DE10109638A1 - Druckbelastbare Außenhaut einer Flugzeugtür - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine druckbelastbare Außenhaut einer Flugzeugtür. Aufgabe ist es, den Fertigungsaufwand zur Herstellung einer Flugzeugtür weiter spürbar zu reduzieren. DOLLAR A Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Außenhaut Versteifungen ausgebildet hat, die in Richtung der tragenden Lasten geführt sind. Diese Versteifungen sind zueinander beabstandet. Die Außenhaut wird zur tragenden Struktur der Flugzeugtür.

Description

Bekannte Passagierflugzeuge besitzen mindestens eine Passagiertür und in der Regel mehrere Frachttore. Passagiertür und Frachttor bestehen hinsichtlich ihrer Struktur mindestens aus einem Türgerüst mit einer darauf befestigten Außenhaut. Aufgrund dieser Gemeinsamkeit werden Passagiertür und Frachttor unter dem Begriff "Tür" oder "Flugzeugtür" umfasst.

Im geschlossenen Zustand der Tür passt sich die Außenhaut stufenlos der sie umgebenden Oberflächenstruktur des Rumpfes an. Die Außenhaut bildet eine geschlossene Fläche, die während des Fluges keinen zusätzlichen Strömungswiderstand erzeugt und die Türöffnung gegenüber der äußeren Atmosphäre sicher abschließt und abdichtet.

Die Außenhaut entspricht einem tragenden Bereich der Türstruktur, der dynamischen Belastungen ausgesetzt ist. Die Außenhaut ist nach dem Stand der Technik eine ebene Fläche, die entsprechend der Umfangskontur des Rumpfes gewölbt ist. Die Außenhaut muss während des Fluges Drucklasten und aerodynamische Lasten aufnehmen. Drucklasten entstehen aus der Druckdifferenz zwischen dem Kabineninneren und der äußeren Atmosphäre. Aerodynamische Lasten werden erzeugt durch Strömungen der Atmosphäre und durch Luftwirbel.

Nach der Landung ist die Außenhaut auch zufälligen Bedienlasten ausgesetzt, die durch heranfahrende Treppen bzw. Frachtrutschen erzeugt werden können. Solche Bedienlasten muss die Außenhaut aufnehmen können. Die Außenhaut ist in bekannter Weise mit einem Türgerüst verbunden. Das Türgerüst gibt der Außenhaut die erforderliche Steifigkeit. In Abhängigkeit der Richtung der tragenden Lasten hat die Passagiertür gegenüber dem Frachttor eine etwas abweichende Konstruktion. Das Türgerüst kann aus in Rumpflängsrichtung gerichteten Trägern, wie z. B. charakteristisch für eine Passagiertür oder aus in Umfangsrichtung des Rumpfes gerichteten Spanten wie z. B. für ein Frachttor charakteristisch, aufgebaut sein. Das Türgerüst nimmt während des Fluges insbesondere Lasten von der Außenhaut auf und überträgt sie auf den Rumpf. Zu diesem Zweck sind an den Enden der Träger bzw. Spanten Auflageelemente angeordnet, die in Schließlage der Tür an Anschlagmitteln des rumpfseitigen Rahmens anliegen. Diese Auflageelemente ermöglichen es, dass beispielsweise die Träger der Tür entgegen einer Drucklastrichtung im Rahmen des Rumpfes abstützbar sind und sie verhindern, dass die Tür in der Schließlage in radialer Richtung ihre Position verändern kann.

