assembled into a skeleton. The framework is then connected to the sheath element and at least one fiber composite reinforcement band is substantially parallel to a structural transformation. The individual structural walls need not be firmly connected to each other. It suffices a plug connection or a temporary adhesive connection. The corners of the connectors can be glued after fixing with prefabricated angle profiles. The strength of the entire lightweight structure is achieved by the connection at several points of the Hüllelementes with one and preferably the plurality of structural walls.
Insbesondere ist vorgesehen das Gerippe zusammen mit den darin integrierten mechanischen, hydraulischen, elektronischen und elektrischen Komponenten eines Fahrzeuges, insbesondere eines Flugzeuges bzw. Luftfahrzeuges, auf eine Unterwandung ausbildenden Bereich des Hüllelementes und die darauf angeordneten Faserverbundverstärkungsbänder aufzulegen und danach entsprechend eine Oberwandung ausbildenden Bereich des Hüllelementes und die darauf angeordneten Faserver- bundverstärkungsbänder auf das Gerippe aufzulegen. Anschließend erfolgt dann das Aushärten bzw. Trocknen der Leichtbaustruktur im Bereich der Basiswandungen der U-förmigen Profile, der Verstärkungsbänder sowie der Ober- und Unterwandung des Hüllelementes. In particular, it is provided that the skeleton together with the integrated therein mechanical, hydraulic, electronic and electrical components of a vehicle, in particular an aircraft or aircraft, on a subsoil forming area of Hüllelementes and placed thereon fiber composite reinforcing tapes and then accordingly a region of the cladding element forming a top wall and the fiber reinforcement ribbons arranged thereon are laid onto the skeleton. Subsequently, the curing or drying of the lightweight structure in the region of the base walls of the U-shaped profiles, the reinforcing bands and the upper and lower wall of the Hüllelementes then takes place.
Bei der vorliegenden Erfindung geht es somit um die Verlagerung der Zug- und Druck-Kräfte von einem auf Biegebelastung ausgelegten Bauteils, wie z.B. eines Tragflächenholms, einer Verstärkungsrippe oder z.B. einen Spant in das Hüllelement. Bei bisherigen Lösungen wurden hierzu Holme erstellt, die an den Randbereichen bei der Produktion einen Gurt aus Fasern Kohlefaser, Glasfaser, udgl. eingelegt wurde. Dieser Gurt musste aus vielen einzelnen Fasersträngen, sogenannte Rovings, händisch eingelegt werden. Der Nachteil dieser Konstruktion ist neben dem hohen Arbeitsaufwand, dass man eine bestimmte Gurthöhe erreichen muss, um die Schubkräfte auf die seitliche Kohlefaserbeschichtung übertragen zu können. Aufgrund dieser Fertigungsweise muss jedes einzelne Teil aufwändig per Hand in Formen gefertigt werden. Thus, the present invention is concerned with the displacement of the tensile and compressive forces from a component subjected to bending stress, e.g. a wing spar, a reinforcing rib or e.g. a rib in the wrapping element. In previous solutions to spars were created, which at the edge regions in the production of a belt of fibers carbon fiber, fiberglass, udgl. was inserted. This belt had to be inserted manually from many individual fiber strands, so-called rovings. The disadvantage of this design is in addition to the high workload that you have to reach a certain height of the belt in order to transfer the shear forces on the side carbon fiber coating can. Due to this manufacturing process every single part has to be elaborately handcrafted in molds.
Zudem hat diese Bauart den Nachteil, dass alle Kräfte in die Holme eingeleitet werden müssen und die Verbindung zur Schale nur in einem schmalen Bereich erfolgt, weshalb in diesem Bereich das Stützmaterial herausgenommen werden muss und dieser Bereich mit einer zusätzlichen Verstärkung ausgeführt werden muss. Dies bedingt auch in der Schalenkonstruktion einen erheblichen Mehraufwand. In addition, this design has the disadvantage that all forces must be introduced into the spars and the connection to the shell takes place only in a narrow area, which is why in this area the support material must be removed and this area must be performed with an additional reinforcement. This requires a considerable additional effort in the shell construction as well.
Der wesentlichste Punkt der vorliegenden Erfindung ist die Verlagerung der Zug- und Druckkräfte vom Holm-Randbereich bzw. von der Strukturwandung in die Schale bzw. das Hüllelement. The most important point of the present invention is the displacement of the tensile and compressive forces from the spar edge region or from the structure wall into the shell or the enveloping element.
D.h. die Strukturwandung kann aus einem Sandwich-Plattenmaterial mit einer CNC-Fräse sehr zeit- und kostensparend herausgefräst werden. Die Strukturwandung überträgt im Wesentlichen nur noch die Schubkräfte von Ober- zu Unterseite und nimmt geringe Scherkräfte auf. Die Strukturwandung nimmt im Gegensatz zum Stand der Technik aber nahezu keine Zug- und Druckkräfte der Biegebelas- tung mehr auf. That The structure wall can be milled out of a sandwich panel material with a CNC milling machine to save time and money. The structure wall essentially only transfers the shear forces from top to bottom and absorbs low shear forces. In contrast to the prior art, however, the structure wall absorbs almost no tensile and compressive forces of the bending load.
Die Zug- und Druckkräfte werden von dem Faserverbundverstärkungsband aufgenommen, das auf die Innenlage der Tragfläche bzw. des Hüllelementes laminiert wird. Durch die nun wesentlich größere Breite des Gurtbandes ist eine direkte Krafteinleitung auf das Hüllelement möglich. Das Hüllelement kann daher ohne Unterbrechung durchlaufen. The tensile and compressive forces are absorbed by the fiber composite reinforcement tape which is laminated to the inner layer of the airfoil or wrapper. By the now much larger Width of the webbing is a direct force on the wrapping possible. The enveloping element can therefore pass through without interruption.
Um exponierte Bereiche zu verstärken, in denen kein Faserverbundverstärkungsband in das Hüllele- ment eingelegt werden muss, ist vorgesehen ein Faserverbundverstärkungsband im Bereich zwischen der Stirnfläche der Strukturwandung und insbesondere zwischen der Stirnfläche und der Basiswandung des Verbindungsprofils anzuordnen. In order to strengthen exposed areas in which no fiber composite reinforcement tape must be inserted into the Hüllele- ment, it is provided to arrange a fiber composite reinforcement band in the region between the end face of the structure wall and in particular between the end face and the base wall of the connection profile.
