DE102006042748A1

DE102006042748A1 - Airframe structure i.e. pressure tunnel arrangement, for aircraft or spacecraft, has membrane arrangement forming receiving shaft that extends into hollow body section, and accessible from outside of section

Info

Publication number: DE102006042748A1
Application number: DE200610042748
Authority: DE
Inventors: Markus Müller; Lars Fiedler
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: DE102006042748B4

Abstract

The airframe structure (31) has a hollow body section (32) acted upon with an inner pressure, and a membrane arrangement (37), which has single-piece, multiple curved membrane components (38, 41) for a sealing of the inner pressure against outer pressure that is different from the inner pressure. The membrane arrangement forms a receiving shaft partially that extends into the hollow body section and is accessible from outside of the hollow body section. The membrane arrangement is provided for a chassis frame of an aircraft or spacecraft.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flugwerkstruktur eines Luft- oder Raumfahrzeugs.The The present invention relates to an airframe structure of a Aircraft or spacecraft.

Obwohl auf beliebige Flugwerkstrukturen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf einen Fahrwerksschacht in einem Flugzeugrumpf näher erläutert.Even though Applicable to any airframe structures, the present Invention and its underlying problem with respect to a Chassis shaft explained in detail in a fuselage.

5 zeigt zur Erläuterung der allgemeinen Problematik in einer perspektivischen Ansicht einen Schnitt durch einen Flugzeugrumpfabschnitt 1, welcher einen Fahrwerksschacht 2 aufweist. Dem Fahrwerksschacht 2 kommen im Wesentlichen zwei Funktionen zu:
Zunächst dient der Fahrwerksschacht 2 der Unterbringung des Fahrwerks 3 während der Flugphase. Dazu wird das Fahrwerk 3 nach dem Start des Flugzeugs von einer ausgestellten Stellung in eine eingeklappte Stellung eingeklappt, wobei wesentliche Teile des Fahrwerks 3, insbesondere die Räder, in den Fahrwerksschacht 2 hineinragen. 5 to illustrate the general problem in a perspective view of a section through an aircraft fuselage section 1 which is a landing gear shaft 2 having. The landing gear shaft 2 There are essentially two functions:
First, the landing gear shaft serves 2 the accommodation of the chassis 3 during the flight phase. This is the chassis 3 folded after the start of the aircraft from a flared position to a folded position, with essential parts of the landing gear 3 , in particular the wheels, in the landing gear shaft 2 protrude.

Bei einer Druckdifferenz zwischen dem im Innenraum 4 des Flugzeugs herrschenden Kabinendruck und dem im Innenraum 7 des Fahrwerksschacht 2 herrschenden atmosphärischen Außendruck wirken erhebliche Lasten auf den Fahrwerkschacht 2. Neben der reinen Unterbringung des Fahrwerks 3 besteht eine weitere Funktion des Fahrwerkschachts 2 folglich darin, eine Aufnahme der aus der Druckdifferenz resultierenden Lasten zu gewährleisten und eine Druckabdichtung sicher zu stellen.At a pressure difference between the inside 4 of the aircraft prevailing cabin pressure and that in the interior 7 of the landing gear shaft 2 prevailing atmospheric external pressure, considerable loads act on the landing gear shaft 2 , In addition to the pure accommodation of the chassis 3 There is another function of the landing gear shaft 2 Consequently, to ensure a recording of the resulting from the pressure difference loads and to ensure a pressure seal.

Um diesen zwei Funktionen gerecht zu werden, weist der herkömmliche Fahrwerksschacht 2 folgenden Aufbau auf, welcher anhand der 5 kurz erläutert wird:
Ein hinteres – die Ansicht in 5 ist in etwa in Richtung Flugzeugnase ausgerichtet – Druckschott 5, eine Deckfläche 9 sowie ein weiteres, nicht dargestelltes vorderes Druckschott bilden den Fahrwerksschacht 2 aus und schließen druckdicht mit der Rumpfschale 6 ab.To cope with these two functions, the conventional wheel well 2 following structure, which is based on the 5 briefly explained:
A back - the view in 5 is aligned approximately in the direction of aircraft nose - pressure bulkhead 5 , a deck surface 9 and another, not shown front pressure bulkhead form the chassis shaft 2 off and close pressure-tight with the fuselage shell 6 from.

Das hintere Druckschott 5 weist eine flache, hintere Druckplatte 12 auf, wobei diese mittels Steifen 18...23 verstärkt vorgesehen ist. Die Deckfläche 9 ist mit einfach gekrümmten Membrankomponenten 25...30 versehen. Die Krümmung der Membrankomponenten 25...30 verbessert den aus der Druckdifferenz resultierenden Kraftfluss in den Membrankomponenten 25...30 derart, dass Biegespannungen in diesen stark reduziert werden, weshalb sie im Vergleich zur hinteren Druckplatte 12 wesentlich dünner und damit mit geringerem Gewicht ausgebildet werden können.The rear pressure bulkhead 5 has a flat, rear pressure plate 12 on, by means of stiffeners 18 ... 23 is provided reinforced. The top surface 9 is with simply curved membrane components 25 ... 30 Mistake. The curvature of the membrane components 25 ... 30 improves the resulting from the pressure difference flow of force in the membrane components 25 ... 30 such that bending stresses in these are greatly reduced, which is why they compare to the posterior pressure plate 12 much thinner and thus can be formed with less weight.

Problematisch daran ist, dass das vordere und hintere Druckschott 5 substantiell zum Flugzeuggewicht beitragen und somit die Nutzlast des Flugzeugs reduzieren.The problem with this is that the front and rear pressure bulkhead 5 Contribute substantially to the aircraft weight and thus reduce the payload of the aircraft.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen leichteren Fahrwerksschacht, der insbesondere für beliebige Bauräume und Anbindungserfordernisse geeignet ist, bereitzustellen.It Therefore, the object of the present invention is a lighter chassis shaft, in particular for any installation space and connectivity requirements to provide.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Flugswerkstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention this Task by an airframe structure with the features of the claim 1 solved.

Demgemäß wird eine Flugwerkstruktur eines Luft- oder Raumfahrzeugs mit einem Hohlkörperabschnitt, welcher mit einem Innendruck beaufschlagbar ist, einer Membrananordnung, welche mindestens eine einteilige, mehrfach gekrümmte Membrankomponente für eine Abdichtung des Innendrucks gegenüber einem auf den Hohlkörperabschnitt wirkenden Außendruck aufweist, und eine Anbindungsstruktur für eine druckdichte Anbindung der Membrananordnung an einen Bereich des Hohlkörperabschnitts, wobei die Membrananordnung einen von außerhalb des Hohlkörperabschnitts her zugänglichen und sich wenigstens teilweise in den Hohlkörperabschnitt hinein erstreckenden Aufnahmeschacht zur Aufnahme einer Komponente des Luft- oder Raumfahrzeugs ausbildet, bereitgestellt.Accordingly, a Airframe structure of an aircraft or spacecraft with a hollow body section, which can be acted upon by an internal pressure, a membrane arrangement, which at least one one-piece, multi-curved membrane component for a seal the internal pressure opposite one on the hollow body portion acting external pressure has, and a connection structure for a pressure-tight connection the membrane assembly to a portion of the hollow body portion, wherein the membrane assembly one from outside of the hollow body portion accessible and extending at least partially into the hollow body portion Receptacle for receiving a component of the aircraft or spacecraft training, provided.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass anstelle der hinteren und vorderen Druckplatte und der diese verbindenden einfach gekrümmten Membrankomponenten wenigstens eine mehrfach gekrümmte Membrankomponente verwendet werden kann. Eine solche mehrfach gekrümmte Membrankomponente weist einen gegenüber dem herkömmlichen Aufbau aus hinterer und vorderer Druckplatte sowie einfach gekrümmter Membrankomponenten wesentlich besseren Kraftfluss und damit geringere Spannungen auf. In Folge der geringeren Spannungen kann die Materialstärke der mehrfach gekrümmten Membrankomponente verringert werden, was zu einer insgesamt leichteren Flugwerkstruktur führt. Somit wird eine Erhöhung der Nutzlast des Flugzeugs erzielt.The The idea underlying the present invention is that that instead of the rear and front pressure plate and this one connecting simply curved Membrane components used at least one multi-curved membrane component can be. Such a multi-curved membrane component has one opposite the conventional one Construction of rear and front pressure plate as well as simply curved membrane components much better power flow and thus lower voltages. Due to the lower voltages, the material thickness of the multiple curved Membrane component can be reduced, resulting in an overall lighter airframe structure leads. Thus, an increase achieved the payload of the aircraft.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung.In the dependent claims find advantageous embodiments, developments and improvements the invention.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die wenigstens eine Membrankomponente mittels wenigstens einer Steife versteift. Steifen erlauben eine Verstärkung der Membrankomponente für einen bestimmten Lastfall bei geringem zusätzlichen Gewicht.According to one preferred embodiment of the invention is the at least one Membrankomponente stiffened by means of at least one stiffness. stiff allow a reinforcement the membrane component for a specific load case with low additional weight.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die wenigstens eine Steife einstückig mit der Membrankomponente ausgebildet. Somit kann auf Verbindungsmittel zwischen Steife und Membrankomponente verzichtet werden, was die Festigkeit der Membrananordnung insgesamt erhöht und deren Gewicht reduziert. Auch der Fertigungsprozess für eine solche Membrankomponente mit Steife kann sich sehr einfach und rationell gestalten. Beispielsweise können die Steife und die Membrankomponente aus Kohlefaserkunststoff (CFK) aufgebaut und zu einem Stück ausgehärtet werden.According to a preferred embodiment Game of the invention, the at least one stiffness is formed integrally with the membrane component. Thus, connecting means between the stiffness and the membrane component can be dispensed with, which increases the overall strength of the membrane arrangement and reduces its weight. Also, the manufacturing process for such a stiffness membrane component can be very simple and efficient. For example, the stiffness and the membrane component made of carbon fiber plastic (CFRP) can be built up and cured in one piece.

Vorzugsweise weist die wenigstens eine Steife wenigstens abschnittsweise einen T-, Ω-, U-, L-, C- und/oder Z- förmigen Querschnitt auf. Je nach Lastfall sind solche Steifen gut geeignet, die wenigstens eine Membrankomponente zu verstärken. Die Steifen sind geeignet gerichtete Lastpfade bereitzustellen und eignen sich zur Verstärkung der Membrankomponente gegen Beulen und/oder Durchschlagen. Die sich aus dem Differenzdruck ergebenden Lasten werden vorzugsweise in den Steifen geleitet, wodurch Spannungen in den Membrankomponenten reduziert werden. Unter Durchschlagen ist eine Deformation einer Membrankomponente entgegen ihrer Wölbungsrichtung unter Druck zu verstehen- also beispielsweise ein zunächst konvexer Bereich der Membrankomponente wird durch Druck in eine konkave Form verändert.Preferably has the at least one stiff at least in sections one T, Ω, U, L, C and / or Z-shaped Cross-section on. Depending on the load case, such stiffeners are well suited to amplify the at least one membrane component. The stiffeners are suitable provide directed load paths and are suitable for reinforcing the Membrane component against dents and / or puncture. Which From the differential pressure resulting loads are preferably in passed through the stiffeners, which reduces stresses in the membrane components become. Blowing is a deformation of a membrane component contrary to their curvature direction Under pressure to understand, for example, a first convex Area of the membrane component is compressed by pressure into a concave shape changed.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die wenigstens eine Steife wenigstens abschnittsweise gekrümmt, insbesondere mehrfach gekrümmt, ausgebildet. Auch hier geht es darum, die wenigstens eine Steife möglichst optimal auf einen oder mehrere bestimmte Lastfälle hin anzupassen. Vorzugsweise folgt die Steife einer oder mehrerer der Krümmungen der Membrankomponente. Vorzugsweise finden in mindestens einer Raumrichtung Kurvenverläufe ohne Wendepunkt Verwendung.at Another preferred embodiment of the invention is the at least a stiff at least partially curved, in particular multiple curved, educated. Again, it's about the at least one stiffness preferably optimally adapted to one or more specific load cases. Preferably The stiffness follows one or more of the curvatures of the membrane component. Curves preferably do not occur in at least one spatial direction Turning point use.

