DE102006048641A1 - Connecting structure for aircraft or spacecraft, has stringer connected with structure component, and high-impact strength material for local increase of power consumption ability of connecting areas attached in one of connecting areas - Google Patents
Connecting structure for aircraft or spacecraft, has stringer connected with structure component, and high-impact strength material for local increase of power consumption ability of connecting areas attached in one of connecting areas Download PDFInfo
- Publication number
- DE102006048641A1 DE102006048641A1 DE102006048641A DE102006048641A DE102006048641A1 DE 102006048641 A1 DE102006048641 A1 DE 102006048641A1 DE 102006048641 A DE102006048641 A DE 102006048641A DE 102006048641 A DE102006048641 A DE 102006048641A DE 102006048641 A1 DE102006048641 A1 DE 102006048641A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- stringer
- structural component
- thermoplastic
- impact
- connecting structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 20
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 20
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 17
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 17
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 15
- 238000009958 sewing Methods 0.000 claims description 14
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 10
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 6
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims 1
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 description 24
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 6
- 210000003371 toe Anatomy 0.000 description 6
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 5
- -1 Polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 238000009755 vacuum infusion Methods 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
- B64C1/06—Frames; Stringers; Longerons ; Fuselage sections
- B64C1/064—Stringers; Longerons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
- B64C1/06—Frames; Stringers; Longerons ; Fuselage sections
- B64C1/12—Construction or attachment of skin panels
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/40—Weight reduction
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsstruktur für ein Luft- oder Raumfahrzeug und auf ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Verbindungsstruktur für ein Luft- oder Raumfahrzeug.The The present invention relates to a connection structure for a Air or spacecraft and a method for producing such Connection structure for an aircraft or spacecraft.
Obwohl auf beliebige Verbindungsstrukturen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in Bezug auf eine mittels Stringern versteifte Rumpfschale eines Flugzeugs näher erläutert.Even though Applicable to any connection structures, the present Invention and its underlying problem with respect to a explained by means of stringers fuselage shell of an aircraft.
Rumpfschalen und Stringer werden zunehmend aus Faserverbundwerkstoffen, insbesondere aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), hergestellt. Rumpfschalen und Stringer weisen dabei einen Aufbau aus mehreren Schichten Fasergelege auf, die mittels einer ausgehärteten Harzmatrix, insbesondere Epoxydharz, miteinander verbunden sind. Typischerweise werden als Stringer T-Stringer, welche einen Fuß, an dem sie mit der Rumpfschale verbunden sind, und einen Stegabschnitt aufweisen, der sich im Wesentlichen senkrecht zu der Rumpfschale erstreckt, zur Versteifung der Rumpfschale eingesetzt. Dabei ist der Fuß des T-Stringers mittels der Harzmatrix mit der Rumpfschale verbunden.fuselage shells and Stringer are increasingly made of fiber composites, in particular carbon fiber reinforced Plastic (CFK), manufactured. Fuselage shells and stringer points thereby a structure of several layers of fiber fabric, which means a cured one Resin matrix, in particular epoxy resin, are interconnected. typically, are called Stringer T-Stringer, which has a foot on which it attaches to the fuselage shell are connected, and have a web portion, which is substantially extends perpendicular to the fuselage shell, for stiffening the fuselage shell used. This is the foot of the T-stringer connected by means of the resin matrix with the fuselage shell.
Unter normalen Betriebsbedingungen eines Flugzeugs wirken in der Rumpfschale parallel zur Rumpfschalenebene Zug-, Druck- und Schubspannungen. Zusätzlich ist ein wesentlicher Abschnitt der Rumpfschale mit senkrecht zur Ebene der Rumpfschale wirkenden Kräfte, welche sich aus der Druckdifferenz zwischen Kabine und Umgebung ergeben, beaufschlagt. Darüber hinaus ist die Rumpfschale gelegentlich Einschlägen, also kurzzeitigen und intensiven Krafteinwirkungen, ausgesetzt. Ein Beispiel für einen solchen Einschlag ist ein Gummifetzen eines bei der Landung zerfetzten Reifens, welcher mit hoher Geschwindigkeit auf die Rumpfschale auftrifft.Under normal operating conditions of an aircraft act in the fuselage shell tensile, compressive and shear stresses parallel to the hull shell plane. In addition is a substantial section of the fuselage shell perpendicular to the plane the hull shell acting forces, which results from the pressure difference between cabin and environment surrendered, charged. About that In addition, the hull shell is occasionally knocks, so short-term and intensive forces, exposed. An example of one such impact is a rubber shred of a shredded on landing Tire, which hits the hull shell at high speed.
