DE102006040298A1

DE102006040298A1 - Lightweight construction for aircraft comprises bar elements connected to each other at the head region using connecting elements which extend from one bar element to another and are recessed between free regions

Info

Publication number: DE102006040298A1
Application number: DE102006040298A
Authority: DE
Inventors: Matthias Günther; Frank Palm
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: DE102006040298B4

Abstract

Lightweight construction comprises bar elements (12, 13) connected to each other at the head region (14) using connecting elements (15) which extend from one bar element to another and are recessed between free regions (18). Preferred Features: The connecting elements are arranged across the bar elements and are spaced from each other. The connecting elements have a rod-like structure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leichtbau-Strukturbauteil, insbesondere für Flugzeuge, mit einem Hautfeld und darauf angeordneten, sich in einer vorgegebenen Richtung erstreckenden Versteifungselementen, welche zwei voneinander beabstandete, im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Stegelemente umfassen, die jeweils an einem dem Hautfeld zugewandten Fußbereich am Hautfeld befestigt und an einem vom Hautfeld abgewandten Kopfbereich miteinander verbunden sind.The The invention relates to a lightweight structural component, in particular for aircraft, with a skin panel and arranged on it, in a predetermined Direction extending stiffening elements, which two of each other spaced, substantially mutually parallel web elements each comprising a foot area facing the skin panel attached to the skin field and at a head area facing away from the skin field with each other are connected.

Bei Leichtbau-Strukturen, insbesondere für Flugzeuge, die aus einem Hautfeld und darauf angeordneten, sich in einer vorgegebenen Richtung erstreckenden Versteifungselementen, insbesondere Stringern oder Spanten, bestehen, ist die maximale Lastaufnahmefähigkeit für Druck- oder Schub-Druck-Beanspruchungen maßgeblich von der Knickstabilität der Verstärkungselemente bestimmt. Bei konstanter Querschnittsfläche der Versteifungselemente ist deren geometrische Form dafür entscheidend. Die am häufigsten verwendete geometrische Form von Stringern ist die eines L-Querschnitts. Andere bekannte Formen, die bei gleich großer Querschnittsfläche eine noch höhere Knickstabilität bieten, wie zum Beispiel ein U-Profil oder ein Y-Querschnitt, kommen meist nicht zum Einsatz, weil sie zusammen mit dem Hautfeld einen unzugänglichen Raum bilden. Dieser Raum ist weder inspizierbar noch nutzbar, und eine Anbindung von Querverstrebungen (Spanten) oder anderen Anbauten durch Nieten oder Schraubverbindungen ist nicht möglich. Außerdem treten in solchen abgeschlossenen Räumen bei den meisten metallischen Werkstoffen verstärkt Korrosionsprobleme auf.at Lightweight structures, especially for aircraft, coming from a Skin field and arranged on it, in a given direction extending stiffening elements, in particular stringers or Frames, pass, is the maximum load capacity for printing or shear-pressure stresses significantly from the buckling stability of the reinforcing elements certainly. With constant cross-sectional area of the stiffening elements is its geometric shape for it crucial. The most common The geometric form of stringers used is that of an L-section. Other known forms, the same size cross-sectional area a even higher buckling stability offer, such as a U-profile or a Y-section, come usually not used because they together with the skin field one inaccessible space form. This room is neither inspectable nor usable, and one Connection of cross braces (frames) or other attachments by rivets or screw is not possible. In addition, kick in such closed rooms Corrosion problems increase with most metallic materials.