Bei einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die wenigstens eine Steife zur Anbindung an die Membrananordnung angrenzender Bauteile und/oder Ausrüstungskomponenten ausgebildet. Die Membrankomponente an sich eignet sich nur schwierig zur direkten Anbindung von Bauteilen und/oder Ausrüstungskomponenten, was in ihrer geringen Dicke begründet ist. Beispielsweise ist das Einbringen von Bohrungen in die Membrankomponente, wobei die Bohrungsmittellinie in der Ebene der Membrankomponente liegt, nahezu unmöglich. Es ist ungemein einfacher, solche Bohrungen in die Steifen einzubringen. Beispiele für solche angrenzenden Bauteile und/oder Ausrüstungskomponenten können Hydraulikzylinder, Verstrebungen, Schläuche, Kabel, Schlauch- oder Kabelhalterungen sein.at a further preferred embodiment the invention is the at least one stiffness for connection to the Membrane arrangement of adjacent components and / or equipment components formed. The membrane component itself is difficult to direct Connection of components and / or equipment components, resulting in their low thickness justified is. For example, the introduction of holes in the membrane component, wherein the bore centerline in the plane of the membrane component is almost impossible. It is incredibly easy to introduce such holes in the stiffeners. examples for such adjacent components and / or equipment components may be hydraulic cylinders, Struts, hoses, Be cable, hose or cable mounts.

Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Membrananordnung und/oder die wenigstens eine Steife, mit einem stabilisierenden Rahmen und/oder einer Stützstrebe verbunden. Der Rahmen kann dabei offen oder geschlossen ausgebildet sein. Der Rahmen als auch die Stützstrebe dienen der Verstärkung der Membrananordnung und/oder der Halterung dieser in der Flugwerkstruktur.According to one Another preferred embodiment of the invention is the membrane assembly and / or the at least one stiff, with a stabilizing frame and / or a support strut connected. The frame can be open or closed be. The frame as well as the support strut serve the reinforcement the membrane assembly and / or the holder of this in the airframe structure.

Gemäß einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Membrananordnung und/oder die wenigstens eine Steife, mit Sitzschienen, mit Längsträgern und/oder mit Querträgern abschnittsweise oder über ihre gesamte Länge verbunden. Vorteilhaft übernimmt die Membrananordnung in diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich zur Abdichtfunktion und Aufnahmefunktion für die Komponente des Luft- und Raumfahrzeugs noch die Funktion des Tragens der Sitzschiene. Eine Verbindung der Membrananordnung mit Längs- und/oder Querträgern erhöht die gesamte Festigkeit der Flugwerkstruktur.According to one further preferred embodiment the invention is the membrane assembly and / or the at least one Stiff, with seat rails, with side rails and / or with cross members in sections or over her entire length connected. Advantageously takes over the membrane assembly in this embodiment in addition to the sealing function and recording function for the aerospace component still has the function of Carrying the seat rail. A compound of the membrane assembly with Along- and / or cross members elevated the overall strength of the airframe structure.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Membrankomponenten vorgesehen, welche zum Ausbilden der Membrananordnung, insbesondere einstückig, in Verbindungsbereichen miteinander verbunden. Somit lassen sich mehrere Membrankomponenten derart kombinieren, dass sie für einen oder mehrere bestimmte Lastfälle optimiert sind und/oder eine optimale Ausnutzung des vorhandenen Bauraums erreicht wird. Eine einstückige Ausbildung der Membrananordnung aus mehreren Membrankomponenten kann zu einem vereinfachten Herstellungsprozess mit weniger manuellen Schritten führen.at a further preferred embodiment The invention provides several membrane components which for forming the membrane arrangement, in particular in one piece, in Connecting areas interconnected. Thus, several can be Combine membrane components such that they are suitable for a or several specific load cases are optimized and / or optimal utilization of the existing Space is achieved. A one-piece design of the membrane assembly from several membrane components can contribute to a simplified manufacturing process less manual steps.

Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Verbindungsbereich die wenigstens eine Steife auf. Verbindungsbereiche, insbesondere bei nicht einstückig ausgebildeten Membrananordnungen, stellen häufig mechanische Schwachstellen dar. Folglich ist eine Versteifung mittels einer Steife in diesen Bereichen vorteilhaft.According to one further preferred embodiment of the invention, the connection area the at least one stiffness on. Connection areas, in particular when not in one piece trained membrane assemblies, often provide mechanical vulnerabilities Thus, a stiffener by means of a stiffness is in them Areas advantageous.