Solche Einschläge in derartige Rumpfschalen aus Faserverbundwerkstoff sind vielfach Auslöser für eine Schadensinitiierung in der Rumpfschale. Dabei ergibt sich ein Kraftfluss ausgehend von dem Einschlag entlang der Rumpfschale über den T-Stringerfuß in den Stegabschnitt des T-Stringers hinein. Insbesondere in den seitlichen Anbindungsbereichen des T-Stringerfußendes und dem Fußbereich des T-Stringers, welcher direkt unterhalb des Stegabschnitts des T-Stringers liegt, kommt es kurzzeitig zu sehr großen Spannungsspitzen in der Harzmatrix. Die Folge ist dann ein Sprödbruch der Harzmatrix in diesen Anbindungsbereichen. Daraufhin löst sich der T-Stringer von der Rumpfschale und es kommt zum katastrophalen Kollaps dieser.Such impacts in such fuselage shells made of fiber composite material are many Trigger for damage initiation in the fuselage shell. This results in a power flow starting from the impact along the fuselage shell over the T-Stringer foot in the web section of the T-stringer inside. Especially in the lateral connection areas of the T-stringer footing and the foot area of the T-stringer, which is directly below the web section of the T-Stringers is, it comes for a short time to very large voltage spikes in the resin matrix. The result is a brittle fracture of the resin matrix in these Access areas. Then solve yourself the T-stringer from the hull shell and it comes to the catastrophic collapse of this.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Verbindungsstruktur zwischen einem Strukturbauteil und einem Stringer zu schaffen, wobei insbesondere ein Ablösen des Stringers von dem Strukturbauteil unter Einwirkung von Einschlägen verhindert werden soll.task The object of the present invention is to provide an improved connection structure between a structural component and a stringer, wherein in particular a detachment the stringer of the structural component under the influence of impacts prevented shall be.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Verbindungsstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder durch ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst.According to the invention this Task by a connection structure with the features of the claim 1 or by a method for producing a connection structure solved with the features of claim 11.
Demgemäß wird eine Verbindungsstruktur für ein Luft- oder Raumfahrzeug mit einem Strukturbauteil und einem Stringer, welcher über Anbindungsbereiche mit dem Strukturbauteil verbunden ist, bereitgestellt. In mindestens einen der Anbindungsbereiche ist ein hochschlagzähes Material für eine loka le Erhöhung der Energieaufnahmefähigkeit des wenigstens einen Anbindungsbereichs eingebracht.Accordingly, a Connection structure for an aerospace vehicle with a structural component and a Stringer, which over Attachment areas connected to the structural component is provided. In at least one of the attachment areas is a high impact material for one loka le increase the energy absorption capacity of the introduced at least one connection area.
Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Verbindungsstruktur für ein Luft- oder Raumfahrzeug bereitgestellt. Die Verfahrensschritte werden im Folgenden kurz beschrieben. Zunächst werden ein Strukturbauteil und ein Stringer, welche über Anbindungsbereiche miteinander verbindbar sind, bereitgestellt. Daraufhin wird ein hoch schlagzähes Material in mindestens einen der Anbindungsbereiche für eine lokale Erhöhung der Energieaufnahmefähigkeit des wenigstens einen Anbindungsbereichs eingebracht. Ein Zusammenfügen des Strukturbauteils und des Stringers über die Anbindungsbereiche kann dabei vor oder nach dem Einbringen des hoch schlagzähen Materials erfolgen.Further becomes a method of manufacturing such a connection structure for a Air or spacecraft provided. The process steps become briefly described below. First, a structural component and a stringer, which over Connection areas are connected to each other, provided. Then it is a high impact Material in at least one of the attachment areas for a local increase the energy absorption capacity the introduced at least one connection area. An assembly of the structural component and the stringer over The connection areas can be before or after the introduction of the high impact resistant Materials are made.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, dass die aus dem Einschlag resultierenden Spannungsspitzen in den Anbindungsbereiche zwischen Rumpfschale und Stringer von einem hochschlagzähem Material abgedämpft werden. Damit kommt es nicht mehr zum Versagen der Harzmatrix bzw. der Verbindung zwischen Strukturbauteil und Stringer. Demnach kann mittels der Erfindung vorteilhaft ein Lösen des Stringers von der Rumpfschale beispielsweise infolge eines Einschlags und damit der katastrophale Kollaps der Rumpfschale verhindert werden. Somit wird eine stabilere und damit sicherere Verbindungsstruktur geschaffen.The The idea underlying the present invention is that that resulting from the impact voltage peaks in the Bonding areas between hull shell and stringer from a high-impact material attenuated become. This is no longer the failure of the resin matrix or the connection between structural component and stringer. Accordingly, can by means of the invention advantageously a release of the stringer from the fuselage shell for example, as a result of an impact and thus the catastrophic Collapse of the hull shell can be prevented. Thus, a more stable and thus created a safer connection structure.