Aus der DE 103 01 445 A1 ist ein Leichtbau-Strukturbauteil bekannt, welches aus einem Hautfeld und darauf angeordneten, sich in einer vorgegebenen Richtung erstreckenden Versteifungselementen besteht. Auf ihrer dem Hautblech zuge wandten Seite bestehen die Versteifungselemente aus zwei räumlich getrennten Schenkeln (Y-Form), die beide mittels zweier getrennter Fügezonen stoffschlüssig mit dem Hautblech verbunden sind. Neben einer Anzahl von Querschnittsformen mit L- oder Y-Querschnitt ist auch ein Versteifungselement mit einem gestürzten, d.h. umgekehrten U-Profil beschrieben, bei welchem die beiden Schenkel der U-Form in der besagten Weise stoffschlüssig mit dem Hautfeld verbunden sind.From the DE 103 01 445 A1 a lightweight structural component is known which consists of a skin panel and arranged thereon, extending in a predetermined direction stiffening elements. On their side facing the skin plate, the stiffening elements consist of two spatially separated legs (Y-shape), which are both connected by means of two separate joining zones with the skin plate. In addition to a number of cross-sectional shapes with L or Y cross-section, a stiffening element with a fallen, ie inverted U-profile is described, in which the two legs of the U-shape in the manner described are materially connected to the skin panel.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Leichtbau-Strukturbauteil anzugeben. Insbesondere soll ein Leichtbau-Strukturbauteil geschaffen werden, welches bei hoher Druck-/Schub-Last-Beanspruchbarkeit ein geringes Gewicht aufweist, und mit modernen Herstellungsverfahren einfach zu fertigen ist.The The object of the invention is an improved lightweight structural component specify. In particular, a lightweight structural component is to be created which is at high pressure / thrust load-resistance low weight, and with modern manufacturing processes easy to manufacture.

Die Aufgabe wird durch ein Leichtbau-Strukturbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The Task is by a lightweight structural component with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Leichtbau-Strukturbauteils sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous embodiments and further developments of the lightweight structural component according to the invention are in the subclaims specified.

Durch die Erfindung wird ein Leichtbau-Strukturbauteil, insbesondere für Flugzeuge, mit einem Hautfeld und darauf angeordneten, sich in einer vorgegebenen Richtung erstreckenden Versteifungselementen geschaffen. Die Versteifungselemente umfassen zwei voneinander beabstandete, im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Stegelemente, die jeweils an einem dem Hautfeld zugewandten Fußbereich am Hautfeld befestigt und an einem dem Hautfeld abgewandten Kopfbereich miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß sind die Stegelemente am Kopfbereich durch eine Anzahl von Verbindungselementen miteinander verbunden, welche sich von dem einem Stegelement zu dem anderen Stegelement erstrecken und zwischen denen freie Bereiche ausgespart sind.By the invention will be a lightweight structural component, in particular for aircraft, with a skin panel and arranged on it, in a predetermined Direction extending stiffening elements created. The stiffening elements comprise two spaced-apart, substantially parallel mutually extending web elements, each at one of the skin panel facing foot area attached to the skin field and on a head area facing away from the skin area connected to each other. According to the invention, the web elements are on Head area by a number of fasteners together connected, which from one web element to the other Extend web element and recessed between those free areas are.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Verbindungselemente quer zu den Stegelementen angeordnet und bezüglich der Erstreckungsrichtung der Versteifungselemente voneinander beabstandet.According to one embodiment the connecting elements are arranged transversely to the web elements and re the extension direction of the stiffening elements spaced from each other.

Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Verbindungselemente schräg zu den Stegelementen und in einem Abstand zueinander angeordnet.According to one another embodiment the connecting elements are oblique to the web elements and arranged at a distance from each other.

Die Verbindungselemente können in unterschiedlichen Winkeln zur Erstreckungsrichtung der Versteifungselemente angeordnet sein.The Connecting elements can at different angles to the extension direction of the stiffening elements be arranged.

Die Verbindungselemente können einander kreuzend angeordnet sein.The Connecting elements can be arranged crossing each other.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Verbindungselemente stabförmig ausgebildet.According to one embodiment the connecting elements are rod-shaped.

Die Verbindungselemente können in Form von Rundstäben ausgebildet sein.The Connecting elements can in the form of round rods be educated.

Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Verbindungselemente bandförmig ausgebildet.According to one another embodiment the connecting elements are band-shaped.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Verbindungselemente einstückig mit den Stegelementen hergestellt.According to one embodiment the connecting elements are made in one piece with the web elements.

Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Verbindungselemente getrennt von den Stegelementen hergestellt und mit den Stegelementen durch Schrauben, Nieten, Kleben oder Schweißen verbunden.According to another embodiment, the connecting elements are manufactured separately from the web elements and with the web elements through Screws, rivets, gluing or welding connected.

Gemäß noch einer Ausführungsform sind die Verbindungselemente getrennt von den Stegelementen hergestellt und mit den Stegelementen formschlüssig verbunden.According to one more embodiment the connecting elements are made separately from the web elements and positively connected to the web elements.

Der Kopfbereich der Stegelemente kann durch einen abgebogenen Winkel gebildet sein.Of the Head region of the web elements can be bent by an angle be formed.

Alternativ kann der Kopfbereich der Stegelemente durch Verstärkungen gebildet sein.alternative can the head area of the web elements by reinforcements be formed.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Verbindungselemente durch Bänder gebildet, die vom Hautfeld über die beiden Stegelemente und wieder zurück zum Hautfeld geführt sind.According to one embodiment the connecting elements are formed by bands that extend from the skin field over the both web elements and back to the skin field are performed.

Die Verbindungselemente können zusätzlich fachwerkartig miteinander verbunden sein.The Connecting elements can additionally truss-like be connected to each other.

Die Struktur kann aus Metall hergestellt sein.The Structure can be made of metal.

Die Struktur kann als Faserverbund hergestellt sein.The Structure can be made as a fiber composite.

Die Verbindungselemente können durch Faserlagen oder Faserbündel hergestellt sein.The Connecting elements can through fiber layers or fiber bundles be prepared.

Gemäß einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die ausgesparten Bereiche mindestens 60% der von den Verbindungselementen überbrückten Fläche zwischen den Stegelementen einnehmen.According to one embodiment it is envisaged that the recessed areas will be at least 60% the area bridged by the connecting elements between the web elements taking.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die ausgesparten Bereiche mindestens 75% der von den Verbindungselementen überbrückten Fläche zwischen den Stegelementen einnehmen.According to one another embodiment it is envisaged that the recessed areas will be at least 75% occupy the area bridged by the connecting elements between the web elements.

Gemäß noch einer anderen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die ausgesparten Bereiche mindestens 85% der von den Verbindungselementen überbrückten Fläche zwischen den Stegelementen einnehmen.According to one more another embodiment it is envisaged that the recessed areas will be at least 85% the area bridged by the connecting elements between the web elements taking.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.in the Following are embodiments of Invention explained with reference to the drawing.

Es zeigt:It shows:

1 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts aus einem Leichtbau-Strukturbauteil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a perspective view of a section of a lightweight structural component according to a first embodiment of the invention;

1a eine detaillierte Querschnittsansicht durch das in 1 gezeigte Leichtbau-Strukturbauteil; 1a a detailed cross-sectional view through the in 1 shown lightweight structural component;

2 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines Leichtbau-Strukturbauteils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2 a perspective view of a section of a lightweight structural component according to a second embodiment of the invention;

3 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines Leichtbau-Strukturbauteils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 a perspective view of a section of a lightweight structural component according to a third embodiment of the invention.