Bei einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Verbindungsbereiche zwischen den mehreren Membrankomponenten mit Durchtritten versehen. Solche Durchtritte – darunter sind Durchgangsöffnungen zu verstehen – erlauben eine Verbindung des Innenraums des Hohlkörperabschnitts mit dem Innenraum des Aufnahmeschachts. Vorzugsweise sind die Durchtritte zur Durchführung elektrischer, pneumatischer, hydraulischer und/oder optischer Systeme ausgebildet. Eine solche systemtechnische Verbindung zwischen dem Innenraum des Hohlkörperabschnitts und dem Innenraum des Aufnahmeschachts kann insbesondere für Steuerungssysteme der Flugzeugperipherie erforderlich sein. Vorzugsweise sind die Verbindungsbereiche als ebene Flächen ausgebildet. Dieses Merkmal vereinfacht eine druckdichte Ausbildung der Durchtritte mittels entsprechender Dichtmittel ungemein.In a further preferred embodiment of the invention, the connection areas between the plurality of membrane components are provided with passages. Such passages - to be understood as passage openings - allow a connection of the interior of the hollow body portion with the interior of the receiving shaft. Preferably, the passages for the implementation of electrical, pneumatic, hydraulic and / or optical systems are formed. Such system-technical connection between the interior of the hollow body portion and the interior of the receiving shaft may be required in particular for control systems of the aircraft periphery be. Preferably, the connection areas are formed as flat surfaces. This feature greatly simplifies a pressure-tight design of the passages by means of appropriate sealing means.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die wenigstens eine Membrankomponente und/oder Steife einen Faserverbundwerkstoff, Metall, Kunststoff und/oder Keramik auf. Faserverbundwerkstoffe erscheinen aufgrund ihrer hohen Festigkeit bei geringem Gewicht sowie auch ihrer einfachen Formbarkeit in komplexe, insbesondere mehrfach gekrümmte, Gestalt besonders geeignet. Zur Herstellung kommen hier insbesondere Infusions- und Prepregverfahren in Betracht. Eine Membrananordnung, welche aus mehreren Membrankomponenten und Steifen besteht und in einem Stück aus Kohlefaserverbundwerkstoff hergestellt ist, erscheint besonders vorteilhaft. Auch die Kombination mehrerer Faserverbundwerkstoffe ist denkbar.According to one preferred embodiment the at least one membrane component and / or stiffness one Fiber composite material, metal, plastic and / or ceramic on. Fiber composites appear because of their high strength with low weight as well as their easy formability into complex, in particular multiply curved, Shape particularly suitable. For the production come here in particular Infusion and Prepregverfahren into consideration. A membrane arrangement, which consists of several membrane components and stiffeners and in one piece Made of carbon fiber composite material appears particularly advantageous. Also the combination of several fiber composites is conceivable.

Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die aufzunehmende Komponente als ein verstellbares, einziehbares und/oder einklappbares Peripherieteil, insbesondere als ein Fahrwerk ausgebildet. Insbesondere für Peripherieteile besteht oft der Bedarf, diese in eine geschützte Stellung innerhalb des Hohlkörperabschnitts zu bewegen. Beispiele für solche Peripherieteile sind Antennen, Notrutschen und Geschütze. Auch andersartige Komponenten, wie beispielsweise Bomben oder Raketen, kommen in Frage.According to one further preferred embodiment of the invention is the male Component as an adjustable, retractable and / or retractable Peripheral part, in particular designed as a chassis. Especially for peripheral parts There is often a need to place them in a protected position within the Hollow body section to move. examples for such peripheral parts are antennas, emergency slides and guns. Also other components, such as bombs or missiles, come into question.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Anbindungsstruktur Schweißnähte, Nieten und/oder Klebstoff auf. Diese sind besonders gut geeignet, um eine druckdichte Verbindung zwischen dem Hohlkörperabschnitt und der Membrananordnung zu schaffen. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Anbindungsstruktur einstückig mit dem Hohlkörperabschnitt und/oder der Membrananordnung ausgebildet. Die Anbindungsstruktur kann dabei lediglich als ein Bereich ausgebildet sein, in welchem der Hohlkörperabschnitt in die Membrananordnung, insbesondere fließend, übergeht. Der Hohlkörperabschnitt und die Membrananordnung können bei dieser Ausführungsform beispielsweise aus einem Stück in CFK-Bauweise gefertigt werden, was gegenüber der Verwendung von beispielsweise Nieten zu Gewichtsvorteilen führt.According to one preferred embodiment of Invention, the attachment structure welds, rivets and / or adhesive on. These are particularly well suited to a pressure-tight connection between the hollow body portion and to provide the membrane assembly. In a preferred embodiment the invention, the connection structure is integral with the hollow body portion and / or formed of the membrane assembly. The connection structure can thereby be formed only as an area in which the hollow body portion in the membrane assembly, in particular flowing, passes. The hollow body section and the membrane assembly can in this embodiment for example, in one piece be manufactured in CFRP construction, which compared to the use of example Rivets leads to weight savings.

Vorzugsweise ist der Hohlkörperabschnitt als Rumpf- oder Flügelsegment ausgebildet. Vielfach besteht der Bedarf, Komponenten in den Rumpf oder in den Flügel zu bewegen, da diese einen vergleichsweise großen Innenraum aufweisen.Preferably is the hollow body section as a trunk or wing segment educated. Often there is a need for components in the hull or in the wing to move, since they have a comparatively large interior.

Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die wenigstens eine Membrankomponente in etwa eine sattelförmige Gestalt auf. Dies führt zu einem günstigen Kraft fluss bei vergleichsweise großem Aufnahmeschacht, wobei dieser eine insbesondere für die Aufnahme eines Fahrwerks geeignete Gestalt aufweist.According to one further preferred embodiment of the invention, the at least a membrane component in about a saddle-shaped shape. This leads to a Great Force flow at a relatively large receiving shaft, wherein this one in particular for the inclusion of a chassis has appropriate shape.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnungen näher erläutert.The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments with reference explained in more detail on the accompanying figures of the drawings.

In den Figuren zeigen:In show the figures:

1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Schnitts durch eine Flugwerkstruktur gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 schematically a perspective view of a section through an airframe structure according to a first embodiment of the invention;

2 eine perspektivische Ansicht einer Membrananordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2 a perspective view of a membrane assembly according to a second embodiment of the invention;

3 eine perspektivische Ansicht einer Membrananordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 3 a perspective view of a membrane assembly according to a third embodiment of the invention;

4A eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie I-I aus 1; 4A a sectional view taken along the section line II 1 ;

4B eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II aus 1; 4B a sectional view taken along the section line II-II 1 ;

4C eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie III-III aus 1; und 4C a sectional view taken along the section line III-III 1 ; and

5 schematisch eine Flugwerkstruktur zur Erläuterung der allgemeinen Problematik. 5 schematically an airframe structure to explain the general problem.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schnitts durch eine Flugwerkstruktur 31 gemäß einem ersten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung. 1 shows a perspective view of a section through an airframe structure 31 according to a first Ausfüh tion of the invention.

Die Flugwerkstruktur 31 weist einen als Rumpfschale ausgebildeten Hohlkörperabschnitt 32 auf. Der Hohlkörperabschnitt 32 besitzt einen Innenraum 33 und eine Haut 34. Der Innenraum 33 steht während der Flugphase des Flugzeugs unter Kabinendruck.The airframe structure 31 has a hollow body section designed as a fuselage shell 32 on. The hollow body section 32 has an interior 33 and a skin 34 , The interior 33 is under cabin pressure during the flight phase of the aircraft.

Innerhalb des Hohlkörperabschnitts 32 ist eine Membrananordnung 37 angeordnet. Die Membrananordnung 37 untergliedert sich in vorzugsweise mehrere Membrankomponenten 38, 39, 40, 41, vorzugsweise zwischen 2 und 21 Membrankomponenten. Die Membrankomponenten 38...41 sind jeweils als einteilige, zweifach gekrümmte flächige Elemente, vorzugsweise aus Kohlefaserverbundwerkstoff, ausgebildet. Die Membrankomponenten sorgen für eine Abdichtung des Innendrucks gegenüber dem in der Umgebung 43 der Flugwerkstruktur 31 wirkenden atmosphärischen Außendruck. Ferner ist eine mittels Nieten, Schweißnähten und/oder Klebstoff ausgebildete Anbindungsstruktur 44, welche eine druckdichte Anbindung der Membrananordnung an die Haut 34 des Hohlkörperabschnitts 32 gewährleistet, vorgesehen.Within the hollow body section 32 is a membrane arrangement 37 arranged. The membrane arrangement 37 is preferably divided into several membrane components 38 . 39 . 40 . 41 , preferably between 2 and 21 membrane components. The membrane components 38 ... 41 are each formed as a one-piece, two-fold planar elements, preferably made of carbon fiber composite material. The membrane components seal the internal pressure against that in the environment 43 the airframe structure 31 acting atmospheric external pressure. Furthermore, a means of Rivets, welds and / or adhesive formed connection structure 44 which a pressure-tight connection of the membrane assembly to the skin 34 of the hollow body portion 32 guaranteed, provided.

Die mehreren Membrankomponenten 38...41 sind an Verbindungsbereichen 49...51 miteinander verbunden. Die Verbindungsbereiche 49...51 weisen vorzugsweise Verbindungsbereichsabschnitte 64, 65 mit Durchtritten 62, 63 auf. Durch die Durchtritte 62, 63 können beispielsweise Hydraulikschläuche oder elektrische Kabel geführt sein. Zur einfachen Abdichtbarkeit sind die Verbindungsbereichsabschnitte 64, 65 eben ausgebildet.The multiple membrane components 38 ... 41 are at connection areas 49 ... 51 connected with each other. The connection areas 49 ... 51 preferably have connection area sections 64 . 65 with passages 62 . 63 on. Through the passages 62 . 63 For example, hydraulic hoses or electrical cables may be routed. For ease of sealability, the joint portion portions 64 . 65 just trained.

Unterhalb der Membrananordnung 37 ist die Haut 34 des Hohlkörperabschnitts 32 wenigstens teilweise ausgespart (nicht dargestellt) und wird während der Flugphase mittels Klappen 45 abgedeckt, wobei sich ein nicht dargestelltes Fahrwerk wenigstens teilweise innerhalb des durch die Membrananordnung 37 ausgebildeten Fahrwerkschachts 46 befindet.Below the membrane arrangement 37 is the skin 34 of the hollow body portion 32 at least partially recessed (not shown) and is during the flight phase by means of flaps 45 covered, wherein not shown landing gear at least partially within the through the membrane assembly 37 trained landing gear shaft 46 located.

Vorzugsweise verstärkt ein Rahmen 53 die Flugwerksstruktur 31 im Bereich der Membrananordnung 37 und ist vorzugsweise zur Stabilisierung der Membrananordnung mit dieser verbunden. Zusätzlich kann der Rahmen 53, welcher einen vorderen Spant 54 sowie einen Querträger 55 aufweist, auch einen Teil der Anbindungsstruktur 44 bilden. Von dem Querträger 55 erstrecken sich vorzugsweise Längsträger 56, 57, welche einer weiteren Stabilisierung der Flugwerkstruktur 31 dienen. Ferner erstrecken sich Sitzschienen 58...61 zur Befestigung von Sitzen in dem Flugzeug und liegen teilweise auf den Verbindungsbereichen 49...51 auf.Preferably, a frame amplifies 53 the airframe structure 31 in the area of the membrane arrangement 37 and is preferably connected to stabilize the membrane assembly with this. In addition, the frame 53 , which has a front bulkhead 54 as well as a crossbeam 55 also has a part of the connection structure 44 form. From the cross member 55 preferably extend longitudinal beams 56 . 57 which further stabilizes the airframe structure 31 serve. Furthermore, seat rails extend 58 ... 61 for mounting seats in the aircraft and are partially on the connecting areas 49 ... 51 on.

Die Membrankomponenten 38...41 weisen vorzugsweise jeweils in etwa eine Sattelform auf, wobei der Sattel quer zum Hohlkörperabschnitt 32 ausgerichtet ist. Die Sättel der Membrankomponenten 38...41 sind dabei vorzugsweise, in Querrichtung des Hohlkörperabschnitts gesehen hintereinander angeordnet. Es sind jedoch auch beliebig anders geformte Membrankomponenten 38...41 denkbar. Die Krümmungen können dabei durch beliebige Funktionen, beispielsweise Polynomfunktionen oder Sinusfunktionen, definiert sein. Wellenartige Krümmungen der Membrankomponenten 38...41 sind denkbar.The membrane components 38 ... 41 preferably each have approximately a saddle shape, wherein the saddle transversely to the hollow body portion 32 is aligned. The saddles of the membrane components 38 ... 41 are preferably arranged one behind the other as viewed in the transverse direction of the hollow body section. However, there are also any differently shaped membrane components 38 ... 41 conceivable. The curvatures can be defined by arbitrary functions, for example polynomial functions or sine functions. Wavy bends of the membrane components 38 ... 41 are conceivable.

2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Membrananordnung 70 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Membrananordnung 70 entspricht in ihrer Art der Membrananordnung 37 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und kann auch an Stelle, zusätzlich oder ergänzend zu dieser in die Flugwerkstruktur 31 eingesetzt werden, zeigt aber vergrößert einen planaren, also nicht gekrümmten Verbindungsbereichabschnitt 71. 2 shows in a perspective view of a membrane assembly 70 according to a second embodiment of the invention. The membrane arrangement 70 corresponds in its kind of membrane arrangement 37 according to the first embodiment and may also in place, in addition to or in addition to this in the airframe structure 31 can be used, but shows enlarged a planar, so not curved Verbindungsbereichabschnitt 71 ,

Der Verbindungsabschnitt 71 weist einen Durchtritt 72 zur Durchführung von beliebigen Systemen, beispielsweise Hydraulikschläuchen, Stromleitung, usw. von dem Innenraum 33 in den Fahrwerksschacht 46 auf.The connecting section 71 has a passage 72 for the implementation of any systems, such as hydraulic hoses, power line, etc. from the interior 33 in the landing gear shaft 46 on.

3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Membrananordnung 80, welche in ihrer Art der Membrananordnung 37 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht und auch an Stelle dieser oder zusätzlich zu dieser oder ergänzend zu dieser in die Flugwerkstruktur 31 einsetzbar ist. Die Membrananordnung 80 weist Steifen 81...86 zur Verstärkung der Membrananordnung 80 an den Verbindungsbereichen 87...89 zwischen Membrankomponenten 90...92 bzw. der Haut 34 des Hohlkörperabschnitts 32 auf. Ferner sind ebene Verbindungsbereichsabschnitte 93...95 mit Durchtritten 96...98 an der Membrananordnung 80 vorgesehen. 3 shows in a perspective view of a membrane assembly 80 , which in their kind of membrane arrangement 37 according to the first embodiment and also in place of this or in addition to this or in addition to this in the airframe structure 31 can be used. The membrane arrangement 80 shows stiffeners 81 ... 86 to reinforce the membrane assembly 80 at the connection areas 87 ... 89 between membrane components 90 ... 92 or the skin 34 of the hollow body portion 32 on. Furthermore, flat connection area sections 93 ... 95 with passages 96 ... 98 at the membrane assembly 80 intended.

Die Besonderheit hier ist, dass die Steifen 81...86 mehrfach gekrümmt vorgesehen sind und den Krümmungen der Membrankomponenten 90...92 folgen. Die Besonderheit des Verbindungsbereichabschnitts 94 ist, dass dieser zwischen und angrenzend an die Steifen 83 und 84 angeordnet ist. Der Abstand zwischen den Steifen 83, 84 beträgt vorzugsweise zwischen 50 und 400 mm. Durch diese Maßnahme lässt sich eine hohe mechanische Belastbarkeit des Verbindungsbereichsabschnitts 94 erzielen.The peculiarity here is that the stiffeners 81 ... 86 are provided repeatedly curved and the curvatures of the membrane components 90 ... 92 consequences. The special feature of the connection area section 94 is that this between and adjacent to the stiffeners 83 and 84 is arranged. The distance between the stiffeners 83 . 84 is preferably between 50 and 400 mm. By this measure, a high mechanical strength of the connecting region portion can be 94 achieve.

4A bis 4C zeigen beispielhafte Teilschnitte I-I, II-II bzw. III-III aus 1. 4A to 4C show exemplary partial sections II, II-II and III-III 1 ,

Der Verbindungsbereich 50 aus 4a ist einstückig mit einer Steife 100, welche einen T-förmigen Querschnitt aufweist, und einer parallel zu dieser verlaufenden Steife 101, welche einen L-förmigen Querschnitt aufweist, verbunden. Die Steifen 100, 101 weisen dabei Durchtritte 102 bzw. 103 – darunter sind insbesondere Löcher zu verstehen – auf, welche beispielsweise zur Befestigung von Bolzen vorgesehen sein können. Die Bolzen können dabei zur Halterung von Ausrüstungskomponenten, also beispielsweise Hydraulikstellgliedern oder Halterungen für Kabel oder Schläuche, ausgebildet sein. Weiterhin können Stützstreben an den Durchtritten 102, 103 befestigt werden.The connection area 50 out 4a is integral with a stiff 100 , which has a T-shaped cross section, and a parallel to this extending stiffness 101 , which has an L-shaped cross-section, connected. The stiffeners 100 . 101 show passages 102 respectively. 103 - These are in particular holes to understand - on, which may be provided for example for fastening bolts. The bolts can be designed to hold equipment components, such as hydraulic actuators or brackets for cables or hoses. Furthermore, support struts on the passages 102 . 103 be attached.