In den Unteransprüche finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung.In the dependent claims find advantageous embodiments and improvements of Invention.
Unter einem "Strukturbauteil" sind in dieser Patentanmeldung insbesondere flächig ausgebildete Bauteile, beispielsweise Rumpfschalen, Flügelschalen oder Seitenruderschalen, zu verstehen.Under a "structural component" are in this patent application especially flat trained components, such as fuselage shells, wing shells or rudder cups, to understand.
Hochschlagzähe Materialien sind in vorliegender Anmeldung solche Materialien, die eine deutlich höhere Energieaufnahmefähigkeit als Epoxydharz aufweisen. Mit "Energieaufnahmefähigkeit" ist die Absorption mechanischer Arbeit gemeint, ohne dass es zum Versagen des hochschlagzähen Material kommt.High impact materials In the present application, such materials are a clear one higher Energy capability have as epoxy resin. With "energy receptivity" is the absorption meant mechanical work, without causing the failure of the high-impact material comes.
Unter "Zusammenfügen" ist in dieser Anmeldung jegliches Fügen im Sinne der DIN-Norm „Fügen" zu verstehen, wobei insbesondere Auflegen, Ineinandersetzen, Vernieten, Verschrauben, Vernähen und Verkleben in Frage kommen.Under "Assemble" is in this application any joining to understand the meaning of the DIN standard "joining", where in particular laying, nesting, riveting, screwing, Sew on and Sticking in question.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das hochschlagzähe Material als Thermoplastmaterial ausgebildet. Mit "Thermoplastmaterial" ist in dieser Anmeldung ein Material gemeint, welches zu 100% aus Thermoplast, also beispielsweise aus Polyethylen und/oder Polyamid, besteht. Unter "Thermoplastmaterial" sind in dieser Anmeldung aber auch Mischungen (diese werden dann auch als modifizierte Matrix bezeichnet) von Harz, insbesondere Epoxydharz, Kunststofffasern, und Thermoplasten zu verstehen. Der Thermoplastanteil der Thermoplasten im Thermoplastmaterial wird nachfolgend in Gewichtsprozenten, also bezogen auf das Gesamtgewicht des Thermoplastmaterials, bestehend aus Kunststofffasern und/oder Harz und/oder Thermoplast, angegeben.According to one preferred embodiment of the invention is the high impact material designed as a thermoplastic material. With "thermoplastic material" in this application is a material meant, which consists of 100% thermoplastic, so for example Polyethylene and / or polyamide, consists. Under "thermoplastic material" are in this application but also Mixtures (these are also called modified matrix) of resin, especially epoxy resin, plastic fibers, and thermoplastics to understand. The thermoplastic content of thermoplastics in thermoplastic material is subsequently in percent by weight, ie based on the total weight the thermoplastic material consisting of plastic fibers and / or Resin and / or thermoplastic, indicated.
Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Strukturbauteil einen Faserverbundwerkstoff und/oder der Stringer einen Faserverbundwerkstoff auf. Faserverbundwerkstoffe sind wegen ihres niedrigen Gewichts bei hoher Festigkeit in der Luft- und Raumfahrt zu bevorzugen. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass beispielsweise das Strukturbauteil aus Metall, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, gefertigt ist und lediglich der Stringer einen Faserverbundwerkstoff aufweist. Selbstverständlich kann auch nur der Stringer aus Metall, insbesondere einer Aluminiumlegierung, hergestellt sein und das Strukturbauteil einen Faserverbundwerkstoff aufweisen. Die Faserverbundwerkstoffe des Stringers und des Strukturbauteils können gleiche oder unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Diese Maßnahmen erlauben eine Optimierung der Verbindungsstruktur hinsichtlich Festigkeit und Gewicht.According to one Further preferred embodiment of the invention, the structural component a fiber composite material and / or the stringer a fiber composite material on. Fiber composites are because of their low weight at high strength in aerospace preference. alternative but can also be provided that, for example, the structural component made of metal, in particular of an aluminum alloy and only the stringer has a fiber composite material. Of course Only the stringer made of metal, in particular an aluminum alloy, be manufactured and the structural component of a fiber composite material exhibit. The fiber composites of the stringer and the structural component can have the same or different compositions. These activities allow an optimization of the connection structure in terms of strength and weight.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Thermoplastmaterial einen höheren Thermoplastanteil als die jeweiligen Faserverbundwerkstoffe auf. Daraus ergibt sich eine höhere Energieaufnahmefähigkeit in bestimmten Anbindungsbereichen.According to one preferred embodiment of the invention comprises the thermoplastic material a higher one Thermoplastic component than the respective fiber composites. This results in a higher energy absorption capacity in certain connection areas.
