DE102006048641B4 - Connection structure for an aircraft or spacecraft and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Verbindungsstruktur (20; 63) für ein Luft- oder Raumfahrzeug, mit einem Strukturbauteil (3; 50) und einem Stringer (11, 12, 13; 51...54), welcher über Anbindungsbereiche (8, 9, 10, 34, 35; 61a...61d, 64a...64d) mit dem Strukturbauteil (3; 50) verbunden ist, wobei in mindestens einen der Anbindungsbereiche (8, 9, 10, 34, 35; 61a...61d, 64a...64d) ein hochschlagzähes Material (5; 55) für eine lokale Erhöhung der Energieaufnahmefähigkeit des mindestens einen Anbindungsbereiches (8, 9, 10; 61a...61d) zwischen Strukturbauteil und Stringer eingebracht ist, wobei der Stringer (11, 12, 13; 51...54) einen Fußabschnitt (15; 57) für eine Auflage auf dem Strukturbauteil (3; 50) aufweist, und wobei das hochschlagzähe Material (5; 55) im Bereich des Fußabschnitts (15; 57) angeordnet ist.Connection structure (20; 63) for an aircraft or spacecraft, comprising a structural component (3; 50) and a stringers (11, 12, 13; 51 ... 54), which are connected via attachment regions (8, 9, 10, 34, 35; 61a ... 61d, 64a ... 64d) is connected to the structural component (3; 50), at least one of the attachment regions (8,9,10,14,35; 61a ... 61d, 64a. ..64d) a high-impact-resistant material (5; 55) for a local increase in the energy absorption capacity of the at least one connection region (8, 9, 10; 61a ... 61d) is introduced between the structural component and the stringer, wherein the stringer (11, 12, 13; 51 ... 54) has a foot section (15; 57) for a support on the structural component (3; 50), and wherein the high-impact material (5; 55) is arranged in the region of the foot section (15; 57).
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 present invention relates to a connection structure for an aerospace vehicle and to a method of manufacturing such a connection structure for an aerospace vehicle.
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.Although applicable to any connection structures, the present invention and its underlying problem with respect to a stiffened fuselage shell of an aircraft are explained in more detail.
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.Hull shells and stringer are increasingly made of fiber composites, especially carbon fiber reinforced plastic (CFRP). Fuselage shells and stringer thereby have a structure of several layers of fiber fabric, which are connected to each other by means of a cured resin matrix, in particular epoxy resin. Typically, as stringers, T-stringers having a leg to which they are connected to the hull shell and a land portion extending substantially perpendicular to the hull shell are used to stiffen the hull shell. The foot of the T-stringer is connected to the fuselage shell by means of the resin matrix.
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, tensile, compressive and shear stresses act in the hull shell parallel to the hull shell plane. In addition, a substantial portion of the hull shell with acting perpendicular to the plane of the fuselage shell forces resulting from the pressure difference between the cabin and the environment, applied. In addition, the hull shell occasionally exposed impacts, so short-term and intense force. An example of such impact is a rubber patch of a tattered tire landing on 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 often trigger for a 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 into the web section of the T-stringer. Especially in the lateral attachment areas of the T-Stringerfußendes and the foot of the T-stringer, which is located directly below the web portion of the T-stringer, it comes for a short time to very high voltage spikes in the resin matrix. The result is a brittle fracture of the resin matrix in these attachment regions. As a result, the T-Stringer detaches itself from the fuselage shell and it comes to the catastrophic collapse of this.
Die deutsche Patentanmeldung
Die Druckschrift
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.The object of the present invention is to provide an improved connection structure between a structural component and a stringer, wherein, in particular, detachment of the stringer from the structural component under the influence of impacts is to be prevented.
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 object is achieved by a connection structure having the features of patent claim 1 or by a method for producing a connection structure having the features of
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 lokale Erhöhung der Energieaufnahmefähigkeit des wenigstens einen Anbindungsbereichs eingebracht.Accordingly, a connection structure for an aerospace vehicle having a structural member and a stringer which is connected to the structural member via attachment areas is provided. In at least one of the connection areas, a high-impact-resistant material for a local increase in the energy absorption capacity of the at least one connection region is introduced.
