CN101321664A - 由纤维复合材料构成的飞机增压座舱门 - Google Patents

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Abstract

具有高度方向(X)，宽度方向(Y)和深度方向(Z)的飞机增压座舱门(1)，包括：由纤维复合材料构成的整体的门结构单元(2)，它具有外皮(4)和布置在外皮(4)的内侧上的门框架，门框架具有作为基本的支撑元件的边梁(6a，6b)和在宽度方向(Y)上延伸的纵梁(8；8a至8f)，它们在边梁(6a，6b)之间延伸，其中门框架的由外皮(4)的内侧，边梁(6a，6b)和纵梁(8；8a至8f)限定的中间空间(2a)朝着门内侧方向敞开地构造。

Description

由纤维复合材料构成的飞机增压座舱门
技术领域
本发明涉及一种由纤维复合材料构成的飞机增压座舱门。
发明的描述
本发明的任务或技术问题是提供一种由纤维复合材料构成的飞机增压座舱门，它可以简单地和优选在很大程度上自动化地制造和具有尽可能小的重量和高的强度以及在座舱内压负载下也具有的形状稳定性。
该任务通过一种按照本发明的具有权利要求1的特征的飞机增压座舱门解决。
具有高度、宽度和深度方向的该飞机增压座舱门包括一个由纤维复合材料(以下也缩写为FVW)构成的整体的门结构单元，它具有外皮和布置在外皮的内侧上的门框架，门框架具有作为主要的支撑元件的边梁和在宽度方向上延伸的纵梁，该纵梁在边梁之间延伸，其中，由外皮的内侧、边梁和纵梁限定的门框架的中间空间构造成朝着门内侧的方向敞开。
增压座舱门在本发明的意义下是指通过在飞机的机身中或它的增压座舱中或它的附加构件中存在的内压加载的门，尤其是乘客门，货物门，逃生舱口或紧急下机门，维修门，和类似物。只要它涉及增压座舱门中的乘客门或货物门，则它优选构造成所谓的塞拉门(Plug-In-Tür)。
作为纤维复合材料优选使用碳纤维复合材料。也可以使用具有其它纤维类型以及混合纤维的复合材料和尤其是设置在飞机增压座舱门的局部区域中。
边梁可以只构造在门的两个相对置的边缘上(优选在左边的和右边的边缘上)或也可以构造在门的所有边缘上(亦即在左边的，右边的，上部的和下部的边缘上)。在后者的情况下形成一种框架式的边梁结构。如果存在框架式的边梁结构，则各一个最上部的或最下部的纵梁可以形成该边梁结构的一个上部的和/或下部的部分。门框架的中间空间除了其它功能以外，以下还要详细描述，主要是提供用于安装具有操作和驱动装置的(尤其是升降和偏转装置，闭锁装置，力传递部件，操作部件，致动器，等等)的所谓的门运动学机构以及必要时用于紧急情况设备的空隙或空腔。纵梁优选在它们的末端上与边梁整体地连接。边梁具有在门的深度方向上测量的优选与纵梁相同的高度。
本发明的飞机增压座舱门(以下也简称为门)的结构基本上减少到外皮，纵梁和边梁，这样可以构造简单结构的门。因此按照本发明的由纤维复合材料构成的飞机增压座舱门可以简单地制造，尤其是也可以采用自动化的制造方法如例如RTM-技术(RTM＝Resin Transfer Moulding(树脂转移模铸))。此外它相对于常规的增压座舱门降低了重量同时也提高了在座舱内压下的强度和形状稳定性。在这种情况下，按照本发明的门的上述设计允许符合纤维特性地建造门结构和充分利用纤维复合材料结构的优点。在门结构内部的关键性的承受负载的连接部分可以通过起支撑作用的纤维结构或相应的层合区域符合纤维特性地和高强度地构造。这样由纤维复合材料构成的整体的门结构单元可以最佳地吸收全部相关的负载如例如在飞机运行中对门施加负载的座舱内压以及由于飞机机身的或相邻的机身结构的压力加载和变形出现的门变形。
朝着门内侧敞开地构造的门框架的中间空间除了提供上述安装空间以外此外还对由纤维复合材料构成的门结构单元的更简单的可制造性，尤其是对更简单的层结构作出贡献。它们限定了一种预先确定的制造接近方向。门结构单元此外可以简单地展开。由此在制造门时各单个纤维层或织物层也可以自动化地放置；和门结构单元(例如是更复杂的纤维毛坯的形状)的层或纤维结构可以容易地与在RTM工艺中使用的RTM模具或底模模具相适配。
按照本发明的门可以尤其是相对于常规的铝门按照差动结构类型以减小的技术制造费用成本有利地制造。
本发明的飞机增压座舱门的其它优选的和有利的结构特征是从属权利要求的主题。
以下对照附图详细描述和解释本发明的具有附加的结构细节和其它优点的优选的实施例。
附图的简单说明
附图所示：
图1是按照第一实施形式的本发明的飞机增压座舱门在朝着门的面对飞机座舱的内侧看的示意透视图；
图2a是在图1的门的深度方向上，相应于按照图1中的箭头II的视线方向的示意俯视图；
图2b是图1和2a中的门沿着图2a中的在门的高度方向上延伸的线A-A的示意横截面视图；
图2c是图1和2a中的门沿着图2a中的在门的宽度方向上延伸的线C-C的示意横截面视图；
图3是图2b中的细节B的示意视图；
图4a是图2c中的细节D的示意视图；
图4b是按照第二实施形式的本发明的飞机增压座舱门的一个局部区域以与图4a类似的视图方式示出的示意视图；