Unter einem "Anbindungsbereich" ist vorliegend ein Bereich zu verstehen, in welchem der Stringer mit dem Strukturbauteil verbunden ist. Mehrere Bereiche ergeben sich dann, wenn ein Bereich das hochschlagzähe Material aufweist und ein anderer Bereich dieses hochschlagzähe Material nicht aufweist.Under an "attachment area" is present here Understand area in which the stringer with the structural component connected is. Multiple areas arise when an area the high impact Material has and another area of this high impact material does not have.
Nach einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt der Thermoplastanteil des Thermoplastmaterials zwischen 5% und 100%, insbesondere zwischen 50% und 80%, weiterhin bevorzugt zwischen 60% und 70%. Ein solcher Thermoplastanteil ist in Bezug auf die Energieaufnahmefähigkeit optimal, wobei noch eine hinreichende Festigkeit, also maximale Zug-, Druck- und Schubspannung in den Anbindungsbereichen, welche das Thermoplastmaterial aufweisen, gewährleistet wird.To a further preferred embodiment of the invention the thermoplastic content of the thermoplastic material is between 5% and 100%, in particular between 50% and 80%, furthermore preferred between 60% and 70%. Such a thermoplastic fraction is in relation to the Energy capability optimal, while still a sufficient strength, so maximum Tensile, compressive and shear stress in the connection areas, which the thermoplastic material, is guaranteed.
Bei einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Stringer einen Fußabschnitt, in welchem er auf der Hautschale aufliegt, und/oder einen Stegabschnitt auf, welcher im Wesentlichen senkrecht zur Hautschale ausgerichtet ist. Solche Stringer lassen sich zum Einen gut an flächigen Strukturbauteilen befestigen und versteifen zum Anderen das Strukturbauteil hinreichend.at a further preferred embodiment of the invention, the stringer a foot section, in which he rests on the skin shell, and / or a bridge section which is aligned substantially perpendicular to the skin shell is. On the one hand, such stringers work well on flat structural components on the other hand, fasten and stiffen the structural component sufficiently.
Bevorzugt ist das Thermoplastmaterial im Bereich des Fußabschnitts, insbesondere im Bereich des vom Stegabschnitt wegweisenden Bereich des Fußabschnitts, und/oder im Bereich des Stegabschnitts, angeordnet. Unter „im Bereich" sind hier vorzugsweise wenige Zentimeter, insbesondere ein Abstand von 0 cm bis 5 cm von dem Stegabschnitt bzw. den Enden des Fußabschnitts zu verstehen. Bei einem Einschlag in die Rumpfschale kommt es zu einem Kraftfluss von der Ebene der Rumpfschale zunächst in die Endbereiche der Fußabschnitte des Stringers, durch die Fußabschnitte hindurch und in den Stegabschnitt. Dabei verändert der Kraftfluss mehrmals seine Richtung, wobei es an den Stellen der Richtungsänderungen zu erhöhten Belastungen kommt. Deshalb ist es zielführend den Stringer gerade in diesen Bereichen mit Thermoplastmaterial zu versehen, um eine erhöhte Energieaufnahmefähigkeit in diesen Bereichen bereitzustellen.Prefers is the thermoplastic material in the region of the foot section, in particular in Area of the footbridge leading away from the web portion, and / or in the region of the web section. Under "in the field" are here preferably a few centimeters, in particular a distance of 0 cm to 5 cm from to understand the web portion or the ends of the foot section. At a Impact in the fuselage shell, it comes to a power flow of the Level of the fuselage shell first in the end areas of the foot sections of the stringer, through the foot sections through and into the bridge section. The power flow changes several times his direction, taking it in the places of change of direction to increased Burdens comes. Therefore it is purposeful the Stringer straight in provide these areas with thermoplastic material for increased energy absorption to provide in these areas.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Thermoplastmaterial zwischen dem Fußabschnitt und dem Strukturbauteil angeordnet. Eine solche lokale Einbringung des Thermoplastmaterials lässt sich fertigungstechnisch leicht realisieren.According to one further preferred embodiment The invention relates to the thermoplastic material between the foot section and the structural component. Such a local contribution of the Thermoplastic material leaves realize production technology easily.