Die 1 bis 3 zeigen jeweils Ausschnitte eines Leichtbau-Strukturbauteils, wie es insbesondere für Flugzeuge vorgesehen sein kann. Das Strukturbauteil umfaßt ein Hautfeld 11; 21; 31 und darauf angeordnete, sich in einer vorgegebenen Richtung erstreckende Versteifungselemente 10; 20; 30, von denen in den Figuren jeweils nur eines dargestellt ist. Das Hautfeld 11; 21; 31 kann beispielsweise die Außenhaut eines Flugzeugs oder die Beplankung eines Flugzeugflügels oder ähnliches sein. Die Versteifungselemente 10; 20; 30 können in Flugzeugs längsrichtung verlaufende Stringer, in Flugzeugquerrichtung verlaufende Spanten, Holme oder andere Versteifungen sein (vorzugsweise jedoch Stringer).The 1 to 3 each show sections of a lightweight structural component, as may be provided in particular for aircraft. The structural component comprises a skin panel 11 ; 21 ; 31 and arranged thereon, extending in a predetermined direction stiffening elements 10 ; 20 ; 30 of which only one is shown in the figures. The skin field 11 ; 21 ; 31 may be, for example, the outer skin of an aircraft or the planking of an aircraft wing or the like. The stiffening elements 10 ; 20 ; 30 may be stringers extending in the aircraft longitudinal direction, ribs running in the aircraft transverse direction, spars or other stiffeners (but preferably stringers).

Die Versteifungselemente 10; 20; 30 umfassen zwei voneinander beabstandete Stegelemente 12, 13; 22, 23; 32, 33, die parallel oder im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Die Stegelemente 12, 13; 22, 23; 32, 33 sind jeweils an einem dem Hautfeld 11; 21; 31 zugewandten Fußbereich 17; 27; 37 am Hautfeld befestigt und an einem dem Hautfeld 11; 21; 31 abgewandten Kopfbereich 14; 24; 34 miteinander verbunden. Diese Verbindung ist geschaffen durch eine Anzahl von Verbindungselementen 15; 25; 35, welche sich von dem einen Stegelement 12; 22; 32 zu dem anderen Stegelement 13; 23; 33 erstrecken und zwischen denen jeweils freie Bereiche 18; 28; 38 ausgespart sind.The stiffening elements 10 ; 20 ; 30 comprise two spaced apart web elements 12 . 13 ; 22 . 23 ; 32 . 33 that run parallel or substantially parallel to each other. The bridge elements 12 . 13 ; 22 . 23 ; 32 . 33 are each at one of the skin panel 11 ; 21 ; 31 facing foot area 17 ; 27 ; 37 attached to the skin and attached to the skin 11 ; 21 ; 31 remote head area 14 ; 24 ; 34 connected with each other. This connection is created by a number of connecting elements 15 ; 25 ; 35 extending from the one web element 12 ; 22 ; 32 to the other web element 13 ; 23 ; 33 extend and between each free space 18 ; 28 ; 38 are omitted.

Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungselemente 15 quer zu den Stegelementen 12, 13 angeordnet und bezüglich der Erstreckungsrichtung des Versteifungselements 10 voneinander beabstandet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungselemente 15 stabförmig in Form von Rundstäben ausgebildet und von den Stegelementen 12, 13 getrennt hergestellt und mit den Stegelementen 12, 13 formschlüssig verbunden, wie es im Detail in 1a gezeigt ist.At the in 1 embodiment shown are the connecting elements 15 transverse to the web elements 12 . 13 arranged and with respect to the extension direction of the stiffening element 10 spaced apart. In the embodiment shown, the connecting elements 15 rod-shaped in the form of round rods and of the web elements 12 . 13 made separately and with the web elements 12 . 13 positively connected, as it is in detail in 1a is shown.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Kopfbereich 14 der Stegelemente 12, 13 durch Verstärkungen gebildet, welche die Enden der Verbindungselemente 15 formschlüssig aufnehmen. Alternativ können die stabförmigen Verbindungselemente 15 auch durch Schrauben oder Nieten mit den Kopfbereichen 14 der Stegelemente 12, 13 oder durch eine entsprechende ineinandergreifende Aussparungen umfassende formschlüssige Verbindung o. ä. verbunden sein.In this embodiment, the header area is 14 the web elements 12 . 13 formed by reinforcements, which the ends of the connecting elements 15 record positively. Alternatively, the rod-shaped connecting elements 15 also by screws or rivets with the head areas 14 the web elements 12 . 13 or be connected by a corresponding interlocking recesses comprehensive positive connection o. Ä.