图5是按照第三实施形式的本发明的飞机增压座舱门的一个局部区域以与图3类似的视图方式示出的示意视图；
图6是按照第四实施形式的本发明的飞机增压座舱门的一个局部区域以与图3和5类似的视图方式示出的示意视图；
图7是按照第五实施形式的本发明的飞机增压座舱门以与图1类似的视图方式示出的示意透视图；和
图8是按照第六实施形式的本发明的飞机增压座舱门的一个局部区域以与图3类似的视图方式示出的示意视图。
优选实施例的描述
为了避免重复，在以下的描述中和在附图中，只要进一步的区别是不必要的或者不是有意义的，则相同的构件和部件也用相同的附图标记表示。
在图1中在一个示意透视图中示出了按照本发明的，作为乘客门构造的飞机增压座舱门1(以下简称为门1)的第一实施形式。门1具有高度方向X，宽度方向Y和深度方向Z。这些方向在附图中通过笛卡儿坐标表示。图1的观看者朝着门1的或它的门结构的内侧看，该内侧在门1被安装到飞机的机身(没有示出)之后面对着飞机机身的内部空间或座舱。图2a示出了在图1的门的深度方向Z上的，相应于在图1中的按照箭头II的视线方向上的一个示意俯视图。图2b示出了图1和2a的门沿着图2a中的在门1的高度方向X上延伸的线A-A的一个示意横截面视图。和图2c示出了图1和2a的门沿着图2a中的在门1的宽度方向Y上延伸的线C-C的一个示意横截面视图。尽管这些附图中的门1作为一种基本上平的构件示意地绘出，但是实际上它一般地是稍微弯曲地构造的或构造为壳式部件并且与多数是管形地构造的飞机机身的开口的轮廓相匹配。
门1具有由纤维复合材料(FVW)构成的整体的门结构单元2，它具有外皮4和布置在外皮4的内侧上的门框架。该门框架具有作为主要的支撑元件的仅仅侧面的边梁6a，6b和在宽度方向上延伸的纵梁8a至8f，后者在边梁6a，6b之间延伸。如前所述，如果门1具有弯曲的形状，那么它的主弯曲轴线优选基本上平行于纵梁8a至8f延伸。
如果在门1的深度方向Z上测量，边梁6a，6b具有与纵梁8a至8f相同的或基本上相同的高度。门框架的中间空间2a，它由外皮4的内侧，边梁6a，6b和纵梁8a至8f限定，是朝着门内侧的方向敞开地构造的。门框架的中间空间2a由此形成一种盆的形状。在本示例中，只有在图1中位于门的左侧和右侧的梁6a，6b是边梁，而布置在门的上侧和下侧上的梁8a和8f是纵梁，但是它们此处同时承担上边梁和下边梁的功能。由此形成一种总共具有六个纵梁8a至8f的框架式的支撑结构。依据门1的大小以及依据应用的情况，自然可以改变纵梁的数量。纵梁8a至8f在它们各自的端部与边梁6a，6b整体地连接。围绕该框架式的支撑结构，外皮4形成一个凸缘式的门缘4a。
按照本发明的门1的纤维复合材料在该实施例中是碳纤维复合材料(CFK)。在需要时，该纤维复合材料也可以含有附加纤维，尤其是在门1的局部区域中，该附加纤维优选从一个附加纤维组中选择，该组包括：玻璃纤维，芳族聚酸胺纤维，硼纤维。同样可能的是，门1的局部区域或框架式的支撑结构2完全由一种不同于CFK的FVW构造。
图3是图2b中的细节B的一个示意视图。在该图中作为示例示意绘出了在整体的门结构单元2的两个相邻的纵梁8d，8e之间的按照本发明的门1的局部区域。由图3尤其可以清楚看到按照本发明的门1或它的FVW-门结构单元2的纤维复合材料-层结构。门结构单元2具有一个纤维复合材料-层结构，如它在图3中所示的那样，在沿着高度方向X延伸的横截面中观看门1，它具有至少以下的FVW层：至少一个外部覆盖层LA，其形成外皮4的一个外部区域并且具有越过该外皮的优选连续的，不中断的纤维分布；和多个在高度方向Z上相互并排布置在外部覆盖层LA的内侧上的一层或多层的、各具有一个基本上U形的横截面的内层Li。由于在3图中只示出了两个相邻的纵梁8d和8e，在该图中也只能够完整地看见内层Li的一个U形的横截面。但是对于各相邻的纵梁或对于一个相邻的边梁而言该结构是相对应的。
U形的内层Li具有一个底部Li-1和两个侧边的，在图3中在深度方向Z上延伸的支臂Li-2。底部Li-1平面地与外部覆盖层LA的内侧连接和形成外皮4的一个内部的，面对飞机座舱内侧的区域。两个相邻的U-形的内层Li的各两个相邻的侧边的支臂Li-2，Li-2平面地与布置在它们之间的纵梁(此处是8d和8e)连接和在整体的FVW-结构类型的基础上形成它的至少一个局部区域。
尤其是外部覆盖层LA和内层Li可以一层或多层地构造。它们优选在它们的整个表面上具有连续的纤维分布。外部覆盖层LA优选连续地越过多个纵梁8a至8f延伸。图3只示出了围绕两个相邻的纵梁8d和8e的区域，由该图可以看到，在那里外部覆盖层LA越过两个相邻的纵梁8d，8e延伸。
此外还如图3中所示，在该实施例中纵梁8a至8f具有T形的横截面。该横截面具有与外皮4或它的覆盖层LA连接的连接条10和连接在连接条10上的带子12。带子12布置在连接条10的背离外皮4的和面对着的座舱内侧的那个末端上。两个相邻的，U形的内层Li的各两个相邻的侧边的支臂Li-2平面地相互连接和一起形成各纵梁8a至8f的连接条10的一个主要的局部区域，如在图3中可以清楚地看见的那样。两个相邻的侧边的支臂Li-2可以或者是如在图3中所示的那样直接地相互连接或者也可以间接地，亦即例如通过位于其之间的一个FVW-层但或者也可以是位于其之间的夹层-中间层相互连接。