Auch hier kann der Holm bzw. die Rippe aus einem Sandwich-Plattenmaterial gefräst werden. Hier werden die Zug- und Druckkräfte von einem Zug-Druck-Band aufgenommen, allerdings liegt dieses innerhalb des U-Profiles. Dieses Band kann beim Verkleben des U-Profils auf das ausgefräste Bauteil eingebracht werden. Hierzu kann als Nasslaminat in das U-Profil gelegt werden. Eine Variante ist aber auch, dass aus einer Platte mit längsgerichteten Fasern Streifen geschnitten werden, die beim Aufkleben des U-Profiles zwischen dem U-Profil und der Platten-Stirnkante eingeklebt werden. Again, the spar or the rib can be milled from a sandwich plate material. Here, the tensile and compressive forces are absorbed by a train-pressure band, but this is within the U-profile. This tape can be introduced when gluing the U-profile on the milled component. For this purpose, can be placed as a wet laminate in the U-profile. A variant is also that are cut from a plate with longitudinal fibers strips, which are glued when gluing the U-profile between the U-profile and the plate edge.
Eine solche Strukturwandung kann an Stellen in einer Leichtbaustruktur angeordnet werden, an welcher kein Faserverbundverstärkungsband am Hüllelement vorgesehen ist oder bei denen die Strukturwandung nicht an einem Hüllelement anliegt. Dieses Verfahren bietet auch die Möglichkeit, dass auch gekrümmte Kanten auf diese Weise ausgeführt werden können. Das Zug-Druck-Band ist hier relativ dünn oder in mehreren dünneren Lagen ausgeführt, das U-Profil wird an den Seitenkanten gerade oder V-förmig eingeschnitten. Hierdurch kann das U-Profil um Radien gelegt werden. Durch die dünne Ausführung des vorgefertigten Zug- Druck-Bandes, dann dieses um die Radien gelegt werden. Bei kleiner werdenden Radien kann das Band auch als Nasslaminat eingelegt werden. Such a structure wall can be arranged at locations in a lightweight structure, on which no fiber composite reinforcement tape is provided on the enveloping element or in which the structure wall is not applied to an enveloping element. This method also offers the possibility that even curved edges can be executed in this way. The tension-pressure band is here relatively thin or executed in several thinner layers, the U-profile is cut straight or V-shaped at the side edges. As a result, the U-profile can be set to radii. Due to the thin design of the prefabricated tension-compression band, this will be placed around the radii. With smaller radii, the tape can also be inserted as a wet laminate.
Dadurch, dass die Zug-Druck-Belastung durch das eingelegte Band aufgenommen wird, kann das U- Profil auch bei freiliegendem Ende des Bauteils an den Seiten eingeschnitten werden. Hierdurch eignet sich diese Konstruktion zur Abschlussverstärkung bei Rumpfspanten udgl., die Rundungen an den Rändern aufweisen. The fact that the train-pressure-load is absorbed by the inserted tape, the U-profile can be cut even with exposed end of the component on the sides. As a result, this construction is suitable for final reinforcement of fuselage frames and the like, which have curves at the edges.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen in: Figur 1 eine ausschnittsweise seitlich geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Leichtbaustruktur: The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. These show in: 1 is a fragmentary side sectional view of a lightweight structure according to the invention:
Figur 2 ein Hüllelement der Leichtbaustruktur; FIG. 2 shows an enveloping element of the lightweight structure;
Figur 3 eine ausschnittsweise seitlich geschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leichtbaustruktur; Figure 3 is a fragmentary side sectional view of another embodiment of a lightweight structure according to the invention;
Figur 4 ein zentraler Tragflächenabschnitt eines Flugzeuges in einer perspektivischen Ansicht; FIG. 4 shows a central wing section of an aircraft in a perspective view;
Figur 5 ein seitlicher Tragflächenabschnitt eines Flugzeuges in einer perspektivischen Ansich; Figure 5 is a side wing portion of an aircraft in a perspective view;
Figur 6 ein Ausführungsbeispiel einer plattenförmigen Strukturwandung einer Leichtbaustruktur in einer perspektivischen Ansicht, 6 shows an embodiment of a plate-shaped structure wall of a lightweight structure in a perspective view,
Figur 7 den seitlichen Tragflächenabschnitt aus Figur 5 mit einem Faserverstärkungsband in einer perspektivischen Ansicht; FIG. 7 shows the side wing section from FIG. 5 with a fiber reinforcement band in a perspective view;
Figur 8 eine Detailansicht aus Figur 7 an einem Übergang von einer Strukturwandung auf eine andere Strukturwandung mit Versatz; Figure 8 is a detail view of Figure 7 at a transition from one structure wall to another structure wall with offset;
Figur 9 ein Ausschnitt aus Figur 7 mit Faserverbundverstärkungsband oberseitig und unterseitig auf der Leichtbaustruktur aufgebracht; und Figure 9 shows a detail of Figure 7 with fiber composite reinforcing tape on the upper side and underside applied to the lightweight structure; and
Figur 10 eine weitere Detailansicht aus Figur 7. FIG. 10 shows a further detail view from FIG. 7.
Im Folgenden wird eine erfindungsgemäße Leichtbaustruktur 8 beschrieben (Figuren 1 bis 10). Diese Leichtbaustruktur 8 umfasst zumindest ein Verstärkungsbauteil bzw. eine plattenförmige Strukturwandung 4 und zumindest ein Hüllelement 1 (Figuren 1 und 2). In the following, a lightweight structure 8 according to the invention will be described (FIGS. 1 to 10). This lightweight structure 8 comprises at least one reinforcing component or a plate-shaped structural wall 4 and at least one envelope element 1 (FIGS. 1 and 2).
Die plattenförmige Strukturwandung 4 ist aus einer ersten Faser-Außenschicht 4b, einer Zwischenlage 4a und einer zweiten Faser-Außenschicht 4c ausgebildet. An einer Stirnfläche 6 der plattenförmigen Strukturwandung 4 ist ein U-förmiges Verstärkungs- bzw. Verbindungsprofil 5 angeordnet. The plate-shaped structure wall 4 is formed from a first outer fiber layer 4b, an intermediate layer 4a and a second outer fiber layer 4c. At an end face 6 of the plate-shaped structure wall 4, a U-shaped reinforcing or connecting profile 5 is arranged.
Das U-förmige Verbindungsprofil 5 weist eine Basiswandung 9, und zwei Seitenwandungen 10 auf. The U-shaped connection profile 5 has a base wall 9, and two side walls 10.