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.Furthermore, a method for producing such a connection structure for an aircraft or spacecraft is provided. The method steps are briefly described below. First, a structural component and a stringer, which can be connected to one another via connection regions, are provided. Then, a high impact material is introduced into at least one of the attachment regions for a local increase in the energy absorption capacity of the at least one attachment region. An assembly of the structural component and the stringer on the connection areas can be done before or after the introduction of the high impact material.
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 idea underlying the present invention is that the stress peaks resulting from the impact are damped in the connection regions between the hull shell and stringer by a high-impact-resistant material. Thus, it no longer comes to failure of the resin matrix or the connection between the structural component and stringer. Accordingly, by means of the invention, a release of the stringer from the hull shell, for example as a result of an impact and thus the catastrophic collapse of the hull shell, can be advantageously prevented. Thus, will created a more stable and thus safer connection structure.
In den Unteransprüche finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung.In the subclaims there are advantageous embodiments and improvements of the invention.
Unter einem ”Strukturbauteil” sind in dieser Patentanmeldung insbesondere flächig ausgebildete Bauteile, beispielsweise Rumpfschalen, Flügelschalen oder Seitenruderschalen, zu verstehen.In this patent application, a "structural component" is to be understood as meaning, in particular, flat components, for example fuselage shells, wing shells or rudder shells.
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 are materials which have a significantly higher energy absorption capacity than epoxy resin. By "energy acceptability" is meant the absorption of mechanical work without failure of the high impact material.
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.In this application, "joining" is to be understood as meaning any joining in the sense of the DIN standard "joining", whereby in particular laying, nesting, riveting, screwing, sewing and gluing are possible.
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 a preferred embodiment of the invention, the high-impact material is formed as a thermoplastic material. By "thermoplastic material" is meant in this application a material which consists of 100% thermoplastic, so for example of polyethylene and / or polyamide. By "thermoplastic material" in this application, but also mixtures (these are also referred to as modified matrix) of resin, in particular epoxy resin, plastic fibers, and thermoplastics to understand. The thermoplastic content of the thermoplastics in the thermoplastic material is below in percentages by weight, ie based on the total weight of the thermoplastic material, consisting of plastic fibers and / or resin and / or thermoplastic specified.
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 a further preferred development of the invention, the structural component has a fiber composite material and / or the stringer has a fiber composite material. Fiber composites are to be preferred because of their low weight with high strength in the aerospace industry. Alternatively, however, it can also be provided that, for example, the structural component is made of metal, in particular of an aluminum alloy, and only the stringer has a fiber composite material. Of course, only the stringer can be made of metal, in particular an aluminum alloy, and the structural component can have a fiber composite material. The fiber composites of the stringer and the structural member may have the same or different compositions. These measures 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 a preferred development of the invention, the thermoplastic material has a higher thermoplastic content than the respective fiber composite materials. 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.In the present case, a "connection region" is understood to mean a region in which the stringer is connected to the structural component. Multiple areas arise when one area has the high impact material and another area does not have this high impact material.
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.According 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 preferably between 60% and 70%. Such a thermoplastic component is optimal in terms of energy absorption capability, while still a sufficient strength, so maximum tensile, compressive and shear stress in the connection areas, which comprise 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.In a further preferred embodiment of the invention, the stringer has a foot portion in which it rests on the skin shell, and / or a web portion, which is aligned substantially perpendicular to the skin shell. On the one hand, such stringers can be fastened well to sheet-like structural components and, on the other hand, 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.The thermoplastic material is preferably arranged in the region of the foot section, in particular in the region of the region of the foot section pointing away from the web section, and / or in the region of the web section. By "in the area" are here preferably a few centimeters, in particular a distance of 0 cm to 5 cm from the web portion or the ends of the foot section to understand. Upon impact with the hull shell, there is a flow of force from the plane of the fuselage shell first into the end portions of the stringer's foot sections, through the foot sections, and into the bridge section. The power flow changes its direction several times, whereby at the points of the direction changes to increased loads comes. Therefore, it is expedient to provide the stringer with thermoplastic material in these areas in order to provide increased energy absorption 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 a further preferred embodiment of the invention, the thermoplastic material is arranged between the foot portion and the structural component. Such a local introduction of the thermoplastic material can be easily realized in terms of manufacturing technology.