两个侧边的支臂Li-2的背离外皮4的自由端12a，12b形成T形的横截面的带子12。为此自由端12a，12b逆向地(亦即此处是一个向左和一个向右地)弯折和由此一起形成带子12。附加地在该带子12上还布置了一个条形的纤维复合材料-覆盖层14，它使支臂的两个逆向地弯折的自由端12a，12b整体地相互连接。该覆盖层14优选在带子12的整个宽度上和优选也在它的整个长度上延伸。
在本实施例中，在覆盖层14和支臂Li-2的逆向地弯折的自由端12a，12b之间附加地定位一个可选用的单向纤维结构16(或FVW-层或具有相应的单向纤维结构的FVW-配置)，它在相关的纵梁8a至8f的纵向上延伸。
此外在至少一个外部覆盖层LA和T形的纵梁8a至8f的连接条10的与该覆盖层LA配置的基部区域之间可选择地设置相应的单向纤维结构16。这两个先前提及的单向纤维结构16在图3中分别通过一个整圆表示出。但是在实际中该单向纤维结构16优选具有扁平的，平面的，条形的形状。
原则上带子12也可以通过一个L形的弯折部形成。末端12a，12则同向地弯折和相互叠置在一起。此时在至少一个实施形式中也可以取消覆盖层14和必要时甚至取消单向纤维结构16。
图4a示出了图2c中的细节D的一个示意视图。在该图中可以看见在侧边的边梁6b的区域中的由FWV构成的整体的门结构单元2的层结构。具有基本上U形的横截面的至少一个相邻的内层Li的另一个侧边的支臂Li-3(此处在宽度方向Y上)形成边梁6b的内部的侧壁，它面对着对面的侧边的边梁6a(在图4a中没有示出)。所述的U形的横截面(它在三维视图情况下形成一个盆形的内层Li)在图4a中只示出了一个右边的局部区域。侧边的支臂Li-3，它在此处形成边梁8a的左边的侧壁，在它的背离外皮4的自由端18a处弯曲成L形和形成边梁6b的带子18的一部分。所述左边的内部的侧壁又形成边梁6b的连接条20的一部分。
在通过支臂Li-3形成的连接条20的侧壁在图4a中的右侧上设置至少一个另外的，外部FVW-层LR，其在连接条20的区域中形成边梁6b的在图4a中右边的侧壁。该FVW-层LR在带子18的区域中同样L形地弯曲(18b)和整体地与支臂Li-3的同向地L形地弯曲的区域18a连接。在连接条20的基部区域中FVW-层LR L形地向右弯曲和整体地与外皮4的外部覆盖层LA连接。FVW-层LR由此与外部覆盖层LA一起在此处形成门结构单元2的凸缘式的边缘区域4a。与在纵梁8a至8f的情况下相似地(参见图3)也可以在边梁的情况下在相应的布置中在带子18上和/或在连接条20的基部区域中设置单向纤维结构16(在图4a中没有示出)。
自由端18a和18b原则上也可以逆向地弯曲和在需要时配置FVW-覆盖层14，从而形成一种类似于图3中的纵梁的横截面的边梁横截面。
在图4a的背景下，此外可以看见在门1的宽度方向Y上延伸的纵梁8c的一个局部区域。该纵梁8c与在图4a中示出的边梁6b不仅在带子18上，在连接条20上而且在它的基部区域上相连接和在该两个支撑之间的过渡区域上形成一个稳固的整体的角部连接。
在图3和4a中没有示出的纵梁和边梁的结构以及它在外皮4上的连接相应于前面的描述以基本上相同的方式和方法实施。
图4b以与图4a类似的视图方式示出了按照第二实施形式的本发明的飞机增压座舱门的一个局部区域的示意视图。该第二变型基本上相应于按照图4a所示的变型。但是与其不同的是，在边梁6b(或6a)的连接条20的基部区域与外皮4连接所处的内侧的角部上设置有一个由内层Li的一个局部区域和支臂Li-3形成的FVW-对角层LD。该对角层LD将连接条20的内部的侧表面与外皮4或它的外部覆盖层LA相连接。此外FVW-对角层LD与外皮4和连接条20一起在角部区域中形成空心型腔H1。空心型腔H1用填充材料，例如泡沫材料22，填充。对角层LD的FVW-材料从连接条20的侧壁出发作为内层Li的另外的层延伸越过外皮4的内侧直到优选达到位于对面的边梁6a和在那里形成一个相应构造的角部。
图5示出了按照第三实施形式的本发明的飞机增压座舱门的一个局部区域的示意视图。图5的视图方式类似于按照图3的视图方式并且又示出了门的在高度方向X上延伸的横截面的一个相应的局部区域。类似于在图4b的边梁6b中的情况，在外皮4的对应的内侧和纵梁8d，8e的相邻接的侧表面(或连接条10)之间形成的角部上设置内层Li的一个局部区域形成的FVW-对角层LD。该对角层LD将侧表面(或连接条10)和外皮4或它的外部覆盖层LA相互连接起来和与外皮一起在角部区域中形成空心型腔H1。
在纵梁8b至8e的情况下，它们如在图5中示出的纵梁8d和8e没有形成上部的或下部的边梁(此处：8a和8f；参见图1和图2a)，该FVW-对角层LD设置在连接条10的两个侧面上。由此在连接条10的两个侧面上各存在一个相应的空心型腔H1。在这种情况下，该空心型腔H1具有基本上多角形的轮廓横截面。尽管在图5中的FVW-对角层LD在横截面上是直线地分布，但是它在一定的应用情况下也可以是弧线弯曲的。对角层LD此时尤其可以是凹入地构造，亦即可以朝着连接条10的基底点方向拱形地弯曲。对角层LD的FVW-材料从连接条10的侧壁出发作为内层Li的另外的层延伸越过外皮4的内侧直到优选达到各相邻的纵梁和在那里形成相应构造的角部。在本示例中空心型腔H1用填充材料填充。该填充材料例如是泡沫芯22或蜂巢式芯。