Vorzugsweise ist das U-förmige Verbindungsprofil 5 derart ausgebildet, dass die beiden Seitenwandungen gegenüber der Basiswandung 9 unter einem vorbestimmten Winkel von in etwa 2° bzw. 5° bzw. 10° zueinander geneigt sind. Auf diese Weise hat das U-förmige Verbindungsprofil 5 eine gewisse Vorspannung mittels der das Verbindungsprofil 5 nach dem Aufbringen von selbst seine Position auf der Strukturwandung 4 hält. Somit sind keine Klemmen beim Aufbringen des Verbindungsprofils 5 auf und zum Verbinden mit der Strukturwandung 4 notwendig. Der Kraftfluss verläuft von dem Hüllelement 1 über die Basiswandung 9 und über die Seitenwandungen 10 in die Faser-Außenschichten 4b, 4c. Das U-förmige Verbin- dungsprofil 5 weist diagonal zu seiner Längserstreckung verlaufende Verstärkungsfasern auf. Diese führen zu einer optimalen Kraftüberleitung von Scherkräften auf die Strukturwandung. Preferably, the U-shaped connecting profile 5 is formed such that the two side walls relative to the base wall 9 are inclined at a predetermined angle of approximately 2 ° or 5 ° or 10 ° to each other. In this way, the U-shaped connection profile 5 has a certain bias by means of which the connection profile 5 holds itself after the application of its own position on the structure wall 4. Thus, no clamps when applying the connection profile 5 on and for connecting to the structure wall 4 are necessary. The power flow extends from the sheath element 1 via the base wall 9 and via the side walls 10 into the fiber outer layers 4b, 4c. The U-shaped connecting profile 5 has reinforcing fibers extending diagonally to its longitudinal extension. These lead to an optimal force transmission of shear forces on the structure wall.
Das Verbindungsprofil 5 wird derart in einem Teilbereich der Stirnfläche 6 der Strukturwandung 4 angeordnet, dass die Basiswandung 9 und die Seitenwandungen 10 entsprechend an der Stirnfläche 6 bzw. an der Zwischenlage 4a, der ersten Faser-Außenschicht 4b und der zweiten Faser-Außenschicht 4c anliegen und an diesen mittels einer Klebeverbindung fixiert werden. The connecting profile 5 is arranged in a partial region of the end face 6 of the structure wall 4 such that the base wall 9 and the side walls 10 abut respectively on the end face 6 and on the intermediate layer 4a, the first outer fiber layer 4b and the second outer fiber layer 4c and be fixed to these by means of an adhesive connection.
Das Hüllenelement bzw. Hüllelement 1 ist ebenfalls aus einer ersten Faser-Außenschicht 1 b, einer Zwischenlage 1 a und einer zweiten Faser-Außenschicht 1 c ausgebildet. The sheath element or sheath element 1 is likewise formed from a first outer fiber layer 1b, an intermediate layer 1a and a second outer fiber layer 1c.
Weiterhin ist in einem Bereich in dem das Hüllelement 1 mit der Strukturwandung verbunden wird ein Verstärkungsband bzw. ein Faserverbundverstärkungsband 2 angeordnet. Das Faserverbundverstär- kungsband 2 ist vorzugsweise aus einem Kohlefaserverbund ausgebildet. Im Bereich des Faserverbundverstärkungsbandes 2 ist die Strukturwandung bzw. das darauf angeordnete U-förmige Verbindungsprofil 5 mit dem Faserverbundverstärkungsband 2 verbunden. Furthermore, in a region in which the enveloping element 1 is connected to the structure wall, a reinforcing strip or a fiber composite reinforcing strip 2 is arranged. The fiber composite reinforcement band 2 is preferably formed from a carbon fiber composite. In the area of the fiber composite reinforcement band 2, the structure wall or the U-shaped connection profile 5 arranged thereon is connected to the fiber composite reinforcement band 2.
Vorzugsweise ist das Faserverbundverstärkungsband 2 doppelt bzw. drei- bzw. vier- bzw. fünf bzw. sechsmal breiter als die Basiswandung 9 des U-förmigen Verbindungsprofils 5. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leichtbaustruktur 8 kann zusätzlich, insbesondere aber alternativ ein Faserriemen 7, dessen Aufbau ähnlich dem Faserverbundverstär- kungsband 2 ist, im Bereich zwischen der Stirnfläche 6 der Strukturwandung 4 und der Basiswandung 9 des Verbindungsprofils 5 vorgesehen sein (Figur 3). Eine Strukturwandung 4 mit einem solchen Faserriemen 7 kann in Bereichen der Leichtbaustruktur 8 vorgesehen werden, in welchen kein Faserverstärkungsband angeordnet ist und trotzdem eine gewisse Zugstabilität bereitstellen. Preferably, the fiber composite reinforcing tape 2 is twice or three or four, or five or six times wider than the base wall 9 of the U-shaped connecting profile. 5 According to a further embodiment of the lightweight construction structure 8 according to the invention, a fiber belt 7 whose construction is similar to the fiber composite reinforcement strip 2 can additionally be provided in the region between the end face 6 of the structure wall 4 and the base wall 9 of the connection profile 5 (FIG. 3). , A structure wall 4 with such a fiber belt 7 can be provided in areas of the lightweight structure 8, in which no fiber reinforcement band is arranged and still provide a certain draft stability.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen und Vorteile der erfindungsgemäßen Leichtbau- struktur 8 anhand eines zentralen Tragflächenabschnittes 1 1 und eines seitlichen Tragflächenabschnittes 12 erläutert. Die Tragflächenabschnitte 1 1 , 12 umfassen ein Gerippe 13, das aus miteinander verbundenen Strukturwandungen 4 ausgebildet ist. In the following, further embodiments and advantages of the lightweight structure 8 according to the invention will be explained with reference to a central wing section 11 and a lateral wing section 12. The wing sections 1 1, 12 comprise a skeleton 13, which is formed from interconnected structure walls 4.
Das Gerippe 13 des zentralen Tragflächenabschnittes 1 1 ist aus vier quer zur Flugrichtung verlaufen- den Querholmen 14, die über mehrere in Flugzeuglängsrichtung verlaufende Längsholme 15 miteinander verbunden sind ausgebildet (Figur 4). The frame 13 of the central wing section 11 is formed of four transversal beams 14 extending transversely to the direction of flight and which are connected to one another via a plurality of longitudinal struts 15 extending in the longitudinal direction of the aircraft (FIG. 4).
Die Längsholme 15 sind derart ausgebildet, dass an ihren mit den Querholmen 14 zu verbindenden Enden Verstärkungskörper aus Holz eingesetzt sind. Die Verstärkungskörper 16 sind mit zapfenförmi- gen Verbindungselementen 17 ausgebildet. The longitudinal beams 15 are formed such that at their ends to be connected to the transverse bars 14 reinforcing body made of wood are used. The reinforcing bodies 16 are formed with pin-shaped connecting elements 17.