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 sewing is rationally feasible production technology and allows a targeted introduction of the thermoplastic material in the connection structure. Experimentally, it has been determined that the thermoplastic threads 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, the sewing thread forms a seam which takes place in the longitudinal direction of the stringer and sewn the stringer base to the structural component. This results in a simple manufacturability 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.In a preferred embodiment, the sewing thread connects the foot portion, in particular in its end region and / or in the region of the web portion, to the structural component. This arrangement is even more favorable in terms of force flow resulting from impact.
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.In a further preferred embodiment of the invention, the thermoplastic material is formed as a textile fabric, fiber scrims and / or crosslinked thermoplastic granules. Particularly in the case of connection structures made of fiber composite materials, thermoplastic materials formed in this way can be inserted very easily into the fiber structure of the structural component or of the stringer and thus processed efficiently. Furthermore, a good connection between the thermoplastic material and the fiber layers of the structural component and / or the stringer is 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, it is therefore possible to provide an optimal form of the stringer for a specific application.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Strukturbauteil als Hautschale, insbesondere Rumpfschale des Flugzeugs ausgebildet.According to a further preferred development of the invention, the structural component is designed as a skin shell, in particular a hull 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. ä.. CFK weist eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht auf. CFK-Prepreg-Material ist darüber hinaus einfach zu verarbeiten.In a further preferred embodiment of the invention, the first and / or the second fiber composite CFRP, in particular CFRP prepreg material, on or based on semi-finished textile products, such as fabrics, laid o. Ä .. CFRP has a high strength at low weight , In addition, CFRP prepreg material is 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 a further preferred development of the invention fastening means are provided, in particular screws or rivets, for connecting the stringer 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.In addition or as an alternative to fastening the stringer to the structural component by means of the resin matrix and / or the high-impact-resistant material, fastening means can be provided which can receive further energy from the impact.
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 a further preferred embodiment of the method according to the invention, the arrangement consisting of structural component, stringer and connection areas is cured by means of pressure and / or heat to form the connection structure. Accordingly, the structural component, the stringer and the attachment areas are assembled in the dry or wet state and then cured.
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 a further preferred improvement of the method according to the invention, a resin matrix is introduced into the structural component and the stringer. In the case where the structural component and / or the stringer are provided as dry semi-finished fiber products, a resin matrix must be introduced in the course of the method for producing the connecting structure.
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.By "dry" fibers are not yet understood in this application impregnated with resin fibers. In contrast, "wet" fibers already impregnated in resin but not yet cured fibers meant. Furthermore, "semi-finished fiber products" are to be understood as meaning, in particular, fiber fabrics, in particular unidirectional fiber fabrics, woven or fiber mats.
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 a preferred embodiment of the method according to the invention, the structural component or the stringer is provided as a semi-finished fiber product, prepreg material, at least partially cured fiber composite material. There are consequently a large number of possible combinations with regard to the materials which are provided for forming 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, dry fiber webs can be combined with already cured web sections of stringers, the Stringer feet are provided, for example, prepreg material.
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 a further preferred embodiment of the method according to the invention, this has a hand lay, prepreg, transfer molding and / or vacuum infusion method. In the event that the structural component and / or the stringer are provided dry, it may be advantageous in terms of manufacturing technology to introduce the resin matrix into the fiber layer by means of vacuum infusion methods.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying figures of the drawing.
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 the same or functionally identical elements - unless otherwise stated - have been provided with 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 the special connection structure shown in the figures or to the method for producing such a 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.Furthermore, the geometry of the skin shell and the stringer can be modified in many ways. Instead of T-stringers, Ω stringer can also be used, which are connected to a skin shell in the area of their foot sections. By "stringer" is meant any type of stiffening element, including, for example, a bulkhead.
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 one connection region between the stringer and the structural component is provided, wherein this entire connection region is provided with thermoplastic material.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 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 (23)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102006048641.2A DE102006048641B4 (en) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | Connection structure for an aircraft or spacecraft and method of manufacturing the same |
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DE4139523A1 (en) * | 1991-11-30 | 1993-06-03 | Dornier Luftfahrt | Composite component mfr. - involves using tool with rigid part and flexible part which adapts easily to fibre preform misalignment or prod. shrinkage |
-
2006
- 2006-10-13 DE DE102006048641.2A patent/DE102006048641B4/en not_active Expired - Fee Related
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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 |
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