边梁6a，6b上的角部可以在需要时相应地进行造型(也参见图4b)。
尤其是门内侧上的连续的纤维，亦即对应的内层Li的纤维以及侧边的支臂Li-2和对角层LD将座舱内压的负载从外皮4通过由空心型腔H1和泡沫芯22形成的加强筋引导到支撑6a，6b和8a至8f中。内部的层Li和外部覆盖层LA以及侧边的支臂Li-2和对角层LD防止在座舱内压的负载下梁6a，6b和8a至8f的FVW-层结构或支撑连接部的脱皮。
图6以与图3和5类似的视图方式示出了按照第四实施形式的本发明的飞机增压座舱门的一个局部区域的示意视图。在图6中示出的，在高度方向X延伸的横截面中观看门时，纵梁8d，8e具有朝着外皮4方向展宽的基底区域，它与外皮4连接和与外皮一起形成空心型腔H2。该空心型腔H2具有多角形的和优选等支臂的横截面。空心型腔H2至少由外部覆盖层LA以及由两个相邻的内层Li的各两个相邻的侧边的支臂(此处：对角层LD)限定。在图5和6的造型方式之间的区别在于，在图6的变型中连接条10不是被一直拉到外皮4上，而是在外皮之前至少分叉一次和由此形成空心型腔H2的等支臂的横截面的两个相同的支臂。在分叉区域中可以设置单向纤维结构16。在图6中的空心型腔H2也用泡沫芯22填充。
图7示出了按照第五实施形式的本发明的飞机增压座舱门1的示意透视图。图7的视图方式类似于图1的视图方式。图7的门1结构基本上对应于图1的门。但是不同的是，两个纵梁8a至8f，亦即此处第二和第五纵梁8b和8e从下面，在门1的高度方向X上弧形地做成拱形或被弯折。在该两个纵梁8b，8e的下部的纵梁(8b)中，弯折部或拱形部朝着门1的下棱边方向延伸，两个纵梁8b，8e中的上部的纵梁(8e)的拱形部朝着门1的上棱边方向弯曲。这样在两个相邻的纵梁(此处：8b和8c；8d和8e)之间的间隙可以扩大和由此为门在运动学机构上或类似方面提供大的局部安置高度。两个直接地相邻的纵梁可以也优选在相反的方向上以前面所述的方式和方法弯曲或弯折。尤其是依据门的类型和大小以及门部件需要的安装空间，可以改变这种弯曲的或弯折的纵梁的数量。
此外如由图7中看见的，在第一和第二相邻的纵梁8a，8b之间以及在第五和第六相邻的纵梁8e，8f之间布置至少一个门筋条24，该门筋条与该各两个相邻的纵梁和外皮4连接和提高连接在其上的纵梁的横向稳定性。对应的门筋条24优选基本上在门1的高度方向X上和基本上平行于侧边的边梁6a，6b或与其以一定的倾斜角延伸。对应的门筋条24可以或者是FVW-门结构单元2的整体的组成部分或者也可以作为差动构件(Differentialbauteil)进行构造，它单独地与门结构单元2连接。在本实施例中门筋条24作为FVW-差动构件进行构造，它们以后通过粘接剂，尤其是胶粘剂，如例如环氧树脂，与各两个相邻的纵梁8a，8b和8e，8f和外皮4连接。但是原则上门筋条24也可以作为整体的FVW-门结构单元2的组成部分进行构造。
此外在两个相邻的纵梁之间可以在FVW-门结构单元2中形成一个窗框架结构(没有示出)。窗框架结构在该情况下可以是整体的构件或也可以形成门结构单元2的差动构件。此外规定，在至少一个按照本发明的实施形式中两个相邻的门筋条24以及连接在其上的纵梁形成该窗框架结构的一部分。
此外从图7中可以看见，由FVW构成的门结构单元2具有多个优选整体的，肋状的外皮加强筋26，它们从对应的纵梁8a至8f出发在外皮4的内侧上延伸。该加强筋26的主方向基本上在门1的高度方向X上或基本上垂直于纵梁8a至8f或与其成一定的角度地延伸。加强筋26原则上也可以具有分支。此外可能的是，也在门筋条22上和/或边梁6a，6b上设置加强筋26。该加强筋26能够尤其较好地将在飞机运行中由于座舱内压作用在门1上的压力负载引导到纵梁8a至8f中和防止位于相邻的纵梁8a至8f和侧边的边梁6a，6b之间的外皮4的区域的过度的拱形弯曲。
为了制造图1至7所示的按照实施形式的本发明的门优选使用一种具有可以封闭的开口的底模模具(Negativform)，它的模具底部与门的外皮4相配置。然后通过底模模具的优选布置在模具底部上方的开口，它限定了制造接近方向，可以从外部覆盖层LA开始，然后是U形的内层Li，等等，相继地置入门的后来的FVW-材料的各个干燥的纤维层(例如形式为纺织物，针织物，编织物，单向纤维结构，以及它们的混合形式)和构造成整体的门结构单元2的纤维结构。为了支撑例如用于纵梁和边梁的连接条10，20和带子12，18的纤维层，可以置入例如由可以水溶解的以后可以再次洗除的材料构成的模芯。