In 4b sind Steifen 106...108 vorgesehen, welche sich in ihrem Querschnitt zu beiden Seiten in etwa senkrecht von der Ebene der Membrankomponenten 38...41 bzw. der Ebene des Verbindungsbereichs 51 erstrecken. Die Höhe H der Steifen beträgt vorzugsweise zwischen 5 und 520 mm.In 4b are stiffeners 106 ... 108 provided, which in its cross section on both sides approximately perpendicular to the plane of the membrane components 38 ... 41 or the level of the connection area 51 extend. The height H of the stiffeners is preferably between 5 and 520 mm.

Die Sitzschiene 58 ist zwischen den beiden Steifen 106, 107 geführt und kann durch die Löcher 110, 111 angeschraubt werden. Das Loch 109 kann wiederum als Halterung verwendet werden.The seat rail 58 is between the two stiff 106 . 107 guided and can through the holes 110 . 111 be screwed on. The hole 109 in turn can be used as a holder.

4c zeigt ein vorzugsweise mittels Klebstoff oder Schweißnaht an dem Verbindungsbereich 49 befestigte U-förmige Steife 112, welche an ihrem einen Ende mit einem T-förmigen Abschnitt und an ihrem anderen Ende mit einem im Wesentlichen geraden Abschnitt versehen ist. Weiterhin sind Löcher 114...116 in der Steife 112 vorgesehen. Die Funktionen der Löcher entsprechen denen der Löcher aus dem Ausführungsbeispiel gemäß 4a. Die Steife 112 ist hier folglich als Separatteil ausgeführt. Beispielsweise kann diese Steife 112 auch mittels einer Verschraubung durch die Löcher 63 und 115 mit dem Verbindungsbereichsabschnitt 65 fest verbunden werden. 4c shows a preferably by means of adhesive or weld at the connection area 49 fortified U-shaped stiffeners 112 which is provided at its one end with a T-shaped portion and at its other end with a substantially straight portion. Furthermore, there are holes 114 ... 116 in the stiff 112 intended. The functions of the holes correspond to those of the holes according to the exemplary embodiment 4a , The stiffness 112 is therefore executed here as a separate part. For example, this stiffness 112 also by means of a screw through the holes 63 and 115 with the connection area section 65 firmly connected.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind die Ausführungsbeispiele miteinander kombinierbar.Even though the present invention with reference to preferred embodiments has been described herein, it is not limited thereto, but on diverse Modifiable way. In particular, the embodiments are related to each other combined.

Beispielsweise können gemischte Materialien für den Aufbau der Membrananordnung verwendet werden. Somit könnten die Membrankomponenten jeweils aus CFK-Material und die Verbindungsbereiche aus Metall, insbesondere Aluminium oder Titan, gefertigt werden.For example can mixed materials for the structure of the membrane assembly can be used. Thus, the Membrane components each made of CFRP material and the connection areas made of metal, in particular aluminum or titanium.

Die Erfindung lässt sich insbesondere auf Druckschachtanord nungen allgemein erweitern und ist nicht auf Flugwerkstrukturen beschränkt. Die im Ausführungsbeispiel beschriebene Flugwerkstruktur stellt lediglich eine Ausführungsform einer Druckschachtanordnung im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung dar. Solche Druckschachtanordnungen können beispielsweise bei U-Booten oder Tanklastern oder Vakuumanwendungen zum Einsatz kommen, also überall dort, wo ein Aufnahmeschacht auszubilden ist, der einem Differenzdruck Stand halten muss.The Invention leaves in particular on Druckschachtanord voltages generally expand and is not limited to airframe structures. The in the embodiment described airframe structure provides only one embodiment a pressure shaft arrangement in the sense of the present patent application Such pressure shaft arrangements can, for example, in submarines or tanker trucks or vacuum applications, so everywhere, where a receiving shaft is to be formed, the differential pressure Must withstand.

11: FlugzeugrumpfabschnittFuselage section
22: FahrwerksschachtWheel Well
33: Fahrwerklanding gear
44: Innenrauminner space
55: hinteres Druckschottrear pressure bulkhead
66: Rumpfschalefuselage shell
77: Innenraum des Fahrwerksschachtsinner space of the landing gear shaft
99: Deckflächecover surface
1212: hintere Druckplatterear printing plate
1818: Steifestiffness
1919: Steifestiffness
2020: Steifestiffness
2121: Steifestiffness
2222: Steifestiffness
2323: Steifestiffness
2525: Membrankomponentemembrane component
2626: Membrankomponentemembrane component
2727: Membrankomponentemembrane component
2828: Membrankomponentemembrane component
2929: Membrankomponentemembrane component
3030: Membrankomponentemembrane component
3131: FlugwerkstrukturAirframe structure
3232: HohlkörperabschnittHollow body section
3333: Innenrauminner space
3434: Hautskin
3737: Membrananordnungdiaphragm assembly
3838: Membrankomponentemembrane component
3939: Membrankomponentemembrane component
4040: Membrankomponentemembrane component
4141: Membrankomponentemembrane component
4343: UmgebungSurroundings
4444: Anbindungsstrukturconnection structure
4545: Klappenfold
4646: FahrwerksschachtWheel Well
4949: Verbindungsbereichconnecting area
5050: Verbindungsbereichconnecting area
5151: Verbindungsbereichconnecting area
5353: Rahmenframe
5454: Spantrib
5555: Querträgercrossbeam
5656: Längsträgerlongitudinal beams
5757: Längsträgerlongitudinal beams
5858: Sitzschieneseat rail
5959: Sitzschieneseat rail
6060: Sitzschieneseat rail
6161: Sitzschieneseat rail
6262: Durchtrittpassage
6363: Durchtrittpassage
6464: VerbindungsbereichsabschnittConnecting area section
6565: VerbindungsbereichsabschnittConnecting area section
7070: Membrananordnungdiaphragm assembly
7171: VerbindungsbereichsabschnittConnecting area section
7272: Durchtrittpassage
8080: Membrananordnungdiaphragm assembly
8181: Steifestiffness
8282: Steifestiffness
8383: Steifestiffness
8484: Steifestiffness
8585: Steifestiffness
8686: Steifestiffness
8787: Verbindungsbereichconnecting area
8888: Verbindungsbereichconnecting area
8989: Verbindungsbereichconnecting area
9090: Membrankomponentemembrane component
9191: Membrankomponentemembrane component
9292: Membrankomponentemembrane component
9393: VerbindungsbereichsabschnittConnecting area section
9494: VerbindungsbereichsabschnittConnecting area section
9595: VerbindungsbereichsabschnittConnecting area section
9696: Durchtrittpassage
9797: Durchtrittpassage
9898: Durchtrittpassage
100100: Steifestiffness
101101: Steifestiffness
102102: Lochhole
103103: Lochhole
106106: Steifestiffness
107107: Steifestiffness
108108: Steifestiffness
109109: Lochhole
110110: Lochhole
111111: Lochhole
112112: Steifestiffness
114114: Lochhole
115115: Lochhole
116116: Lochhole

Claims

Airframe structure ( 31 ) of an aircraft or spacecraft, comprising: a hollow body section ( 32 ), which is acted upon by an internal pressure; a membrane arrangement ( 37 ), which at least one one-piece, multi-curved membrane component ( 38 ... 41 ) for sealing the internal pressure against one on the hollow body portion ( 32 ), having different external pressure from the internal pressure; and a connection structure ( 44 ) for a pressure-tight connection of the membrane arrangement ( 37 ) to a region of the hollow body portion ( 32 ); the membrane arrangement ( 37 ) one from outside the hollow body section ( 32 ) accessible and at least partially in the hollow body section ( 32 ) extending receiving shaft ( 46 ) for receiving a component ( 3 ) of the aircraft or spacecraft.

Airframe structure according to claim 1, characterized in that the at least one membrane component ( 38 ... 41 ) by means of at least one stiffness ( 100 ... 102 ) is stiffened to provide directed load paths.

Airframe structure according to claim 2, characterized in that the at least one stiffness ( 100 ... 102 ) in one piece with the membrane component ( 38 ... 41 ) is trained.

Airframe structure according to one of claims 2 or 3, characterized in that the at least one stiffness ( 100 ... 102 ) at least in sections has a T, Ω, U, L, C, and / or Z-shaped cross-section.

Airframe structure according to at least one of claims 2 to 4, characterized in that the at least one stiffness ( 100 ... 102 ) curved at least in sections, in particular multiply curved, is formed.

Airframe structure according to at least one of claims 2 to 5, characterized in that the at least one stiffness ( 100 ... 102 ) for attachment to the membrane assembly ( 37 ) of adjacent components and / or equipment components ( 58 ... 61 ) is trained.

Airframe structure according to at least one of the preceding claims, characterized in that the membrane arrangement ( 37 ) and / or the at least one stiffness ( 100 ... 102 ) with a stabilizing frame ( 53 ) and / or at least one support strut is connected.

Airframe structure according to at least one of the preceding claims, characterized in that the membrane arrangement ( 37 ) and / or the at least one stiffness ( 100 ... 102 ), with seat rails ( 58 ... 61 ), with cross members and / or with longitudinal members ( 55 ; 56 . 57 ) is connected from section or over its entire length.

Airframe structure according to at least one of the preceding claims, characterized in that a plurality of membrane components ( 38 ... 41 ) are provided, which for forming the membrane assembly ( 37 ), in particular in one piece, in connection areas ( 49 ... 51 ) are interconnected.

Airframe structure according to claim 9, characterized in that the connection areas ( 49 ... 51 ) the at least one stiffness ( 100 ... 102 ) exhibit.

Airframe structure according to one of claims 9 or 10, characterized in that the connection areas ( 49 ... 51 ) between the plurality of membrane components ( 38 ... 41 ) with passages ( 62 . 63 ) are provided.

Airframe structure according to at least one of claims 9 to 11, characterized in that the connecting regions ( 49 ... 51 ) at least in sections as flat surfaces ( 64 . 65 ) are formed.

Airframe structure according to claim 11 or 12, characterized in that the passages ( 62 . 63 ) are designed to carry out electrical, pneumatic, hydraulic and / or optical systems.

Airframe structure according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one membrane component ( 38 ... 41 ) and / or stiffness ( 100 ... 102 ) comprises a fiber composite material, plastic, metal and / or ceramic.

Airframe structure according to at least one of the preceding claims, characterized in that the component ( 3 ) is designed as an adjustable, retractable and / or retractable peripheral part, in particular as a chassis.

Airframe structure according to at least one of the preceding claims, characterized in that the connection structure ( 44 ) Has rivets, screws and / or an adhesive and / or that the connection structure ( 44 ) integral with the hollow body portion ( 32 ) and / or the membrane assembly ( 37 ).

Airframe structure according to at least one of the preceding claims, characterized in that the hollow body section ( 32 ) is designed as a fuselage or wing segment.

Airframe structure according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one membrane component ( 38 ... 41 ) has a saddle-shaped shape.

Airframe structure according to at least one of the preceding claims, characterized in that the connection structure ( 44 ) lies in more than one level.

Pressure duct arrangement, comprising: a hollow body section ( 32 ), which is acted upon by an internal pressure; a membrane arrangement ( 37 ), which at least one one-piece, multi-curved membrane component ( 38 ... 41 ) for sealing the internal pressure against one on the hollow body portion ( 32 ), having different external pressure from the internal pressure; and a connection structure ( 44 ) for a pressure-tight connection of the membrane arrangement ( 37 ) to a region of the hollow body portion ( 32 ); wherein the at least one membrane component ( 38 ... 41 ) by means of at least one stiffness ( 100 ... 102 ) is stiffened to provide directed load paths; and wherein the membrane assembly ( 37 ) one from outside the hollow body section ( 32 ) accessible and at least partially in the hollow body section ( 32 ) extending receiving shaft ( 46 ) for receiving a component ( 3 ) trains.