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Thermoplastmaterial als ein Nähfaden, insbesondere als ein Thermoplastfaden ausgebildet. Unter einem "Thermoplastfaden" ist in dieser Anmeldung ein Faden zu verstehen, der zu 100% aus Thermoplast besteht. Ein solches Vernähen ist fertigungstechnisch rationell realisierbar und erlaubt eine zielgerichtete Einbringung des Thermoplastmaterials in die Verbindungsstruktur. Versuchstechnisch wurde ermittelt, dass sich die Thermoplastfäden unter Einwirkung von Druck oder Wärme auf die Verbindungsstruktur, insbesondere während des Aushärtens der Verbindungsstruktur aus Faserverbundwerkstoffen, nicht auflösen.According to a preferred embodiment, the thermoplastic material is formed as a sewing thread, in particular as a thermoplastic thread. A "thermoplastic thread" in this application is understood to mean a thread which consists of 100% thermoplastic. Such a sewing is fertigungs technically rationally feasible and allows a targeted introduction of the thermoplastic material in the connection structure. Experimentally, it has been determined that the thermoplastic fibers do not dissolve under the action of pressure or heat on the connection structure, in particular during the curing of the fiber composite connection structure.
Vorzugsweise bildet der Nähfaden eine Naht, welche in Längsrichtung des Stringers erfolgt und den Stringerfuß mit dem Strukturbauteil vernäht. Daraus ergibt sich eine einfache Herstellbarkeit bei günstigem Kraftfluss.Preferably forms the sewing thread a seam, which in the longitudinal direction of the stringer and the Stringerfuß sewn to the structural component. from that results in ease of manufacture with favorable power flow.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verbindet der Nähfaden den Fußabschnitt, insbesondere in dessen Endbereich und/oder im Bereich des Stegabschnitts, mit dem Strukturbauteil. Diese Anordnung ist in Bezug auf den Kraftfluss resultierend aus einem Einschlag noch günstiger.at a preferred embodiment connects the sewing thread the foot section, in particular in its end region and / or in the region of the web section, with the structural component. This arrangement is related to the power flow resulting from a strike even cheaper.
Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Thermoplastmaterial als textiles Flächengebilde, Fasergelege und/oder vernetzte Thermoplastkörner ausgebildet. Insbesondere bei Verbindungsstrukturen aus Faserverbundwerkstoffen lassen sich derart ausgebildete Thermoplastmaterialien sehr einfach in die Fasergelege des Strukturbauteils oder des Stringers einlegen und damit effizient verarbeiten. Ferner wird eine gute Verbindung zwischen dem Thermoplastmaterial und den Fasergelegen des Strukturbauteils und/oder des Stringers erzielt.at a further preferred embodiment the invention is the thermoplastic material as a textile fabric, Fiber scrim and / or crosslinked thermoplastic grains formed. Especially at Connecting structures made of fiber composite materials can be so trained thermoplastic materials very easy in the fiber fabric of the structural component or the stringer and thus efficiently to process. Furthermore, a good bond between the thermoplastic material and the fiber layers of the structural component and / or the stringer achieved.
Vorzugsweise ist der Stringer als T-, Z-, C-, L- oder Ω-Stringer ausgebildet. Je nach Lastfall lässt sich somit einer für eine bestimmte Anwendung optimale Form des Stringers bereitstellen.Preferably the stringer is designed as a T, Z, C, L or Ω stringer. Depending on the load case let yourself thus one for a particular application will provide optimal form of the stringer.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Strukturbauteil als Hautschale, insbesondere Rumpfschale des Flugzeugs ausgebildet.According to one Another preferred embodiment of the invention is the structural component designed as a skin shell, in particular fuselage shell of the aircraft.