然后在关闭底模模具之后FVW-门或它的整体的FVW-门结构单元2可以在一种RTM工艺中在“一次装料”(einem Schuss)中通过注射合适的树脂，例如环氧树脂，形成和硬化。除了各单个纤维层的相继的结构以外，也可以使用一个预制的干燥的纤维毛坯或多个较大的预制的干燥的纤维子毛坯，它们已经与要制造的整体的门结构单元2的纤维结构和三维的形状在很大程度上或在局部区域上相适配。这样可以大大地减少要操作的和要置入底模模具中的纤维部件的数量。在一种备选的制造方法中(不是RTM工艺)，为了形成层结构也可以使用所谓的预浸料坯代替干燥的纤维层，在该预浸料坯中纤维或纤维结构已经用部分硬化的树脂浸饱，该树脂以后例如在压热器中在热的作用下完全硬化。按照本发明的门可以由此在很大程度上自动化的制造过程中制造。
图8示出了按照第六实施形式的本发明的飞机增压座舱门的一个局部区域的示意视图。图8的视图方式与图3类似。与图3的结构不同的是，在图8的该实施形式下可以取消U形的内层Li。
在按照图8的变型中，门具有气密地与由FVW构成的整体的门结构单元2连接的内皮28，它在安装到该飞机或它的机身中的状态下将门相对于机身周围的大气密封。纵梁8构造成双-T-梁或所谓的I-梁。边梁(没有示出)可以以相同的类型进行构造或近似地如在图4a和4b中那样也具有L形的轮廓横截面。纵梁8的在图8中下部的带子12简单地粘接在外皮4的内侧上。内皮28在各两个相邻的纵梁8之间具有拱形地形成的，承受座舱内压pi的压力壳部段28a。压力壳部段28a的拱形部从门内侧出发在深度方向Z上朝着门外侧延伸。只要与纵梁8相邻的梁是上部的或下部的边梁，那么该拱形地形成的压力壳部段28a优选也分别在该纵梁8和它的相邻的上部的或下部的边梁之间设置。在图8中示出的局部中只完全地示出了在两个相邻的纵梁8之间的一个单个的压力壳部段28a。相邻的压力壳部段28a只部分地可以看见。
此外如从图8看见的，对应的压力壳部段28a通过它的边缘区域28a1或纵侧和横侧分别大平面地与分别配置的纵梁8的连接条10或侧壁连接。连接区域在图8中通过以点划线示出的椭圆以及字母V1表示。只要其中一个边缘区域28a1与一个上部的或下部的边梁相配置，那么该边缘区域28a1就大平面地与分别配置的上部的或下部的边梁或它的连接条或侧壁连接。
在图8中示出的实施例中，对应的压力壳部段28a的拱形部一直延伸到至外皮4的内侧。并且在拱形的压力壳部段28a的拱顶区域中，该压力壳部段与外皮4的内侧连接。该连接区域在图8中通过用点划线示出的椭圆以及字母V2表示。按照本发明同样设有压力壳部段28a的拱顶区域与外皮4的内表面相距一定的间距进行布置和在拱顶区域和外皮4的内侧之间不存在任何连接的实施形式。
如整体的门结构单元2本身那样，内皮28以及它的拱形地形成的压力壳部段28a也由FVW，优选CFK，制造。内皮28或拱形的压力壳部段28a的FVW的被封闭的表面此时保证了前述的气密性。附加地内皮也可以具有其它的密封部件，如例如专用的密封剂涂料或密封层，密封膜，等等。由于整体的门结构单元2包括它的外皮4和内皮28是由FVW制造的，因此拱形的压力壳部段28a的拱顶区域与外皮4的内侧的连接V2同样可以通过某种FVW连接，例如通过借助于环氧树脂或类似物的粘接，实现。机械的固定方式同样是可以考虑的。
内皮28或它的拱形的压力壳部段28a在侧边的边梁(没有示出)上的连接基本上以与在图8中针对纵梁8示出的相同的方式和方法进行。所述压力壳部段28a因此在朝着边梁或朝着它的连接条的方向上优选同样地拱形弯曲或具有倒圆的过渡部和角部和大平面地与侧边的(或上部的和下部的)边梁连接。在三维的视图下，对应的拱形的压力壳部段28a由此具有基本上盆状的或壳式形状。
在装备了增压座舱的飞机机身的运行中，该机身中安装了按照图8的这种门，该门用增压座舱存在的内压pi加载，该内压在飞机的飞行运行中和尤其是在巡航高度上大于在周围大气中的周围的外压pa。对应的拱形的压力壳部段28a的相对薄的皮层在该情况下基本上只受到牵拉力的负载，它沿着压力壳部段28a的拱形部曲线分布。由于这种原因，在压力壳部段28a中的纤维结构也优选这样地选择，使得纤维可以最佳地吸收该牵拉力，亦即纤维分布应该同样地跟随拱形部曲线。在压力壳部段28a的侧面边缘或纵侧上负载通过大平面的FVW连接或胶粘连接(参见标记V1)传递到纵梁8或它的连接条10或侧壁上。在压力壳部段28a和相关的支撑的连接条10或侧壁之间的连接区域V1在该情况下可以以简单的方式和方法适合胶粘和适合纤维地进行构造，因为在示出的负载情况下连接部位仅仅受到剪力负载。
在图8中在该门结构情况下在飞行运行中在整体的门结构单元2上出现的在内压pi和外压pa之间的分离通过虚线的分界线T表示。
此外如在图8中可以看见，外皮4和对应的压力部段28a的一个局部区域与分别配置的纵梁8(或边梁)一起限制出各一个相对于门的座舱内侧密封的空腔30。在该空腔30中的每个的区域中，外皮4设有压力平衡口32，它通入相关的空腔30中。通过该压力平衡口32空腔30由此与周围大气连接。在飞行运行中小于内压pi的外压pa因此也始终在所述空腔30中存在。这意味着，在外侧上和在外皮4的内侧上的压力pa始终是相等的。即外皮4没有被座舱内压pi加载，和在外皮4和纵梁8(和边梁)之间的连接部位V3以及在压力壳部段28a的拱顶点和外皮4的内侧之间的连接部位V2基本上完全地卸去内压pi的负载。
由于湿气可以通过压力平衡口32渗入空腔30中，空腔30的内表面优选用合适的保护剂，如例如涂料或类似物，封闭。为了能够将由于湿气而聚积在空腔30中的液体(冷凝水)排出，设置了在图中没有示出的排出口。