Entsprechend sind in den Querholmen 14 ebenfalls Verstärkungskörper 16 aus Holz eingesetzt, die entsprechende Ausnehmungen 18 zum Aufnehmen der Verbindungselemente 17 der Längsholme aufweisen. Correspondingly, reinforcing bodies 16 made of wood are also used in the transverse struts 14, which have corresponding recesses 18 for receiving the connecting elements 17 of the longitudinal struts.
In den Übergängen von den Querholmen 14 zu den Längsholmen 15 sind zur Fixierung der Verbindungselemente 17 in den Ausnehmungen 18 Winkelprofile 21 angeordnet (Fig. 6). In the transitions from the transverse bars 14 to the longitudinal bars 15, angle profiles 21 are arranged in the recesses 18 for fixing the connecting elements 17 (FIG. 6).
In die Strukturwandungen 4 und/oder die Verstärkungskörper 16 können weitere Funktions- und/oder Verstärkungskörper, wie zum Beispiel Metallbuchsen, eingesetzt werden. In the structure walls 4 and / or the reinforcing body 16 further functional and / or reinforcing body, such as metal bushings can be used.
In Randbereichen des zentralen Tragflächenabschnittes 1 1 können als Verstärkungskörper 16 in den Querholmen 14 und den Längsholmen 15 Metallkörper aus Aluminium eingebettet sein. Das Gerippe 13 des seitlichen Tragflächenabschnittes 12 ist aus zwei quer zur Flugrichtung verlaufenden Querholmen 14, die über mehrere in Flugzeuglängsrichtung verlaufende Längsholme 15 miteinander verbunden sind ausgebildet (Figur 5). Die Längsholme 15 sind derart ausgebildet, dass an ihren mit den Querholmen 14 zu verbindenden Enden Verstärkungskörper aus Holz eingesetzt sind. Die Verstärkungskörper 16 sind als zapfenförmi- ge Verbindungselemente 17 ausgebildet. In edge regions of the central wing section 1 1 15 metal body may be embedded in aluminum as reinforcing body 16 in the cross members 14 and the longitudinal beams. The skeleton 13 of the lateral wing section 12 is formed of two transversely extending to the flight direction transverse beams 14, which are connected to each other via a plurality of longitudinal longitudinal direction extending in the longitudinal direction of the aircraft 15 (Figure 5). The longitudinal beams 15 are formed such that at their ends to be connected to the transverse bars 14 reinforcing body made of wood are used. The reinforcing bodies 16 are designed as pin-shaped connecting elements 17.
Entsprechend sind in den Querholmen 14 ebenfalls Verstärkungskörper 16 aus Holz eingesetzt, die entsprechende Ausnehmungen 18 zum Aufnehmen der Verbindungselemente 17 der Längsholme aufweisen. Correspondingly, reinforcing bodies 16 made of wood are also used in the transverse struts 14, which have corresponding recesses 18 for receiving the connecting elements 17 of the longitudinal struts.
Im Folgenden wird beispielhaft eine Strukturwandung 4 des zentralen und des seitlichen Tragflächenabschnittes 1 1 , 12 beschrieben (Fig. 6), auf deren Stirnfläche 6 abschnittsweise Verbindungsprofile 5 aufgebracht sind. Zum Anordnen der Verbindungsprofile auf der Strukturwandung 4 sind in den Stirnflächen 6 der Strukturwandung 4 Aufnahmeausnehmungen 22 ausgebildet. Weiterhin sind an einer Stirnfläche 6 der Strukturwandung die Winkelprofile 21 zum Verbinden der Strukturwandung 4 mit einer weiteren Strukturwandung 4 dargestellt. Die Winkelprofile 21 sind mit den jeweils angrenzenden Strukturwandungen 4 verklebt. Die Winkelprofile sind vorzugsweise aus einem faserverstärkten Ver- bundmaterial ausgebildet. In the following, a structural wall 4 of the central and the lateral wing section 1 1, 12 is described by way of example (FIG. 6), on the end face 6 of which connecting profiles 5 are applied in sections. For arranging the connection profiles on the structure wall 4 4 receiving recesses 22 are formed in the end faces 6 of the structure wall. Furthermore, the angle profiles 21 for connecting the structure wall 4 to a further structure wall 4 are shown on an end face 6 of the structure wall. The angle profiles 21 are glued to the respective adjacent structure walls 4. The angle profiles are preferably formed from a fiber-reinforced composite material.
Im Folgenden wird ein Verbindungsbereich des seitlichen Tragflächenabschnittes 12 näher beschrieben (Figur 5). In den seitlichen Tragflächenabschnitt 12 sind Landeklappe 19 und ein Querruder 23, sowie ein entsprechender Betätigungsmechanismus 20 integriert. In the following, a connection region of the lateral wing section 12 will be described in more detail (FIG. 5). In the side wing section 12 landing flap 19 and an aileron 23, and a corresponding actuating mechanism 20 are integrated.
In den Bereichen, in denen die Landeklappe 19 mit den Querholmen 14 verbunden ist, weisen die Querholme 14 entsprechende Verstärkungskörper 16 aus Holz, Kunststoff oder Metall auf. In the areas in which the landing flap 19 is connected to the transverse struts 14, the cross members 14 corresponding reinforcing body 16 made of wood, plastic or metal.
Am seitlichen Tragflächenabschnitt 12 ist das Querruder 23 an weiteren Querholmen 14 auf die gleiche Weise befestigt, wobei diese weiteren Querholme 14 mit Versatz zum vorstehend beschriebenen Querholm 14 angeordnet sind, an dem die Landeklappe 19 gelenkig befestigt ist. Zur Aufnahme des Betätigungsmechanismus 20 für die Landeklappen 19 ist ein Endbereich dieses Querholmes 14 mit einem Verstärkungskörper 16 aus Metall versehen. At the lateral wing portion 12, the aileron 23 is attached to other cross members 14 in the same manner, these further transverse members 14 are arranged with offset to the above-described cross member 14 on which the landing flap 19 is hinged. For receiving the actuating mechanism 20 for the landing flaps 19, an end portion of this cross member 14 is provided with a reinforcing body 16 made of metal.
Ober- und unterseitig sind, in den Bereichen wo es notwendig ist, auf die Längs- und die Querholme, insbesondere auf den darauf angeordneten U-förmigen Verbindungsprofilen 5 die Faserverbundver- stärkungsbänder 2 angeordnet (Figuren 7 bis 10). On the upper and lower sides, in the areas where necessary, the fiber composite reinforcing tapes 2 are arranged on the longitudinal and transverse spars, in particular on the U-shaped connecting profiles 5 arranged thereon (FIGS. 7 to 10).
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Faserverbundverstärkungsbänder 2 entlang aller Querholme 14 (Fig. 7 und 8 zeigen beispielhaft jeweils nur ein Faserverbundverstärkungsband) angeordnet und entlang der Längsholme 15 sind in den randseitig angeordneten Längsholmen 15 und in einzelnen stark belasteten Strukturwandungen 4 Faserverbundverstärkungsbänder 2 vorgesehen. In the present exemplary embodiment, the fiber composite reinforcing tapes 2 are arranged along all transverse struts 14 (FIGS. 7 and 8 show, by way of example only, one fiber composite reinforcing strip) and along the longitudinal struts 15, fiber composite reinforcing tapes 2 are provided in the longitudinal struts 15 arranged at the edge and in severely loaded structural walls 4.
Diese Faserverbundverstärkungsbänder 2 sind an einer unteren Halbschale des Hüllelements 1 angeordnet und sind entsprechend über eine Klebeverbindung mit den oberen und unteren Stirnflächen 6 der Querholme 14 bzw. den darauf angeordneten Verbindungsprofilen 4 verbunden. An Stelle einer Klebeverbindung kann die Verbindung zwischen den Verbindungsprofilen und den Faserverbundver- stärkungsbändern auch durch das Harz eines Faserverbundverstärkungsbandes hergestellt werden, mit dem die Verbindungsprofile in Kontakt gebracht werden, solange das Faserverbundverlänge- rungsband noch nicht ausgehärtet ist. Wenn das Laminat des Faserverbundbandes beim Verkleben mit dem Strukturelement bereits ausgehärtet ist, ist dieses für die Verklebung mit dem Strukturelement entsprechend vorzubehandeln. These fiber composite reinforcing tapes 2 are arranged on a lower half-shell of the enveloping element 1 and are correspondingly connected via an adhesive bond with the upper and lower end faces 6 of the transverse struts 14 and the connecting profiles 4 arranged thereon. Instead of an adhesive bond, the connection between the bonding profiles and the fiber composite reinforcing tapes can also be made by the resin of a fiber composite reinforcement tape with which the bonding profiles are brought into contact as long as the fiber composite extension tape has not yet cured. If the laminate of the fiber composite tape is already hardened when it is glued to the structural element, this must be pretreated accordingly for the bond with the structural element.
Das Faserverbundverstärkungsband 2 wird zunächst auf die Innenseite des Hüllelements 1 laminiert, weshalb dieses nicht nur gerade sondern auch gebogen verlaufen kann (Figuren 7 und 8). Das Faser- verbundverstärkungsband 2 muss nicht genau parallel zur Strukturwandung 4 angeordnet werden, da die Verklebung vorzugsweise nur über das Verstärkungsprofil 4 erfolgt. Zudem kann das Faserverstärkungsband über mehrere Strukturwandungen ohne Unterbrechung durchlaufen The fiber composite reinforcing tape 2 is first laminated to the inside of the Hüllelements 1, which is why this can not only be straight but also bent (Figures 7 and 8). The fiber composite reinforcement band 2 does not have to be arranged exactly parallel to the structural wall 4, since the bonding preferably takes place only via the reinforcement profile 4. In addition, the fiber reinforcement band can pass through several structure walls without interruption
Das Faserverbundverstärkungsband 2 kann über kleinere Bereiche außerhalb der Strukturwandun- gen 4 verlaufen (Figuren 8 bis 10). The fiber composite reinforcement band 2 can extend over smaller regions outside the structure walls 4 (FIGS. 8 to 10).
Das Faserverbundverstärkungsband 2 kann über das Ende der Strukturwandungen 4 hinausragen (Figuren 9 und 10). Das Faserverbundverstärkungsband 2 kann der gekrümmten Kontur des Hüllelementes 1 folgen (Figur 7). The fiber composite reinforcement band 2 can protrude beyond the end of the structural walls 4 (FIGS. 9 and 10). The fiber composite reinforcement band 2 can follow the curved contour of the enveloping element 1 (FIG. 7).
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Leichtbaustruktur be- schrieben. In the following, a method according to the invention for producing a lightweight structure is described.
Die Strukturwandung 4 der erfindungsgemäßen Leichtbaustruktur 8 wird fast vollständig mit einem automatisch ablaufenden Verfahren hergestellt. Hierbei ist vorgesehen, dass zunächst als Zwischenlage 4a ein Füllmaterial, wie z. B. Schaumstoff, verwendet wird. Diese Zwischenlage 1 a liegt zunächst in plattenförmiger Form vor. The structure wall 4 of the lightweight construction structure 8 according to the invention is produced almost completely by an automatic process. It is provided that initially as a spacer 4a, a filler, such. As foam is used. This liner 1 a is initially in plate-like shape.
Wenn die Strukturwandung 4 später Verstärkungskörper 16 aufweisen soll, wird in das Füllmaterial 4a zumindest ein Loch oder eine Ausnehmung geschnitten, gebohrt oder gefräst. Anschließend wird in das Loch ein Verstärkungskörper 16 aus Holz, wie z. B. Birkensperrholz oder Pappelsperrholz einge- setzt. Zudem kann vorgesehen sein, dass in die Zwischenlage 4a oder in den oder die Verstärkungskörper 16 weitere Körper, wie z. B. eine Metallbuchse aus Aluminium, eingesetzt werden sollen. Hierfür wird bereits bei der Herstellung des Verstärkungskörpers eine Ausnehmung erstellt, z.B. gebohrt oder gefräst, und der Einsatz aus Metall in die Ausnehmung eingebracht und verklebt Ein Beispiel in dem in die Strukturwandung ein Bauteil aus Pappelsperrholz 24 und in dieses ein Bauteil aus Birkensperrholz 25 und in dieses wiederum Buchsen aus Aluminium 26 eingesetzt sind ist in Figur 8 dargestellt. If the structure wall 4 is to have reinforcing bodies 16 later, at least one hole or recess is cut, drilled or milled into the filling material 4a. Subsequently, in the hole, a reinforcing body 16 made of wood, such as. B. birch plywood or poplar plywood used. In addition, it can be provided that in the intermediate layer 4a or in the or the reinforcing body 16 more body, such. As a metal bushing made of aluminum, to be used. For this purpose, a recess is already made in the production of the reinforcing body, e.g. Drilled or milled, and the insert made of metal inserted into the recess and glued An example in which in the structure wall of a component of poplar plywood 24 and in this a component made of birch plywood 25 and in turn these sockets made of aluminum 26 are shown in Figure 8 ,
Anschließend wird die Zwischenlage 4a mit der ersten Faser-Außenschicht 4b und mit der zweiten Faser-Außenschicht 4c laminiert und ausgehärtet. Subsequently, the intermediate layer 4a is laminated with the first outer fiber layer 4b and the second outer fiber layer 4c and cured.
Im nächsten Produktionsschritt werden zuerst Ausnehmungen, Löcher, usw. in der Platte erstellt. Als Abschluss werden aus diesem Rohling eine oder mehrere Strukturwandungen 4 in der gewünschten Form herausgeschnitten. In the next production step, recesses, holes, etc. are first created in the plate. As a conclusion of this blank one or more structural walls 4 are cut out in the desired shape.
Die einzelnen Halbzeuge (Zwischenlage, Verstärkungselement) und Zwischenprodukte (Strukturwandung) werden bei den einzelnen Bearbeitungsschritten mittels Handhabungseinrichtungen automatisch bewegt, eingesetzt und dann weiter verarbeitet. Dann werden ein oder mehrere Verbindungsprofile 4 auf die Strukturwandung 4 aufgeklebt. Mit diesem Arbeitsschritt ist die Strukturwandung fertig The individual semi-finished products (intermediate layer, reinforcing element) and intermediate products (structural wall) are moved automatically by means of handling devices in the individual processing steps, used and then further processed. Then one or more connecting profiles 4 are glued to the structure wall 4. With this step, the structure wall is finished
Das Hüllelement 1 bzw. eine untere Wandung des Hüllelements 1 werden aus einem Faserverbund ausgebildet. Zum Ausbilden dieses Faserverbundes ist eine erste Form vorgesehen. Im fertigen Zustand der Leichtbaustruktur ist vorgesehen, dass die Fasern im Hüllelement 1 vorzugsweise diagonal zu der Stirnfläche 6 der Strukturwandungen 4 verlaufen. The enveloping element 1 or a lower wall of the enveloping element 1 are formed from a fiber composite. To form this fiber composite, a first shape is provided. In the finished state of the lightweight construction structure it is provided that the fibers in the enveloping element 1 preferably extend diagonally to the end face 6 of the structure walls 4.
Anschließend wird in den Bereichen, in denen es notwendig ist bzw. in denen die Strukturwandung 4 eingesetzt wird, das Faserverbundverstärkungsband 2 eingebracht. Das Faserverbundverstärkungs- band 2 besteht aus Verstärkungsfasern, die in einem Matrixmaterial eingebettet sind. Subsequently, in the areas in which it is necessary or in which the structure wall 4 is used, the fiber composite reinforcing tape 2 is introduced. The fiber composite reinforcing tape 2 is made of reinforcing fibers embedded in a matrix material.
Das Verbinden der Strukturwandung 4 mit dem Hüllelement 1 erfolgt, indem auf das noch nicht ausgehärtete Faserverbundverstärkungsband unter Druck die Strukturwandung aufgebracht wird. The joining of the structure wall 4 with the enveloping element 1 takes place by applying the structure wall to the not yet cured fiber composite reinforcing strip under pressure.
Das noch nicht ausgehärtete Matrixmaterial verbindet sich mit der Stirnfläche der Strukturwandung und insbesondere mit den U-förmigen Verstärkungsprofilen bzw. dem U-förmigen Verstärkungsprofil. The not yet cured matrix material connects to the end face of the structure wall and in particular to the U-shaped reinforcement profiles or the U-shaped reinforcement profile.
Anschließend wird eine obere Wandung des Hüllelements 1 mit dem darauf angeordneten Verstär- kungsband und zusammen mit ihrer Form auf die untere Wandung und die Strukturwandung(en) aufgesetzt. Subsequently, an upper wall of the enveloping element 1 is placed on the lower wall and the structure wall (s) with the reinforcing strip arranged thereon and together with its shape.
Insbesondere ist vorgesehen, dass mehrere Strukturwandungen zu einem Gerippe zusammengesetzt werden, wobei dann das Gerippe mit einer unteren Halbschale des Hüllelements verbunden wird. An- schließend wird eine obere Halbschale des Hüllelements aufgesetzt und die gesamte Leichtbaustruktur 8 härtet aus. Dies erfolgt vorzugsweise in zwei aufeinander angeordneten Formen. In particular, it is provided that a plurality of structural walls are assembled to form a skeleton, in which case the skeleton is then connected to a lower half shell of the enveloping element. Subsequently, an upper half-shell of the enveloping element is placed and the entire lightweight structure 8 hardens. This is preferably done in two superimposed forms.
Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass die Strukturwandungen aus Plattenmaterial geschnitten werden können. Die Verbindungsprofile werden danach auf die Strukturwandungen geklebt. The advantage of the method is that the structure walls can be cut from sheet material. The connection profiles are then glued to the structure walls.
Auf die Innenseite der Wandung bzw. der Schale des Hüllelements wird das Faserverbundverstärkungsband laminiert. Die Strukturwandungen werden dann mit der Stirnseite des Verbindungsprofils, vorzugsweise auf das noch nicht ausgehärtete Verstärkungsband, geklebt (Fig.1 ). Es kann auch vorgesehen sein, dass auf die Stirnseite der Strukturwandung der Faserriemen 7 aufgeklebt und anschließend das Verbindungsprofil darüber geklebt wird oder es wird zunächst der Faserriemen 7 in das Verbindungsprofil geklebt und dieses zusammen mit dem Verbindungsprofil auf die Stirnseite der Strukturwandung geklebt. Dieses derart stirnseitig abgeschlossene und (zug/druck- Verstärkte Strukturwandung kann dann mit einer weiteren Strukturwandung oder mit dem Hüllelement verklebt werden. Eine Strukturwandung 4 mit Faserriemen 7 wird vorzugsweise bei exponierten Positionen, welche nicht von einem Faserverstärkungsband abgedeckt werden, vorgesehen. Der Faserriemen 7 kann vollständig vom U-förmigen Verbindungsprofil 5 oder auch nur bereichsweise und insbesondere an den Endbereichen des Faserriemens 7 abgedeckt sein. Das Anbringen derartiger Fa- serriemen ist sehr einfach und lässt sich schnell ausführen. Durch das Vorsehen der U-förmigen Verbindungsprofile 5 kann ein solcher Faserriemen bei der Montage fixiert werden und es ist eine gute Krafteinleitung in den Körper der Strukturwandung sichergestellt. On the inside of the wall or the shell of Hüllelements the fiber composite reinforcing tape is laminated. The structure walls are then glued to the end face of the connection profile, preferably on the not yet cured reinforcing tape (Figure 1). It can also be provided that adhered to the front side of the structure wall of the fiber belt 7 and then the connection profile is glued over or it is first glued the fiber belt 7 in the connection profile and this glued together with the connection profile on the front side of the structure wall. This structure wall, which is closed off in such a manner on the end face and then tensioned, can then be bonded to a further structural wall or to the enveloping element 7. A structural wall 4 with fiber belt 7 is preferably provided at exposed positions which are not covered by a fiber reinforcing strip can be completely covered by the U-shaped connection profile 5 or only in certain regions and in particular at the end regions of the fiber belt 7. The attachment of such fiber belts is very simple and can be carried out quickly Fiber straps are fixed during assembly and it ensures a good force transmission into the body of the structure wall.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen eine Flugzeugbaugruppe (Baugruppe für Luftsportgeräte, Flugzeuge und andere Luftfahrzeuge), d.h. ein Bauteil für ein Flugzeug, Luftsportgerät, und andere Luftfahrzeuge, wie z.B. einem Helikopter, insbesondere einen Rumpf, eine Tragfläche, ein Seiten-, Höhen-, Querruder, eine Landeklappe oder ein Leitwerk aus einer erfindungsgemäßen Leichtbaustruktur mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens herzustellen. According to the invention, there is provided an aircraft assembly (assembly for aerial sports equipment, aircraft and other aircraft), ie a component for an aircraft, air sports equipment, and other aircraft, such as a helicopter, in particular a fuselage, a wing, a side, elevators, ailerons, to produce a landing flap or a tail unit made of a lightweight structure according to the invention by means of the method according to the invention.
Bezuqszeichenliste: LIST OF REFERENCES:
1 Hüllelement 1 wrapping element
1 a Zwischenlage  1 a liner
1 b erste Faser-Außenschicht  1 b first fiber outer layer
1 c zweite Faser-Außenschicht  1 c second fiber outer layer
2 Faserverbundverstärkungsband  2 fiber composite reinforcement tape
3 Klebeschicht  3 adhesive layer
4 piattenförmige Strukturwandung  4 plate-shaped structure wall
4a Zwischenlage  4a liner
4b erste Faser-Außenschicht  4b first fiber outer layer
4c zweite Faser-Außenschicht  4c second fiber outer layer
5 Verbindungsprofil  5 connection profile
6 Stirnfläche  6 face
7 Faserriemen  7 fiber straps
8 Leichtbaustruktur  8 lightweight construction structure
9 Basiswandung  9 base wall
10 Seitenwandung  10 side wall
1 1 zentraler Tragflächenabschnitt  1 1 central wing section
12 seitlicher Tragflächenabschnitt  12 lateral wing section
13 Gerippe  13 skeletons
14 Querholme  14 crossbars
15 Längsholme  15 longitudinal bars
16 Verstärkungskörper  16 reinforcing body
17 Verbindungselement  17 connecting element
18 Ausnehmung  18 recess
19 Landeklappe  19 landing flap
20 Betätigungsmechanismus  20 actuating mechanism
21 Winkelprofil  21 angle profile
22 Aufnahmeausnehmung  22 receiving recess
23 Querruder  23 ailerons
24 Bauteil aus Pappelsperrholz  24 Poplar plywood component
25 Bauteil aus Birkensperrholz  25 Birch plywood component
26 Aluminiumbuchse  26 aluminum bushing

Claims

Patentansprüche claims
1 . Leichtbaustruktur, insbesondere für Luftfahrzeuge, mit einer im Wesentlichen plattenförmigen Strukturwandung und einem Hüllelement, die jeweils aus einem Faser-Verbundmaterial ausgebildet sind, wobei die Strukturwandung aus einer ersten Faser-Außenschicht, einer Zwischenlage und einer zweiten Faser-Außenschicht ausgebildet ist und zumindest in einem Teilbereich der Stirnfläche der Struk- turwandung ein U-förmiges Verbindungsprofil angeordnet ist, das eine Basiswandung und zwei Seitenwandungen aufweist, wobei die Basiswandung an der Stirnfläche der Strukturwandung und die Seitenwandungen des U-förmigen Verbindungsprofils an den Außenflächen der ersten und zweiten Faser-Außenschichten anliegen und mit diesen verbunden sind, und 1 . Lightweight structure, in particular for aircraft, having a substantially plate-shaped structure wall and an enveloping element, each formed of a fiber composite material, wherein the structure wall of a first outer fiber layer, an intermediate layer and a second outer fiber layer is formed and at least in one Partial region of the end face of the structural wall, a U-shaped connecting profile is arranged, which has a base wall and two side walls, wherein the base wall on the end face of the structure wall and the side walls of the U-shaped connection profile abut the outer surfaces of the first and second outer fiber layers and connected to them, and
das Hüllelement ein Faserverbundverstärkungsband aufweist, wobei im Bereich des Faserverbund- verstärkungsbandes die Strukturwandung mit ihrer Stirnfläche anliegt und mit diesem verbunden ist. the cladding element has a fiber composite reinforcement band, wherein in the region of the fiber composite reinforcement band the structure wall rests with its end face and is connected thereto.
2. Leichtbaustruktur nach Anspruch 1 , 2. lightweight structure according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet characterized
dass das Faserverbundverstärkungsband und die Strukturwandung im Bereich des zumindest einen U-förmigen Verbindungsprofils verbunden sind. in that the fiber composite reinforcement band and the structural wall are connected in the region of the at least one U-shaped connection profile.
3. Leichtbaustruktur nach Anspruch 1 oder 2, 3. lightweight structure according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet characterized
dass das Faserverbundverstärkungsband breiter als die Basis des U-förmigen Verbindungsprofils ist. the fiber composite reinforcement band is wider than the base of the U-shaped connection profile.
4. Leichtbaustruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. lightweight construction structure according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet characterized
dass sich das Faserverbundverstärkungsband parallel zur Strukturwandung über die gesamte Länge bzw. Breite des Hüllelementes erstreckt. that the fiber composite reinforcing strip extends parallel to the structure wall over the entire length or width of the Hüllelementes.
5. Leichtbaustruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. lightweight structure according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet characterized
dass das U-förmige Verbindungsprofil aus zwei L-förmigen Verbindungsprofilen ausgebildet ist, die im Bereich der Stirnfläche der Strukturwandung mit jeweils einem Schenkel zur Ausbildung der Basis übereinanderlappen. in that the U-shaped connection profile is formed from two L-shaped connection profiles which overlap each other in the region of the end face of the structure wall with one leg each for forming the base.
6. Leichtbaustruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 6. lightweight structure according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet characterized
dass die mehrere U-förmige Verbindungsprofile abschnittsweise an der Stirnfläche der Strukturwandung angeordnet sind. that the several U-shaped connection profiles are arranged in sections on the end face of the structure wall.
7. Leichtbaustruktur nach Anspruch 6, 7. lightweight construction structure according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet characterized
dass die U-förmigen Verbindungsprofile mit Abstand zueinander an der Stirnfläche der Strukturwandung angeordnet sind. the U-shaped connection profiles are arranged at a distance from each other on the end face of the structure wall.
8. Leichtbaustruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. lightweight structure according to one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet characterized
dass das U-förmige Verbindungsprofil im Bereich der Seitenwandungen geschlitzt ist, so dass es im Bereich der Basis biegsam ist. that the U-shaped connection profile is slotted in the region of the side walls, so that it is flexible in the region of the base.
9. Verfahren zum Herstellen einer Leichtbaustruktur, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet 9. A method for producing a lightweight structure, in particular according to one of claims 1 to 8, characterized
dass eine Strukturwandung aus einer ersten Faser-Außenschicht, einer Zwischenlage und einer zweiten Faser-Au ßenschicht ausgebildet wird und zumindest in einem Teilbereich der Stirnfläche der Strukturwandung ein U-förmiges Verbindungsprofil angeordnet und mit den Faser-Außenschichten verbunden wird, und a structural wall is formed from a first outer fiber layer, an intermediate layer and a second outer fiber layer, and at least in a partial area of the end face of the structural wall a U-shaped connecting profile is arranged and connected to the fiber outer layers, and
ein Hüllelement mit einem Faserverbundverstärkungsband versehen wird, und dann die Strukturwan- dung mit ihrer Stirnfläche im Bereich des U-förmigen Verbindungsprofils mit dem Faserverbundverstärkungsband verbunden wird. an envelope member is provided with a fiber composite reinforcement band, and then the structure wall is connected to its end face in the region of the U-shaped connection profile with the fiber composite reinforcement band.
10. Verfahren nach Anspruch 9, 10. The method according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet dass die Strukturwandung hergestellt wird, indem die Zwischenlage mit den beiden Faser- Außenschichten laminiert und ausgehärtet wird und dann in eine gewünschte Form zugeschnitten wird. characterized that the structure wall is produced by laminating and hardening the intermediate layer with the two fiber outer layers and then cut into a desired shape.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, 1 1. Method according to claim 9 or 10,
dadurch gekennzeichnet characterized
dass die Strukturwandung hergestellt wird, indem als Zwischenlage ein Füllmaterial, wie z.B. Schaumstoff, verwendet wird, wobei in das Füllmaterial zumindest ein Loch geschnitten wird, in das ein Verstärkungskörper aus einem Material, das härter als das Füllmaterial ist eingesetzt wird, und dann das Füllmaterial zusammen mit dem Verstärkungskörper mit den beiden Faser-Außenschichten laminiert und ausgehärtet wird. that the structure wall is produced by using as intermediate layer a filling material, such as e.g. Foam is used, wherein in the filler at least one hole is cut, in which a reinforcing body made of a material that is harder than the filler material is used, and then the filler together with the reinforcing body with the two outer fiber layers is laminated and cured ,
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , 12. The method according to claim 1 1,
dadurch gekennzeichnet characterized
dass in die ausgehärtete Strukturwandung im Bereich des Verstärkungskörpers ein Loch gebohrt bzw. gefräst wird. a hole is drilled or milled into the hardened structure wall in the region of the reinforcing body.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, 13. The method of claim 1 1 or 12,
dadurch gekennzeichnet characterized
dass als Verstärkungskörper ein Holzkörper, ein Metallkörper und/oder ein Faserverbundkörper verwendet wird. in that a wood body, a metal body and / or a fiber composite body is used as reinforcing body.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, 14. The method according to any one of claims 9 to 13,
dadurch gekennzeichnet characterized
dass mehrere Strukturwandungen zu einem Gerippe zusammengesetzt werden, wobei dann das Gerippe mit dem Hüllelement verbunden wird und zumindest parallel zu einer Strukturwandung ein Fa- serverbundverstärkungsband an der Umhüllung vorgesehen ist. that a plurality of structural walls are assembled to form a skeleton, in which case the skeleton is connected to the enveloping element and at least parallel to a structural wall a fiber composite reinforcing band is provided on the enclosure.
15. Flugzeugbaugruppe, 15. aircraft assembly,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Flugzeugbaugruppe als Leichtbaustruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet oder nach einem Verfahren der Ansprüche 9 bis 14 hergestellt ist. in that the aircraft subassembly is constructed as a lightweight structure according to one of Claims 1 to 8 or produced by a method according to Claims 9 to 14.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113398411B (en) 2014-09-16 2024-04-19 费雪派克医疗保健有限公司 Headgear assembly and interface assembly with headgear
US10589837B2 (en) * 2016-02-08 2020-03-17 Bell Helicopter Textron Inc. Spar for a composite wing structure

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT398064B (en) * 1992-07-01 1994-09-26 Hoac Austria Flugzeugwerk Wr N PLASTIC COMPOSITE PROFILE, ESPECIALLY WING SLEEVE FOR AIRCRAFT CONSTRUCTION
US6520706B1 (en) * 2000-08-25 2003-02-18 Lockheed Martin Corporation Composite material support structures with sinusoidal webs and method of fabricating same
US6863767B2 (en) 2001-08-23 2005-03-08 Lockheed Martin Corporation Paste-bond clevis joint
US7238409B1 (en) * 2002-05-23 2007-07-03 Rohr, Inc. Structural element with rib-receiving member
US6749155B2 (en) 2002-09-13 2004-06-15 The Boeing Company Composite assembly with integrated composite joints
US7244487B2 (en) 2003-04-24 2007-07-17 Lockheed Martin Corporation Apparatus, system, and method of joining structural components with a tapered tension bond joint
DE102005034621B3 (en) 2005-07-19 2007-01-11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Composite structure of fiber-reinforced thermoplastics, e.g. slat with reinforcing rib, comprises first component welded to second component with endless fiber-reinforced and staple fiber-reinforced parts
DE102006041654A1 (en) * 2006-08-24 2008-03-20 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Method and device for producing a fiber composite component
US8082667B2 (en) 2007-05-31 2011-12-27 The Boeing Company Apparatus and methods for securing a first structural member and a second structural member to one another
WO2012091695A1 (en) 2010-12-28 2012-07-05 Bell Helicopter Textron Inc. Multi-directional load joint system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
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