Bei einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen der erste und/oder der zweite Faserverbundwerkstoff CFK, insbesondere CFK-Prepreg-Material, auf oder basieren auf textilen Halbzeugen, wie Geweben, Gelegen o.a.. CFK weist eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht auf. CFK-Prepreg-Material ist darüber hinaus einfach zu verarbeiten.at a further preferred embodiment of the invention, the first and / or the second fiber composite material CFRP, in particular CFRP prepreg material, based on or based on semi-finished textile products, such as woven, laid, etc. CFRP has a high strength at low Weight up. CRP prepreg material is about it also easy to process.
Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind Befestigungsmittel vorgesehen, insbesondere Schrauben oder Nieten, zum Verbinden des Stringers mit dem Strukturbauteil.According to one Further preferred embodiment of the invention are fastening means provided, in particular screws or rivets, for connecting the Stringers with the structural component.
Zusätzlich oder alternativ zu einer Befestigung des Stringers an dem Strukturbauteil mittels der Harzmatrix und/oder dem hochschlagzähen Material, können Befestigungsmittel vorgesehen sein, welche weitere Energie aus dem Einschlag aufnehmen können.Additionally or alternatively to a fastening of the stringer to the structural component by means of the resin matrix and / or the high-impact-resistant material, fastening means be provided, which absorb more energy from the impact can.
Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Anordnung bestehend aus Strukturbauteil, Stringer und Anbindungsbereichen mittels Druck und/oder Wärme zum Ausbilden der Verbindungsstruktur ausgehärtet. Demnach werden das Strukturbauteil, der Stringer und die Anbindungsbereiche im trockenen oder nassen Zustand zusammengefügt und anschließend ausgehärtet.According to one further preferred embodiment of the method according to the invention is the arrangement consisting of structural component, stringer and connection areas by pressure and / or heat hardened to form the connection structure. Accordingly, the structural component, the stringer and the attachment areas in dry or wet State joined together and subsequently hardened.
Gemäß einer weiter bevorzugten Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Harzmatrix in das Strukturbauteil und den Stringer eingebracht. Für den Fall, dass das Strukturbauteil und/oder der Stringer als trockene Faserhalbzeuge bereitgestellt werden, muss im Laufe des Verfahrens zur Herstellung der Verbindungsstruktur eine Harzmatrix eingebracht werden.According to one further preferred improvement of the method according to the invention a resin matrix is introduced into the structural member and the stringer. For the Case that the structural component and / or the stringer as a dry Semi-finished fiber must be provided in the course of the procedure Preparation of the connection structure introduced a resin matrix become.
Unter „trockenen" Fasern sind in dieser Anmeldung noch nicht mit Harz getränkte Fasern zu verstehen. Dagegen sind mit „nassen" Fasern bereits in Harz getränkte aber noch nicht ausgehärtete Fasern gemeint. Ferner sind unter "Faserhalbzeug" vor allem Fasergelege, insbesondere unidirektionale Fasergelege, Gewebe- oder Fasermatten zu verstehen.Under "dry" fibers are in this Application to understand yet impregnated with resin fibers. On the other hand are already in with "wet" fibers Resin soaked but not yet cured Meant fibers. Furthermore, under "semi-finished fiber" especially fiber scrims, in particular Unidirectional fiber fabric, tissue or fiber mats to understand.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Strukturbauteil oder der Stringer als ein Faserhalbzeug, Prepreg-Material, wenigstens teilweise ausgehärteter Faserverbundwerkstoff bereitgestellt. Es besteht folglich eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten hinsichtlich der Materialien, welche zum Ausbilden des Strukturbauteils und/oder des Stringers bereitgestellt werden.According to one preferred embodiment the method according to the invention is the structural component or the stringer as a semi-finished fiber, Prepreg material, at least partially cured fiber composite material provided. There is consequently a large number of possible combinations with regard to the materials used to form the structural component and / or the stringer.
Beispielsweise können trockene Fasergelege mit bereits ausgehärteten Stegabschnitten von Stringern kombiniert werden, wobei die Stringerfüße aus beispielsweise Prepreg-Material vorgesehen werden.For example can dry fiber scrims with already hardened web sections of stringers combined, with the stringer feet of, for example, prepreg material be provided.
Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist dieses ein Handlege-, Prepreg-, Spritzpress- und/oder Vakuuminfusionsverfahren auf. Für den Fall, dass das Strukturbauteil und/oder der Stringer trocken bereitgestellt werden, kann es fertigungstechnisch vorteilhaft sein, die Harzmatrix mittels Vakuuminfusionsverfahren in das Fasergelege einzubringen.According to one further preferred embodiment of the method according to the invention this includes a hand lay, prepreg, transfer molding and / or vacuum infusion process on. For the case that the structural component and / or the stringer dry be provided, it may be advantageous in terms of manufacturing technology the resin matrix by Vakuuminfusionsverfahren in the Fasergelege contribute.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.The invention will be described below with reference to exemplary embodiments with reference to FIGS attached figures of the drawing explained in more detail.