在图8的按照本发明的结构中，内压pi由此通过附加地，壳形的内皮28吸收。该内皮28的拱形的压力壳部段28a在支撑(在图8中：纵梁8)上的连接通过平面的，基本上只受到剪力负载的连接V1实现。作用在门上的弯曲力通过该支撑吸收。外皮4本身完全卸去内压pi的负载。它作为剪力场为门的整个结构的刚性做出贡献和此外基本上具有只衬里的功能。内皮28的外侧或它的压力壳部段28a形成与周围大气的外部交接面。
的纵梁8或边梁的对应的基底区域的连接V3，亦即此处在对应的支撑8的下部的带子12和外皮4之间的接合部或平面的胶粘部，在该结构情况下只是受到非常小的负载，因为由于座舱内压pi的作用外皮4不再承受弯曲负载。也可以避免由于内压负载造成的外皮4的波动性(波纹)。由此可以达到门的外轮廓的提高的空气动力学的品质。外皮4和内皮28在对应的支撑上的连接可以同样符合纤维特性地胶粘适合地构造。在对应的皮和支撑之间的连接部位的不利的脱皮负载通过在内压pi下外皮4的弯曲或突起(Ausbeulung)可以避免。这是一个特别的优点，因为脱皮负载例如在差动结构类型中的常规的铆接和/或粘接的铝结构情况下导致铆钉头弯曲或在粘接连接情况下导致脱皮。
在常规的结构下薄的材料的外皮也只能够非常不利地承受弯曲。常规的结构因此必须非常紧密地和由此很重地构造。按照图8中的按照本发明的门可以避免该缺陷。在按照本发明的门中，在关于对轻型结构和纤维合适的形状提出的要求方面，内压pi的吸收，力从用作压力壳的内皮28到纵梁和边梁的传递以及弯曲力矩的吸收都是最佳的。外皮4本身在很大程度上保持不承受负载和除了作为剪力场的功能以外为了提高刚性基本上只具有空气动力学的衬里功能。
内压pi只对拱形的或半圆形或圆形部段形的压力壳部段28a加载。外皮4在支撑上的连接没有受其影响。由此在支撑和外皮4之间的粘接部的不利的脱皮-和弯曲负载被排除。通过它们的拱形的几何形状压力壳部段28a是理想地适用于吸收内压pi。如在压力容器的情况下，它们主要受到在周向上(在图8中：沿着示出的拱形部曲线)的拉力的负载。对于这种负载情况，可以求出FVW的重量最佳的层合结构。这例如借助于等张力的优化(在纤维方向上相同的延伸)进行，它也适用于管形的压力加载的构件。这种构思的功能的一个前提是在空腔30中在外皮4和压力壳部段28a之间始终存在外压pa。这通过所述压力平衡口32保证。
以这种方式和方法，相对于常规的门结构，可以实现大大地节省重量，同时达到高的强度和刚性。与常规的结构型式相比，在相同的材料使用情况下，当门通过内压pi加载时，在所有构件中形成的压力较低。按照本发明的在FVW-结构类型中的门的设计构思不仅能够实现更坚固的而且更轻的结构类型。通过完全使用FVW产生一种具有高的材料使用率和小的重量的均匀的FVW-结构。
本发明不局限于上述实施例。在保护范围的框架中，按照本发明的门也可以具有不同于上面具体描述的实施形式。尤其是在按照图1至7的实施形式的情况下，外皮4也可以完全地或至少部分地夹层式地构造。在后者情况下，优选在相邻的纵梁之间和必要时边梁之间延伸的外皮4的区域是夹层式地进行构造的和具有夹层芯，尤其是泡沫芯或蜂巢式芯，，它安置在外皮的夹层结构的外部覆盖层的内侧上。
门的门框架的中间空间也可以用于容纳隔热和/或隔音件。
只要按照本发明的门的FVW-门结构单元具有门筋条，按照图8的实施形式的压力壳部段28a也可以在该门筋条，纵梁和边梁之间延伸和具有与门筋条的相应的连接。
权利要求，说明书和附图中的附图标记仅仅用于更好地理解本发明和不应该限定保护范围。
附图标记表
它们表示：
1        飞机增压座舱门
2        由纤维复合材料构成的整体的门结构单元
2a       门框架的中间空间
4        外皮
4a       凸缘式的门边缘
4a-R     朝门边缘4a的一部分弯折的LR的末端
6a       左边的边梁
6b       右边的边梁
8        纵梁
8a-8f    纵梁
10       连接条
12       带子
12a      朝着带子12的一部分弯折的Li-2的末端
12b      朝着带子12的一部分弯折的Li-2的末端
14       12的FVW-覆盖层
16       单向纤维结构
18       带子
18a      朝着带子18的一部分L形地弯折的Li-3的末端
18b      朝着带子18的一部分L形地弯折的LR的末端
20       连接条
22       泡沫芯
24       门筋条
26       外皮-加强筋
28       内皮
28a      拱形的压力壳部段28
28a1     28a的边缘区域
30       空腔
32       压力平衡口
B       细节
D       细节
H1      空心型腔
H2      空心型腔
LA      外部覆盖层
LD      对角层
Li      U形的内层
Li-1    Li的底部
Li-2    Li的侧边的支臂(在X-方向)
