DE102005045181A1

DE102005045181A1 - Fußbodenstruktur für Flugzeuge

Info

Publication number: DE102005045181A1
Application number: DE200510045181
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr. Berchtold
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2007-04-05
Also published as: WO2007033640A1

Abstract

Es wird eine Fußbodenstruktur für Flugzeuge mit Fußbodenträgern, darauf angeordneten Sitzschienen und Fußbodenplatten vorgeschlagen, bei der der Fußboden aus Elementen mit durchgehender Deckplatte (1) besteht, in die die Fußbodenträger (2; 3) integriert und die Sitzschienen (6) eingelassen sind und bei der die Elemente (1, 2, 3) sowohl zur Aufnahme der Bodenlasten als auch zur Aufnahme von Quer- und Längsbiegelasten ausgelegt sind. DOLLAR A Dabei ist die integrierte tragende Struktur der Elemente (1, 2, 3) herstellungstechnisch in einem Verfahrenszyklus aus Faserverbundwerkstoff hergestellt. DOLLAR A Damit werden insbesondere eine gewichtssparende Gesamtauslegung, durch die Faserverbund- und fertigungsgerechte Konstruktion hohe Kostenvorteile bei der Fertigung und die Einsparung von Montagekosten erzielt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fußbodenstruktur für Flugzeuge nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

In Zivilflugzeugen bestehen die Fußbodenstrukturen üblicherweise aus den Fußbodenquerträgern, den Sitzschienenprofilen mit darauf befestigten Sitzschienen und den Fußbodenplatten, welche in den offenen Feldern eingelegt werden.

Diese aufgelöste Bauweise wurde über viele Jahre in den verschiedenen Flugzeugtypen angewendet. Ihre Vorteile liegen jedoch im wesentlichen in der optimalen Nutzung der Profiltechnik aus der Metallbauweise. Fertigungsrationalisierung erfolgte lediglich durch den Ersatz von genieteten Querträgern durch integral gefräste Querträger.

Unter Verwendung von Faserverbundwerkstoff wurden bereits beim Flugzeugtyp Airbus A380 die Fußbodenquerträger im Oberdeck in CFK und die Fußbodenplatten in CFK-Sandwichstrukturen gebaut. Allerdings nutzt diese Bauweise nicht die spezifischen Eigenschaften vom Faserverbundwerkstoff sie stellt im ersten Schritt lediglich einen Materialersatz gegenüber der metallischen Lösung dar.