Wie 1a weiter zeigt, weist das Hautfeld 11 dort, wo der Fußbereich 17 der Stegelemente 12, 13 mit diesem verbunden ist, eine Aufdickung auf, welche zur Festigkeitserhöhung an dieser Stelle dient.As 1a further shows, points the skin field 11 where the foot area 17 the web elements 12 . 13 connected to this, a thickening, which serves to increase the strength at this point.

Bei den in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Verbindungselemente 25; 35 schräg zu den Stegelementen 22, 23; 32, 33 angeordnet und weisen einen Abstand zueinander auf.In the in the 2 and 3 The embodiments shown are the connecting elements 25 ; 35 oblique to the bridge elements 22 . 23 ; 32 . 33 arranged and have a distance from each other.

Bei dem Ausführungsbeispiel von 2 sind die Verbindungselemente 25 in unterschiedlichen, nämlich entgegengesetzten Winkeln zur Erstreckungsrichtung des Versteifungselements 20 angeordnet, wobei sie sich jeweils in der Mitte zwischen den Stegelementen 22, 23 desselben kreuzen und dort fachwerkartig miteinander verbunden sind.In the embodiment of 2 are the fasteners 25 in different, namely opposite angles to the extension direction of the stiffening element 20 arranged, each in the middle between the web elements 22 . 23 of the same cross and are connected there like a truss.

Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die Verbindungselemente 35 alle parallel zueinander unter dem gleichen Winkel schräg zu den Stegelementen 32, 33.At the in 3 the embodiment shown, the connecting elements extend 35 all parallel to each other at the same angle obliquely to the web elements 32 . 33 ,

Bei den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 sind die Verbindungselemente 25; 35 in Form von Bändern ausgebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 sind die Verbindungselemente 35 einstückig mit den Stegelementen 32, 33 hergestellt, während bei dem Ausführungsbeispiel der 2 die Verbindungselemente 25 getrennt von den Stegelementen 22, 23 hergestellt und mit diesen im dargestellten Fall durch Kleben verbunden sind.In the embodiments of the 2 and 3 are the fasteners 25 ; 35 formed in the form of ribbons. In the embodiment of the 3 are the fasteners 35 integral with the web elements 32 . 33 while in the embodiment of the 2 the connecting elements 25 separated from the bridge elements 22 . 23 manufactured and connected to these in the case illustrated by gluing.

Der Kopfbereich 34 ist bei dem Ausführungsbeispiel der 3 durch einen abgebogenen Winkel der Stegelemente 32, 33 gebildet, während der Kopfbereich 14 des Ausführungsbeispiels von 1 und 1a) durch Verstärkungen der Stegelementen 12, 13 gebildet ist, wie insbesondere die Querschnittsansicht von 1a) zeigt. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kopfbereiche 24 der Stegelemente 22, 23 allein durch deren Längskanten gebildet.The head area 34 is in the embodiment of 3 by a bent angle of the web elements 32 . 33 formed while the head area 14 of the embodiment of 1 and 1a ) by reinforcements of the web elements 12 . 13 is formed, in particular the cross-sectional view of 1a ) shows. At the in 2 embodiment shown are the head areas 24 the web elements 22 . 23 formed solely by their longitudinal edges.

Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungselemente 25, die durch Bänder gebildet sind, vom Hautfeld 21 von der einen Seite des Versteifungselements 20 über die beiden Stegelemente 22, 23 und den dazwischen befindlichen Abstand und wieder zurück zum Hautfeld 21 an der anderen Seite des Versteifungselements 20 geführt, wobei sich das aus 2 ersichtliche fachwerkartig gekreuzte Muster der Verbindungselemente 25 ergibt.At the in 2 embodiment shown are the connecting elements 25 formed by ligaments, from the skin field 21 from one side of the stiffening element 20 over the two web elements 22 . 23 and the distance between them and back to the skin 21 on the other side of the stiffening element 20 led, whereby the from 2 apparent truss-like crossed pattern of fasteners 25 results.