Im Türgerüst sind weiterhin Handhabungseinrichtungen installiert, wie mechanische und elektrische Baugruppen mindestens zum Öffnen und Schließen der Tür. Auf Seiten des Kabineninneren ist das Türgerüst in der Regel mit einer Verschalung abgedeckt. Die gesamte Flugzeugtür ist mittels Scharnier bzw. Gelenkeinrichtung, auch Tragarm genannt, mit dem rumpfseitigen Rahmen verbunden. Im Schließzustand der Tür werden in der Regel türseitige Haken in rahmenseitige Ösen eingreifen oder vorhandene rahmenseitige Anschläge hintergreifen. Somit ist die Tür im Schließzustand. Die Fertigung der Struktur einer Flugzeugtür erfolgt konventionell durch Nietverfahren zwischen Außenhaut und Türgerüst und ist aufwendig und teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Fertigungsaufwand zur Herstellung einer Flugzeugtür weiter spürbar zu reduzieren.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, dass die Außenhaut Versteifungen ausgebildet hat, die in Richtung der tragenden Lasten geführt sind. Die Versteifungen sind zueinander beabstandet. Im Fall einer Passagiertür werden die Versteifungen in Rumpflängsrichtung geführt und sind in radialer Richtung zueinander beabstandet. Im Fall eines Frachttores sind die Versteifungen in radialer Richtung des Rumpfes geführt und in Rumpflängsrichtung zueinander beabstandet. Die Versteifung ist als Vertiefung bzw. als Mulde ausgeführt. Die Mulde hat im Querschnitt eine trapezförmige Kontur, wobei die trapezförmige Kontur in Richtung der großen, parallelen Trapezseite geöffnet ist. Die Versteifung entspricht somit einer trapezförmigen Mulde.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung entspricht die Bodenbreite der trapezförmigen Mulde zugleich dem Abstand zur benachbarten trapezförmigen Mulde.

Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit sieht vor, dass die Bodenbreite der trapezförmigen Mulde der Böschungslänge der trapezförmigen Mulde entspricht.

Es ist aber auch eine Ausführung möglich, bei der die Böschungslänge deutlich größer ist als die Bodenbreite der trapezförmigen Mulde.

Diese unterschiedlichen Gestaltungen der trapezförmigen Mulde kommen unterschiedlichen Anforderungen zur Dimensionierung der Steifigkeit der Außenhaut entgegen.

Die Anzahl der Versteifungen in der Außenhaut kann beispielsweise der notwendigen Anzahl der druckbeaufschlagbaren Auflageelemente der Tür entsprechen, die gegenüber den rumpfseitigen Anschlagmitteln am Türrahmen anordenbar sind. Die Auflageelemente sind an den geführten Enden der trapezförmigen Mulde anordenbar. Durch die Vielzahl der Versteifungen erhält die Außenhaut die notwendige Versteifung und Festigkeit. Es sind Werte der Steifigkeit und Festigkeit der Außenhaut erzielbar, die das bisher notwendige Türgerüst entfallen lassen. Die versteifte Außenhaut kann ohne Gerüst eingesetzt werden. Mit dem Verzicht auf das Gerüst können die Kosten der Tür auf mehr als 50% gegenüber einer bekannten, konventionellen Tür gesenkt werden. Vorteile ergeben sich auch für ein Werkzeug zur Fertigung der druckbeaufschlagbaren Tür mit Versteifungen, indem eine metallische Tür mit lediglich zwei Formteilen gießbar oder stanzbar ist. Beim Gießen mit zwei Formteilen ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass die bisher üblichen Kerne beim Sandgussverfahren für eine Tür grundsätzlich entfallen können. Das bedeutet eine enorme Kosteneinsparung.

Bei einer Fertigung der druckbeaufschlagbaren Tür mit Versteifungen auf Basis von Faserverbundwerkstoffen ist sogar ein Formteil ausreichend, um die Tür zu fertigen.

Um den Strömungswiderstand der Tür nicht nachteilig zu beeinflussen, kann die Außenseite (Frontseite) der Außenhaut mit einer Verschalung abgedeckt werden. Diese Verschalung muss nicht hermetisch die Frontseite der Außenhaut verkleiden, d. h. sie muss nicht druckdicht gegenüber der Frontseite angeordnet sein.

Die Innenseite (Rückseite) der Außenhaut kann Trageelemente aufnehmen, die Baugruppen tragen und lagern, mindestens zum Öffnen und Schließen der Tür. Auch diese Baugruppen können durch eine Verschalung gegenüber dem Innenraum der Kabine abgedeckt werden. Diese Verschalung muss nicht druckdicht sein und sie muss auch keine wesentlichen Lasten aufnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 Rückseite der Außenhaut einer Flugzeugtür

Fig. 2 Ansicht der Außenhaut am Schnitt A-A aus Fig. 1

Fig. 3 druckbelastbare Außenhaut bei geschlossener Flugzeugtür mit Verkleidung der Frontseite

Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und nach Wirkungsweise der Erfindung.

Fig. 1 zeigt die Außenhaut einer Flugzeugtür. Sichtbar ist die Rückseite 3 der Außenhaut 1. Die Frontseite 2 der Außenhaut 1 ist nicht direkt sichtbar. Es ist erkannbar, dass in der Außenhaut 1 Versteifungen 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 angeordnet sind, die zueinander beabstandet sind. Die Versteifungen sind in Richtung der tragenden Lasten geführt. Anhand der Fig. 1 ist erkennbar, dass es sich um eine Passagiertür handelt, da die Versteifungen 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 in Rumpflängsrichtung X geführt sind. Bei einem Frachttor wären die Versteifungen beispielsweise in Umfangsrichtung Y des Rumpfes gerichtet. Fig. 1 lässt weiterhin erkennen, dass die Versteifungen radial zueinander beabstandet sind. Die Versteifungen sind an den Endbereichen der Versteifungen durch jeweils eine Blende 5, 6 begrenzt.. Die äußerste Versteifung 40, die eine Begrenzung in Umfangsrichtung darstellt, enthält Versteifungsabschnitte 70, 71, 72, 73, 74. Analoges trifft für die äußere Versteifung 46 zu. Weiterhin ist die Schnittlinie A-A zu erkennen.

Fig. 2 zeigt die Ansicht der Außenhaut 1 gemäß dem Schnitt A-A aus Fig. 1. Die beiliegende Fig. 2 zeigt beispielsweise die sieben Versteifungen 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 der Außenhaut 1 im Schnitt. Jede dieser Versteifungen wird durch eine trapezförmige Versteifung gebildet.

Bei dem gezeigten Beispiel werden die tragenden Lasten in Rumpflängsrichtung X durch die Außenhaut 1 aufgenommen. Die Versteifungen liegen in Richtung dieser tragenden Lasten. Die Blende 5 trägt in Höhe der jeweiligen Versteifung je ein Auflageelement. Diese Ausgestaltung mit den Auflageelementen trifft auch für die gegenüberliegende Blende zu. In Fig. 2 sind diese Auflageelemente nicht gezeigt.

Es ist erkennbar, dass jede Versteifung 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 von der Frontseite 2 der Außenhaut 1 in Richtung Rumpfinneres geführt ist. Im Schnitt ist zu erkennen, dass jede Versteifung eine trapezförmige Kontur besitzt. Die Versteifung 43 besitzt einen Boden 9, der von zwei Wandungen 11, 12 begrenzt ist. Der Boden 9 besitzt eine wählbare Bodenbreite 91 und die Wandung 11, 12 besitzt eine wählbare Wandungstiefe bis zum Boden. Die Beschreibung zur Versteifung 43 ist auch zutreffend für die anderen Versteifungen 40, 41, 42, 44, 45, 46.

Der Abstand einer Versteifung auf der Frontseite 2 der Außenhaut 1 zur benachbarten Versteifung kann beispielsweise der Bodenbreite 91 einer Versteifung entsprechen. Aus Gründen der Dimensionierung kann beispielsweise die Bodenbreite einer Versteifung auch der Wandungstiefe entsprechen. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen möglich, bei denen die Bodenbreite kleiner ist als die Wandungstiefe der Versteifung.

Die trapezförmige Kontur einer Versteifung wird gebildet durch die Bodenbreite und die beiden Wandungstiefen, wobei die Kontur in Richtung der großen, parallelen Trapezseite geöffnet ist.

Die in der Frontseite 2 Außenhaut 1 angeordneten Versteifungen bilden auch zwangsläufig trapezförmige Versteifungen auf der Rückseite 3 der Außenhaut 1. Die Rückseite 3 der Außenhaut 1 ist bei geschlossener Flugzeugtür dem Kabineninneren zugewandt. Diese trapezförmigen Versteifungen der Rückseite 3 können als Raum genutzt werden, um Baugruppen für das Öffnen oder Schließen oder Bewegen der Flugzeugtür mit einer Verschalung abgedeckt. Diese Verschalung kann ebenfalls Baugruppen tragen, die bei Befestigung der Verschalung an der Außenhaut 1 in den Freiraum der Versteifungen der Rückwand 3 hineinragen.

Fig. 3 zeigt als nicht maßstäbliche Skizze (wie auch Fig. 1 und 2), dass die Außenhaut 1 lediglich mit Verschalungen 12, 13 abdeckbar ist. Die Außenhaut 1 ist vorteilhafterweise eine druckbelastbare Außenhaut, die durch die Vielzahl der Versteifungen zugleich die integrierbare Funktion des ursprünglichen Türgerüstes übernimmt. Das Türgerüst wird eingespart. Damit sind deutliche Kosteneinsparungen verbunden, insbesondere das aufwendige Nietverfahren zum Verbinden von Außenhaut und Türgerüst.

Fig. 3 skizziert im Detail, dass die Frontseite 2 bei einer geschlossenen Flugzeugtür mit einer Verschalung 12 verkleidet ist. Diese Verschalung 12 dient lediglich aerodynamischen Zwecken. Sie muss nicht druckdicht gegenüber der Frontseite 2 der Außenhaut 1 angeordnet sein. Diese Verschalung 12 sollte im Wesentlichen der Umfangskontur des Rumpfes 15 entsprechen. Auf der Innenseite der Kabine kann die Rückseite 3 der Außenhaut 1 mit einer anderen Verschalung 13 abgedeckt werden. Diese andere Verschalung 13 kann Bauelemente oder Baugruppen tragen, die zum Öffnen oder Schließen oder Bewegen der Tür notwendig wären. Diese Bauelemente oder Baugruppen können in den Freiraum der trapezförmigen Versteifungen hineinragen.

Der Tragarm für eine Passagiertür kann beispielsweise an der Rückseite 3 und der Außenhaut 1 befestigt werden.

Claims (8)

1. Druckbelastbare Außenhaut einer Flugzeugtür, dadurch gekennzeichnet, dass in der Außenhaut (1) Versteifungen (40, 41, 42, 43, 44, 45, 46) angeordnet sind, die in Richtung der zu tragenden Lasten geführt und zueinander beabstandet sind, so dass die Außenhaut (1) die tragende Struktur der Flugzeugtür ist.

2. Druckbelastbare Außenhaut einer Flugzeugtür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungen (40, 41, 42, 43, 44, 45, 46) in Rumpflängsrichtung (X) und radial zueinander beabstandet sind.

3. Druckbelastbare Außenhaut einer Flugzeugtür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungen in radialer Richtung des Rumpfes, geführt aber in Rumpflängsrichtung gegeneinander versetzt sind.

4. Druckbelastbare Außenhaut einer Flugzeugtür nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungen mit trapezförmiger Kontur geführt sind.

5. Druckbelastbare Außenhaut einer Flugzeugtür nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandung der Versteifung auf der Frontseite (2) der Außenhaut (1) zur benachbarten Versteifung der Bodenbreite (91) einer Versteifung entspricht.

6. Druckbelastbare Außenhaut einer Flugzeugtür nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenbreite (91) der Versteifung der Wandungstiefe der trapezförmigen Versteifung entspricht.

7. Druckbelastbare Außenhaut einer Flugzeugtür nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenbreite (91) der trapezförmigen Versteifung kleiner ist als die Wandungstiefe der trapezförmigen Versteifung.

8. Druckbelastbare Außenhaut einer Flugzeugtür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (1) eine nicht druckdichte Verschalung (12) trägt.