Es ist das Ziel der Erfindung, demgegenüber eine weitere Verbesserung der Fußbodenstruktur zu erreichen, die bezüglich Gewicht, Stabilität, Herstellungsaufwand und Montage für den Einsatz im Flugzeugbau besonders geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Mit diesem Fußbodenkonzept für alle größeren Flugzeuge, welche in ihrem Rumpf einen separaten Zwischenboden aufgrund der Größe benötigen, wird durch die Integration der üblichen einzelnen Funktionselemente „Fußbodenquerträger", „Längsschienen" und „Fußbodenplatten" eine gewichts- und kostenoptimale Bauweise geschaffen, welche in dieser Form wirtschaftlich nur in Faserverbundbauweise herstellbar ist. Lediglich die Sitzschienen selbst bestehen aus Abnutzungsgründen noch aus Metall.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung, in der sie anhand der Zeichnung weiter erläutert wird. Es zeigen
1 schematisch einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Element,
2a schematisch einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels mit integrierten Querträgerelementen
2b schematisch einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels mit integrierten Quer- und Längsträgerelementen
3 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Element und dessen Verbindung zum Flugzeugrumpf,
4 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Fußbodenstruktur von unten,
5 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Fußbodenstruktur von oben, und
6 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Fußbodenstruktur mit integrierten zusätzlichen Längsträgerelementen von unten.
1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Fußbodenelement, und zwar quer zum Flugzeugrumpf gesehen. Dabei ist die Bodenplatte 1 mit integrierten Querträgern 2 versehen. Die weiteren Einzelheiten sind weggelassen. 2a zeigt schematisch einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels mit integrierten Querträgerelementen 2. 2b zeigt schematisch einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels mit integrierten Quer- und Längsträgerelementen 2 bzw. 3.
Bei der erfindungsgemäßen Bauweise besteht der Fußboden also aus einer pro Sektion durchgehenden Deckplatte 1. Direkt unter dieser Deckplatte befinden sich die integrierten Querträger 2 zur Aufnahme der Biegekräfte aus den Fußbodenlasten. Hierbei kann die strukturelle Ausprägung nur in Querträgerunterstrukturen 2 sein oder auch in Quer- und Längsträgerstrukturen 2 bzw. 3 sein.
Die Fußbodenplattenstruktur 1 ist derart ausgelegt, dass Sie die „Obergurtkräfte" der Querträger 2 aufnehmen. Damit wird die dimensionierende Dicke der obersten Haut der Faserverbundstruktur durch die Druckkräfte aus Biegung und nicht durch die Druckkräfte aus der Belastung durch Punktlasten, wie zum Beispiel Schuhabsätze, bestimmt.
Durch diese doppelte Strukturnutzung ergibt sich bei richtiger Dimensionierung ein Gewichtsvorteil gegenüber herkömmlichen Strukturen und die hohe Druckempfindlichkeit der bisherigen Fußbodenplatten wird erheblich gesenkt.
In 3 ist die Verbindung zur tragenden Struktur des Flugzeugrumpfes dargestellt. Die Fußbodenquerträger sind mit den Spanten 9 durch herkömmliche Verbindungselemente 4 und 5 und über teleskopische Stangen 8 verbunden. Bei günstiger Ausbildung der Querschnittsgeometrie der integrierten Fußbodenquerträger 2 lassen sich deren Steghöhen zu den Rändern 2a vermindern, was ebenfalls zur Gewichtsreduzierung führt; dieser frei werdende Querschnitt ist für Systemeinbauten, beispielsweise eine Kabelwanne 7 geeignet.
Ferner sind in der Bodenplatte 1 Ausnehmungen 1a für die Sitzschienen 6 vorgesehen. Letztere sind aus Gründen der Abnutzung vorzugsweise aus Metall, wobei aus Gewichtsgründen Titan vorgezogen wird. Sie werden zweckmäßig im bereits eingebauten Boden verlegt.
Bei dieser konstruktiven Faserverbundlösung ist es möglich die gesamte Fußbodenstrukur fertigungstechnisch in einem Härtezyklus ohne separaten Montageaufwand herzustellen; hierbei wird die Unterstruktur mit den ausgeprägten Quer- und Längsträgersteifen naß in naß mit der oberen Plattenstrukur verklebt. Zur Formausbildung der Steifengeometrien können dabei aufblasbare Silikonschläuche eingesetzt werden.
Für die Durchführung von Systemleitungen, wie zum Beispiel Hydraulik und Elektrik ist es weiterhin möglich simultan mit der Umrandungsbearbeitung Durchbrüche durch die Querträger zu fräsen.
Mit dieser Fußbodenstruktur ist auch eine Entkoppelung der Rumpfbefestigung über die Fußbodenquerträger zu den Rumpfspanten möglich. Damit ergeben sich Montagevereinfachungen und schnelle Rumpfsektionsmontagen.
Die 4 und 5 zeigen ergänzend räumliche Ansichten der bereits beschriebenen Elemente und insbesondere deren Aneinanderreihung zu einem Fußboden. 6 zeigt eine Ansicht von unten mit Längsträgerelementen 3 und einer Kabelwanne 7.
Insgesamt stellt die integrierte Fußbodenstruktur eine kosten- und gewichtsoptimale Faserverbundkonstruktion dar, welche auch erhebliche Zeiteinsparung bei der Sektionmontage bringt.
Die Lösung des Problems besteht also in der lastspezifischen Integration der Elemente „Querträger", „Längsträger" und „Fußbodenplatten" sowohl entwurfsmäßig als auch fertigungstechnisch. Damit verteilt sich zum Beispiel die Obergurtlast der Querträger auf die Plattenfläche, was eine Dimensionierung wieder nach statischen Gesichtspunkten ermöglicht. Fertigungstechnisch werden alle drei Elementgruppen simultan gefertigt und ausgehärtet. Jegliche Zwischenmontage entfällt.
Zusammengefasst werden mit der erfindungsgemäßen Struktur folgende Vorteile erzielt:

• Gewichtsparende Gesamtauslegung.
• Faserverbund- und fertigungsgerechte Konstruktion; damit ergeben sich hohe Kostenvorteile.
• Einsparung von Montagekosten, da die Fußböden als ganze Elemente sektionsweise in die Rumpfsektionen eingeführt und befestigt werden.
• Bei der Endmontage der Rumpfsektionen wird der „Fußboden" als ganzes Element eingeführt und befestigt.

1: Deckplatte
1a: Ausnehmung für Sitzschiene
2: Querträger(element)
2a: Verjüngung des Querträger-Elements
3: Längsträger(element)
4: Verbindungselement zum Spant
5: Verbindungselement zur Teleskopstange
6: Sitzschiene
7: Kabelwanne
8: Teleskopstange
9: (Rumpf)-Spant

Claims

Fußbodenstruktur für Flugzeuge mit Fußbodenträgern, darauf angeordneten Sitzschienen und Fußbodenplatten, dadurch gekennzeichnet, dass der Fußboden aus Elementen mit durchgehender Deckplatte (1) besteht, in die die Fußbodenträger (2, 3) integriert und die Sitzschienen (6) eingelassen sind und dass die Elemente (1, 2, 3) sowohl zur Aufnahme der Bodenlasten als auch zur Aufnahme von Quer- und Längsbiegelasten ausgelegt sind.
Fußbodenstruktur für Flugzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Trägerstruktur aus Querträgerelementen (2) besteht.
Fußbodenstruktur für Flugzeuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Trägerstruktur zusätzlich Längsträgerelemente (3) aufweist.
Fußbodenstruktur für Flugzeuge nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte tragende Struktur (1, 2, 3) aus Faserverbundwerkstoff besteht.
Fußbodenstruktur für Flugzeuge nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (1, 2, 3) herstellungstechnisch in einem Verfahrenszyklus hergestellt sind.