Die Leichtbau-Struktur kann aus Metall, als Faserverbund oder als Kombination von beidem hergestellt sein. Das bedeutet, das Hautfeld 11; 21; 31, die Stegelemente 12, 13; 22, 23; 32, 33 und die Verbindungselemente 15; 25; 35 können jeweils für sich aus Metall oder als Faserverbund oder sogar auch jeweils in Kombination von Metall- und Faserverbundbauweise hergestellt sein, oder die Leichtbau-Struktur kann insgesamt in Metallbauweise oder insgesamt in Faserverbundbauweise hergestellt sein.The lightweight structure may be made of metal, fiber composite or a combination of both. That means the skin field 11 ; 21 ; 31 , the bridge elements 12 . 13 ; 22 . 23 ; 32 . 33 and the connecting elements 15 ; 25 ; 35 can each be made of metal or as a fiber composite or even in each case in combination of metal and fiber composite construction, or the lightweight structure can be made in total metal construction or in total in fiber composite construction.

Die Verbindungselemente, beispielsweise die Verbindungselemente 25 im Ausführungsbeispiel der 2, können durch Faserlagen oder Faserbündel hergestellt sein.The fasteners, such as the fasteners 25 in the embodiment of 2 , can be made by fiber layers or fiber bundles.

Auch bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel können die Verbindungselemente 35 durch Faserlagen oder Faserbündel hergestellt sein, welche sich parallel zur Richtung der Verbindungselemente 35 erstrecken.Also at the in 3 embodiment shown, the connecting elements 35 be made by fiber layers or fiber bundles, which are parallel to the direction of the connecting elements 35 extend.

Die zwischen den Verbindungselementen 15; 25; 35 ausgesparten Bereiche 18; 28; 38 nehmen einen großen Teil der von den Verbindungselementen 15; 25; 35 überbrückten Fläche zwischen den Stegelementen 12, 13; 22, 23; 32, 33 ein. Der Flächenanteil der ausgesparten Bereiche 18; 28; 38 kann beispielsweise mindestens 60% der von den Verbindungselementen 15; 25; 35 überbrückten Fläche einnehmen, die ausgesparten Bereiche 18; 28; 38 können mindestens 75% der überbrückten Fläche einnehmen oder sie können sogar mindestens 85% der überbrückten Fläche einnehmen.The between the connecting elements 15 ; 25 ; 35 recessed areas 18 ; 28 ; 38 take a big chunk out of the fasteners 15 ; 25 ; 35 bridged surface between the web elements 12 . 13 ; 22 . 23 ; 32 . 33 one. The area fraction of the recessed areas 18 ; 28 ; 38 For example, at least 60% of that of the fasteners 15 ; 25 ; 35 occupy bridged area, the recessed areas 18 ; 28 ; 38 can occupy at least 75% of the bridged area, or they can even occupy at least 85% of the bridged area.

Die ausgesparten Bereiche 18; 28; 38 können auch durch Ausfräsen oder Ausschneiden von entsprechendem Vollmaterial erzeugt werden.The recessed areas 18 ; 28 ; 38 can also be produced by milling or cutting of appropriate solid material.