Von den Figuren zeigt:From the figures shows:
In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit jeweils den gleichen Bezugszeichen versehen worden.In all figures of the drawing are the same or functionally identical elements - if nothing else is indicated - with each have been given the same reference numerals.
Eine
Auftrageinrichtung
Das
Auftragen des Thermoplastmaterials
Die
T-Stringer
Nach
der Bestückung
der Hautschale
Aus
Die
Lagen
Die
zwei anderen Schenkel
Ferner
sind in
Ferner
ist der Fuß
Wirkt
nun beispielsweise ein Einschlag im Punkt
Die
Anbindungsbereiche
Anschließend werden
die T-Stringer
Anschließend wird
die Anordnung bestehend aus der Hautschale
Komponenten
die nicht weiter beschrieben sind, entsprechen denen aus
Ferner
sind Anbindungsbereiche
Ein
Ablösen
der Stringer
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellte, spezielle Verbindungsstruktur bzw. auf das Verfahren zur Herstellung einer derartigen Verbindungsstruktur beschränkt.The Invention is not limited to those shown in the figures, special Connection structure or on the process for producing a limited such connection structure.
Die
einzelne Abfolge einzelner Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist auf vielfältige
Arten veränderbar.
Auch die Ausgestaltung der einzelnen Verfahrensschritte selbst kann
modifiziert werden. Beispielsweise kann in dem in
Weiterhin ist die Geometrie der Hautschale und der Stringer auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Anstelle von T-Stringern können auch Ω- Stringer verwendet werden, die im Bereich ihrer Fußabschnitte mit einer Hautschale verbunden sind. Mit „Stringer" ist jegliche Art von Versteifungselement, also auch beispielsweise ein Spant, gemeint.Farther is the geometry of the skin shell and the stringer in a variety of ways and modifiable. Instead of T-stringers, Ω-stringer can also be used, those in the area of their foot sections connected to a skin shell. With "Stringer" is any kind of stiffening element, ie Also, for example, a bulkhead, meant.
Es ist auch denkbar, dass lediglich ein Anbindungsbereich zwischen Stringer und Strukturbauteil vorgesehen ist, wobei dieser gesamte Anbindungsbereich mit Thermoplastmaterial versehen ist.It is also conceivable that only a connection area between Stringer and structural component is provided, this entire Connection area is provided with thermoplastic material.
- 11
- Laminiervorrichtunglaminating
- 22
- Konturcontour
- 33
- Hautschaleskin shell
- 44
- Auftragseinrichtungapplicator
- 55
- ThermoplastmaterialThermoplastic Material
- 88th
- Anbindungsbereichconnecting region
- 99
- Anbindungsbereichconnecting region
- 1010
- Anbindungsbereichconnecting region
- 1111
- StringerStringer
- 1212
- StringerStringer
- 1313
- StringerStringer
- 1414
- Ablegeeinrichtunglaying device
- 1515
- Fußabschnittfoot section
- 1717
- Stegabschnittweb section
- 2020
- Verbindungsstrukturconnecting structure
- 2121
- Lagelocation
- 2222
- Lagelocation
- 2323
- Zwickelgore
- 2424
- Schenkelleg
- 2525
- Schenkelleg
- 2828
- Schenkelleg
- 2929
- Schenkelleg
- 3030
- Fußspitzetoe
- 3131
- Fußspitzetoe
- 3434
- Anbindungsbereichconnecting region
- 3535
- Anbindungsbereichconnecting region
- 3636
- EinschlagA hit
- 5050
- Hautschaleskin shell
- 5151
- T-StringerT-stringer
- 5252
- T-StringerT-stringer
- 5353
- T-StringerT-stringer
- 5454
- T-StringerT-stringer
- 5555
- ThermoplastmaterialThermoplastic Material
- 5656
- Näheinrichtungsewing equipment
- 5757
- Fußabschnittfoot section
- 5858
- Stegabschnittweb section
- 5959
- Fußspitzetoe
- 6060
- Fußspitzetoe
- 61a ... 61d61a ... 61d
- Nähfädensewing threads
- 6363
- Verbindungsstrukturconnecting structure
- 64a ... 64d64a ... 64d
- Anbindungsbereicheconnecting regions
Claims (19)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006048641.2A DE102006048641B4 (en) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | Connection structure for an aircraft or spacecraft and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006048641.2A DE102006048641B4 (en) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | Connection structure for an aircraft or spacecraft and method of manufacturing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102006048641A1 true DE102006048641A1 (en) | 2008-04-24 |
DE102006048641B4 DE102006048641B4 (en) | 2015-04-16 |
Family