Li-3    Li的侧边的支臂(在Y-方向)
LR      6a，6b的外部FVW-层
Pa      外压
Pi      内压
T       在内压和外压之间的分界线
V1      连接区域
V2      连接区域
V3      连接区域
X       高度方向
Y       宽度方向
Z       深度方向

Claims (28)

1.具有高度方向(X)，宽度方向(Y)和深度方向(Z)的飞机增压座舱门(1)，包括：由纤维复合材料构成的整体的门结构单元(2)，它具有外皮(4)和布置在外皮(4)的内侧上的门框架，门框架具有作为基本的支撑元件的边梁(6a，6b)和在宽度方向(Y)上延伸的纵梁(8；8a至8f)，它们在边梁(6a，6b)之间延伸，其中门框架的由外皮(4)的内侧，边梁(6a，6b)和纵梁(8；8a至8f)限定的中间空间(2a)朝着门内侧方向敞开地构造。
2.按照权利要求1所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，纤维复合材料是碳纤维复合材料。
3.按照权利要求1或2所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，纤维复合材料包含附加纤维，它们从一个包括玻璃纤维，芳族聚酸胺纤维，硼纤维的附加纤维的组中选择。
4.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，门框架除了边梁(6a，6b)作为基本的支撑元件以外只具有在门的宽度方向(Y)上延伸的纵梁(8；8a至8f)。
5.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，至少一个(8b，8e)纵梁(8a至8f)在高度方向(X)上弧形地拱形弯曲或弯折。
6.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，在两个相邻的纵梁(8a，8b；8d，8e)之间布置至少一个基本上在高度方向(X)上延伸的门筋条(24)，该门筋条与该两个相邻的纵梁(8a，8b；8d，8e)和外皮(4)连接和增大纵梁(8a，8b；8d，8e)的横向稳定性。
7.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，至少一个门筋条(24)是门结构单元(2)的整体的组成部分。
8.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，至少一个门筋条(24)是差动构件，该差动构件与两个相邻的纵梁(8a，8b；8d，8e)和外皮(4)通过粘接剂，尤其是胶粘剂，连接。
9.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，在两个相邻的纵梁(8；8a至8f)之间一个窗框架结构整体地形成在门结构单元(2)中。
10.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，门结构单元(2)具有多个整体的肋状的外皮加强筋(26)，它们从纵梁(8a至8f)出发延伸在外皮(4)的内侧上。
11.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，门结构单元(2)具有纤维复合材料-层结构，该层结构在门(1)的一个沿着高度方向(X)延伸的横截面中的视图下看包括以下的由纤维复合材料构成的层：
至少一个外部覆盖层(LA)，其形成外皮(4)的外部区域；和
多个在门(1)的高度方向(X)上相互并排地布置在外部覆盖层(LA)的内侧上的一层或多层的各具有一个基本上U-形横截面的内层(Li)，该U-形横截面具有一个底部(Li-1)和至少两个侧边的支臂(Li-2；Li-3；LD)，
其中
底部(Li-1)平面地与外部覆盖层(LA)的内侧连接和形成外皮(4)的内部的区域，和
至少一个侧边的支臂(Li-2；Li-3；LD)平面地与纵梁(8；8a至8f)和/或边梁(6a，6b)连接和形成其至少一个局部区域。
12.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，两个相邻的内层(Li)的各两个相邻的侧边的支臂(Li-2；LD)平面地与布置在它们之间的纵梁(8；8a至8f)连接和形成其至少一个局部区域(10，12)。
13.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，
纵梁(8；8a至8f)中的至少一个具有T形的横截面以及一个与外皮(4)连接的连接条(10)和一个布置在连接条(10)的与外皮(4)背离的那个末端上的带子(12)；
两个相邻的内层(Li)的各两个相邻的侧边的支臂(Li-2)平面地相互连接和一起形成连接条(10)的至少一个基本的部分部段；和
形成的连接条(10)的两个支臂(Li-2)的与外皮(4)背离的自由端(12a，12b)逆向地弯折和一起形成带子(12)。
14.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，在带子(12)上布置有条形的纤维复合材料覆盖层(14)，它将两个支臂(Li-2)的两个逆向地弯折的自由端(12a，12b)整体地相互连接。
15.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，在覆盖层(14)和支臂(L1-2)的逆向地弯折的自由端(12a，12b)之间设有在纵梁(8；8a至8f)的纵向(Y)上延伸的单向纤维结构(16)。
16.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，在至少一个外部覆盖层(LA)和纵梁(8；8a至8f)的与该覆盖层(LA)配置的基部区域之间设有单向纤维结构(16)。
17.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，内层(Li)中的至少一个具有基本上U形横截面的内层的支臂(Li-3)形成边梁(6a，6b)的内部的侧壁的至少一个局部区域(20)。
18.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，至少形成边梁(6a，6b)的侧壁的局部区域(20)的支臂(Li-3)在它的与外皮(4)背离的自由端(18a)处弯折和形成边梁(6a，6b)的带子(18)的一部分。
19.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，在门(1)的一个沿着高度方向(X)或宽度方向(Y)延伸的横截面中的视图下看，在外皮(4)的内侧和纵梁(8；8a至8f)相邻的侧表面(10；20)之间或在外皮(4)的内侧和边梁(6a，6b)的相邻的侧表面(10；20)之间形成的角部处设有纤维复合材料对角层(LD)，该相邻的侧表面(10；20)将侧表面(10；20)和外皮(4)相互连接和与外皮一起在该角部区域中形成空心型腔(H1；H2)。
20.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，空心型腔(H1)设置在纵梁(8a至8f)的与外皮(4)配置的基底区域的两个侧面上。
21.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，在门的一个沿着高度方向(X)延伸的横截面中的视图下看，至少一个纵梁(8；8a至8f)具有朝着外皮(4)方向展宽的基部区域，该基部区域与外皮(4)连接和与外皮一起形成空心型腔(H2)，该空心型腔至少由外部覆盖层(LA)以及由两个相邻的内层(Li)的各两个相邻的侧边的支臂(Li-2；LD)限定。
22.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，空心型腔(H1；H2)用填充材料，尤其是泡沫芯(22)或蜂巢芯材料，填充。
23.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，外皮(4)的在相邻的纵梁(8；8a至8f)之间的延伸的区域是夹层式地构造和具有夹层芯，尤其是泡沫芯或蜂巢芯，该芯安置在外皮(4)的夹层结构的外部覆盖层的内侧上。
24.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，该门具有气密地与整体的门结构单元(2)连接的由纤维复合材料构成的内皮(28)，它使得飞机增压座舱门(1)在安装到飞机中的状态下相对于周围大气密封和它在各两个相邻的纵梁(8)之间和/或在相邻的纵梁(8)和相邻的边梁之间和/或在两个相邻的边梁(6a，6b)之间具有拱形地形成的，承受座舱内压(pi)的压力壳部段(28a)，该压力壳部段从门内侧出发在深度方向(Z)上朝着门外侧方向拱形弯曲。
25.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，对应的压力壳部段(28a)通过它的边缘区域(28a1)分别平面地与分别配置的纵梁(8)和/或与分别配置的边梁连接(V1)。
26.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，对应的压力壳部段(28a)一直拱形弯曲到外皮(4)的内侧。
27.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，一直拱形弯曲到外皮(4)的内侧的压力壳部段(28a)的拱顶区域与该内侧连接(V2)。
28.按照前述权利要求中的一个或多个所述的飞机增压座舱门(1)，其特征在于，外皮(4)和对应的压力壳部段(28a)的外侧的至少一个局部区域以及一个配置的纵梁(8)和/或一个配置的边梁限制了一个位于内皮(28)的外侧上的，相对于飞机增压座舱门(1)的座舱内侧气体密封的空腔(30)和在外皮(4)中设有至少一个通入该空腔(30)中的压力平衡口(32)。
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