Das erfindungsgemäße Leichtbau-Strukturbauteil bietet bei gleicher Querschnittsfläche eine höhere Knickstabilität als Leichtbau-Strukturbauteile mit geschlossenen Versteifungselementen der meisten Formen und eine wesentlich höhere Stabilität gegenüber Versteifungselementen, beispielsweise Stringern, mit L-Querschnitt. Die offene Bauweise der Versteifungselemente 10; 20; 30 hilft Korrosionsprobleme zu vermeiden, bietet einfache Inspektion und umfaßt uneingeschränkte Montagemöglichkeiten. Der Zwischenraum zwischen den Stegelementen 12, 13; 22, 23; 32, 33 innerhalb der Versteifungselemente 10; 20; 30 ist einfach zugänglich und in vielfältiger Weise nutzbar, beispielsweise für die Kabelführung oder zur Aufnahme von Sensoren oder ähnlichem. Die größere Überspannbreite der Versteifungselemente 10; 20; 30 am Hautfeld 11; 21; 31 wirkt sich positiv auf die Dauerfestigkeit der Haut unter Innen-/Außendruck-Differenz und Beulbeanspruchung aus. Weiter benötigt die erfindungsgemäße Leichtbau-Struktur bei gleicher Druck-/Schub-Lastaufnahmefähigkeit ein geringeres Gewicht, nutzt das vorhandene Hautfeldgewicht besser aus und ist mit modernen Herstellungsverfahren einfach und wirtschaftlich zu fertigen.The lightweight structural component according to the invention has the same cross-sectional area a higher buckling stability as lightweight structural components with closed stiffening elements of most shapes and a much higher stability against stiffening elements, such as stringers, with L-section. The open design of the stiffening elements 10 ; 20 ; 30 Helps prevent corrosion problems, provides easy inspection and includes unlimited mounting options. The space between the web elements 12 . 13 ; 22 . 23 ; 32 . 33 within the stiffening elements 10 ; 20 ; 30 is easily accessible and usable in many ways, for example, for cable routing or for receiving sensors or the like. The larger span width of the stiffening elements 10 ; 20 ; 30 on the skin 11 ; 21 ; 31 has a positive effect on the fatigue strength of the skin under internal / external pressure difference and buckling load. Furthermore, the lightweight structure according to the invention requires less weight for the same pressure / thrust load-bearing capacity, makes better use of the existing skin field weight and is simple and economical with modern production methods to manufacture.

Das erfindungsgemäße Leichtbau-Strukturbauteil wurde vorstehend als Strukturbauteil für Flugzeuge beschrieben, es kann jedoch in allen Anwendungsbereichen verwendet werden, wo bei geringem Gewicht hohe Festigkeit erreicht werden soll, etwa für Boote, Gebäude, Flügel von Windkraftwerken, in der Raumfahrt oder ähnlichem.The Lightweight structural component according to the invention has been described above as a structural component for aircraft, it However, it can be used in all applications where low strength high strength is to be achieved, such as for boats, Building, wing of wind power plants, in space or the like.

10; 20; 3010; 20; 30: Versteifungselementstiffener
11; 21; 3111; 21; 31: Hautfeldskin panel
12; 22; 3212; 22; 32: Stegelementweb element
13; 23; 3313; 23; 33: Stegelementweb element
14; 24; 3414; 24; 34: Kopfbereichhead area
15; 25; 3515; 25; 35: Verbindungselementefasteners
17; 27; 3717; 27; 37: Fußbereichfooter
18; 28; 3818; 28; 38: freier Bereichfree Area

Claims

Lightweight structural component, in particular for aircraft, with a skin panel ( 11 ; 21 ; 31 ) and arranged thereon, in a predetermined direction extending stiffening elements ( 10 ; 20 ; 30 ), which two spaced, substantially mutually parallel web elements ( 12 . 13 ; 22 . 23 ; 32 . 33 ), each at one of the skin panel ( 11 ; 21 ; 31 ) facing foot area ( 17 ; 27 ; 37 ) on the skin field ( 11 ; 21 ; 31 ) and attached to one of the skin panel ( 11 ; 21 ; 31 ) facing away from the head area ( 14 ; 24 ; 34 ), characterized in that the web elements ( 12 ; 13 ; 22 . 23 ; 32 . 33 ) at the head area ( 14 ; 24 ; 34 ) by a number of connecting elements ( 15 ; 25 ; 35 ) are connected to each other, which of the one web element ( 12 ; 22 ; 32 ) to the other web element ( 13 ; 23 ; 33 ) and between them free areas ( 18 ; 28 ; 38 ) are omitted.

Lightweight structural component according to claim 1, characterized in that the connecting elements ( 15 ) transversely to the web elements ( 12 . 13 ) and with respect to the direction of extension of the stiffening elements ( 10 ) are spaced from each other.

Lightweight structural component according to claim 1, characterized in that the connecting elements ( 25 ; 35 ) obliquely to the web elements ( 22 . 23 ; 32 . 33 ) and are arranged at a distance from each other.

Lightweight structural component according to claim 2 or 3, characterized in that the connecting elements ( 15 ; 25 ; 35 ) at different angles to the extension direction of the stiffening elements ( 10 ; 20 ; 30 ) are arranged.

Lightweight structural component according to claim 4, characterized in that the connecting elements ( 25 ) are arranged crossing each other.

Lightweight structural component according to one of claims 1 to 5, characterized in that the connecting elements ( 15 ) are rod-shaped.

Lightweight structural component according to claim 6, characterized in that the connecting elements ( 15 ) are formed in the form of round rods.

Lightweight structural component according to one of claims 1 to 5, characterized in that the connecting elements ( 25 ; 35 ) are formed band-shaped.

Lightweight structural component according to one of claims 1 to 8, characterized in that the connecting elements ( 35 ) in one piece with the web elements ( 32 . 33 ) are made.

Lightweight structural component according to one of claims 1 to 8, characterized in that the connecting elements ( 15 ; 25 ) separated from the web elements ( 12 . 13 ; 22 . 23 ) and with the web elements ( 12 . 13 ; 22 . 23 ) are connected by screws, rivets, gluing or welding.

Lightweight structural component according to one of claims 1 to 8, characterized in that the connecting elements ( 15 ) separated from the web elements ( 12 . 13 ) and with the web elements ( 12 . 13 ) are positively connected.

Lightweight structural component according to one of claims 1 to 11, characterized in that the head region ( 34 ) by a bent angle of the bar element ( 32 . 33 ) is formed.

Lightweight structural component according to one of claims 1 to 11, characterized in that the head region ( 14 ) by reinforcements of the web elements ( 12 . 13 ) is formed.

Lightweight structural component according to one of claims 1 to 8, characterized in that the connecting elements ( 25 ) are formed by bands that are separated from the skin ( 21 ) over the two web elements ( 22 . 23 ) back to the skin ( 21 ) are guided.

Lightweight structural component according to one of claims 5, 8 or 14, characterized in that the connecting elements ( 25 ) are also interconnected in a truss-like manner.

Lightweight structural component according to one of claims 1 to 15, characterized in that the structure is wholly or partly made of metal.

Lightweight structural component according to one of claims 1 to 15, characterized in that the structure is wholly or partly is produced as a fiber composite.

Lightweight structural component according to claim 17, characterized in that the connecting elements ( 25 ; 35 ) are made by fiber layers or fiber bundles.

Lightweight structural component according to one of claims 1 to 18, characterized in that the recessed areas ( 18 ; 28 ; 38 ) at least 60% of that of the fasteners ( 15 ; 25 ; 35 ) bridged surface between the web elements ( 12 . 13 ; 22 . 23 ; 32 . 33 ).

Lightweight structural component according to one of claims 1 to 18, characterized in that the recessed areas ( 18 ; 28 ; 38 ) at least 75% of that of the fasteners ( 15 ; 25 ; 35 ) bridged surface between the web elements ( 12 . 13 ; 22 . 23 ; 32 . 33 ).

Lightweight structural component according to one of claims 1 to 18, characterized in that the recessed areas ( 18 ; 28 ; 38 ) at least 85% of that of the fasteners ( 15 ; 25 ; 35 ) bridged surface between the web elements ( 12 . 13 ; 22 . 23 ; 32 . 33 ).