ID=39198321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102006048641.2A Expired - Fee Related DE102006048641B4 (en) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | Connection structure for an aircraft or spacecraft and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102006048641B4 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013074174A2 (en) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | The Boeing Company | Reducing risk of disbonding in areas of differing strain |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4331723A (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-25 | The Boeing Company | Advanced composite |
DE3836442A1 (en) * | 1988-10-26 | 1990-05-03 | Dornier Gmbh | Impact-resistant material for flying objects |
DE4139523C2 (en) * | 1991-11-30 | 1995-09-21 | Dornier Luftfahrt | Process for the production of fiber composite components |
-
2006
- 2006-10-13 DE DE102006048641.2A patent/DE102006048641B4/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013074174A2 (en) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | The Boeing Company | Reducing risk of disbonding in areas of differing strain |
WO2013074174A3 (en) * | 2011-11-08 | 2013-07-18 | The Boeing Company | Aircraft structure with means for reducing the risk of disbonding in areas of different strain |
US8985516B2 (en) | 2011-11-08 | 2015-03-24 | The Boeing Company | Reducing risk of disbonding in areas of differing strain |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102006048641B4 (en) | 2015-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60126730T2 (en) | Composite plate with stiffening elements and its manufacturing process | |
EP2904262B1 (en) | Composite component for a rotor blade | |
WO2009098088A2 (en) | Method for producing a fibre composite component fibre composite component and a fibre composite fuselage component of an aircraft | |
EP1745914A2 (en) | Composite and method for making a composite | |
EP0673303A1 (en) | Textile insert for producing a fibrous composite material and fibrous composite material comprising such a textile insert | |
DE102011120636A1 (en) | Fiber composite component assembly having at least two plate-shaped fiber composite components and method for producing the same | |
DE102011003560B4 (en) | A method for producing a semi-finished fiber product for the production of a fiber-reinforced component of a wind turbine, in particular rotor blade, and semi-finished fiber and use of a semi-finished fiber product | |
WO2016142517A1 (en) | Vehicle component with at least one sandwich part | |
DE102011006792B4 (en) | Method for producing and connecting fiber-reinforced components as well as aircraft or spacecraft | |
DE102010003356B4 (en) | A method of making a component from a composite material and component for a component from a composite material | |
EP3286078B1 (en) | Control surface element | |
EP3086918A1 (en) | Fibre-reinforced thermoset plastic component with a functional layer for connecting to a thermoplastic component | |
EP1527866B1 (en) | Multilayered plastic partition for a vehicle | |
DE10326422A1 (en) | Fiber reinforced plastic profile with internal ribs manufacturing process involves wrapping cores in fiberous material, placing the cores together and wrapping again around the combined profile | |
DE102014012915A1 (en) | Fiber composite component, adhesive arrangement for fiber composite components, as well as methods for producing a fiber composite component and an adhesive assembly | |
EP2922743B1 (en) | Component, at least sections of which are formed from a fibre composite, in the chassis region of a vehicle | |
DE102010042186A1 (en) | Composite, aerospace vehicle or method | |
DE69917048T2 (en) | COMPOSITE CONSTRUCTION | |
DE102013202046B4 (en) | Method for producing components from fiber composite materials | |
DE102011084433A1 (en) | Component, reinforcing member, structure assembly, aircraft or spacecraft and method | |
DE102012202048A1 (en) | Method for producing a wheel rim made of fiber composite material and wheel rim for a motor vehicle | |
DE102011101456A1 (en) | Connection device, assembly and method of manufacturing an assembly | |
DE102006048641B4 (en) | Connection structure for an aircraft or spacecraft and method of manufacturing the same | |
DE3115791A1 (en) | CONNECTING DESIGN FOR SPECIAL ELEMENTS OF AIRCRAFT CELLS OR WINGS OR THE LIKE. FROM FIBER-BASED COMPOSITE MATERIALS AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION | |
DE102012001055B4 (en) | component |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: AIRBUS OPERATIONS GMBH, 21129 HAMBURG, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |