DE102009056996A1 - Stiffening structure for reinforcing planar structure, particularly skin field of fuselage of aircraft, comprises variety of struts with different geometries, where one strut has linear geometry - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Versteifungsstruktur für Flächengebilde, insbesondere für Hautfelder eines Flugzeugrumpfes, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Flugzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.The invention relates to a stiffening structure for fabrics, in particular for skin panels of an aircraft fuselage, according to the preamble of patent claim 1 and an aircraft according to the preamble of patent claim 13.
Herkömmlicherweise werden Flugzeugrümpfe über sich in Längsrichtung erstreckende Stringer und über in Umfangsrichtung verlaufende Spanten versteift. Die Stringer sind parallel voneinander beabstandet, wobei zur Erzielung einer ausreichenden Steifigkeit des Rumpfes ein gewisser Mindestabstand nicht überschritten werden darf. Entsprechend viele Stringer sind bei großen Verkehrsflugzeugen über den Umfang des Rumpfes notwendig.Conventionally, aircraft fuselages are stiffened over longitudinally extending stringers and circumferentially extending frames. The stringer are spaced parallel to each other, wherein to achieve a sufficient rigidity of the hull a certain minimum distance must not be exceeded. Correspondingly many stringers are necessary in large commercial aircraft over the circumference of the hull.
Darüber hinaus sind zum Beispiel, wie in der
Aus dem Patent
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Versteifungsstruktur, die die vorgenannten Nachteile beseitigt und einfach zu fertigen ist und ein Flugzeug mit einem derartig versteiften Rumpf zu schaffen.The object of the present invention is to provide a stiffening structure which overcomes the aforementioned disadvantages and is easy to manufacture and to provide an aircraft with such a stiffened hull.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Versteifungsstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Flugzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.This object is achieved by a stiffening structure having the features of patent claim 1 and by an aircraft having the features of patent claim 13.
Eine erfindungsgemäße Versteifungsstruktur zum Versteifen eines Flächengebildes, insbesondere ein Hautfeld eines Flugzeugrumpfes, hat eine Vielzahl von Steifen unterschiedlicher Geometrie. Erfindungsgemäß haben die einen Steifen eine zickzackartige Geometrie und die anderen Steifen eine geradlinige Geometrie, wobei die geradlinigen Steifen in Umfangsrichtung des Flächengebildes verlaufen.A stiffening structure according to the invention for stiffening a fabric, in particular a skin panel of an aircraft fuselage, has a multiplicity of stiffeners of different geometry. According to the invention, one of the stiffeners has a zigzag-like geometry and the other stiffeners have a straight-line geometry, the straight stiffeners extending in the circumferential direction of the fabric.
An dieser Lösung ist insbesondere vorteilhaft, dass die Vorteile der vorbeschriebenen bekannten Designkonzepte kombiniert und deren Nachteile eliminiert werden. So wird eine hochsteife Versteifungsstruktur sowohl in Längs- als auch in Umfangsrichtung geschaffen, die fertigungstechnisch einfach herzustellen ist. Dabei kann die Versteifungsstruktur in Metall-, Faserverbund- oder in Hybridbauweise hergestellt werden. Die zickzackartige Struktur der Steifen erleichtert die Verbindung der Steifen untereinander, da benachbarte Steifen in flächigen Verbindungsbereichen zusammengeführt werden können, die je nach der Ausrichtung der zickzackartigen Steifen auf dem Hautfeld in Längsrichtung oder Umfangsrichtung verlaufen. Somit können die zickzackartigen Steifen bequem zwischen herkömmlichen Längs- oder Umfangssteifen angeordnet und mit diesen verbunden werden können. Darüber hinaus weisen die zickzackartigen Steifen durch ihre Geometrie zwischen den Verbindungsbereichen geradlinige Steifenabschnitte auf, die je nach der Ausrichtung der zickzackartigen Steifen in Längs- oder Umfangsrichtung angestellt sind.It is particularly advantageous with this solution that the advantages of the previously described known design concepts are combined and their disadvantages eliminated. Thus, a highly rigid stiffening structure is created both in the longitudinal and in the circumferential direction, which is easy to manufacture. In this case, the stiffening structure can be produced in metal, fiber composite or hybrid construction. The zigzag structure of the stiffeners facilitates connection of the stiffeners with each other, since adjacent stiffeners can be brought together in areal compound areas that extend longitudinally or circumferentially, depending on the orientation of the zigzag stiffeners on the skin panel. Thus, the zigzag stiffeners can be conveniently located between and connected to conventional longitudinal or circumferential stiffeners. In addition, the zigzag-like stiffeners have by their geometry between the connecting portions on rectilinear strip portions, which are employed depending on the orientation of the zigzag-like stiffeners in the longitudinal or circumferential direction.
Bei einem Ausführungsbeispiel begrenzen die Steifen eine Vielzahl von geschlossenen Maschen. Hierdurch stützen sich die Steifen gegenseitig, was die Steifigkeit des Flächengbildes erhöht und die sonst üblichen Stützprofile der Spante, genannt Cleats, überflüssig macht. Vorzugsweise weisen die Maschen eine einheitliche Größe auf, was zum Beispiel dadurch erreichbar ist, dass die zickzackartigen Steifen an entgegengesetzten Flächen der geradlinigen Steifen angreifen oder aber dass die zickzackartigen Steifen in einer Vielzahl von Verbindungsbereichen zusammengeführt und somit miteinander verbunden sind. Zur Verbindung der Steifen untereinander ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Steifen klingenartige Stege wie zum Beispiel L-, T- oder C-Profile aufweisen.In one embodiment, the stiffeners define a plurality of closed stitches. As a result, the stiffeners support each other, which increases the rigidity of the Flächengbildes and makes the usual support profiles of the former, called cleats, superfluous. Preferably, the meshes have a uniform size, which can be achieved, for example, by the zigzag-like stiffeners engaging opposite surfaces of the rectilinear stiffeners or by the zigzag-like stiffeners being brought together in a plurality of connecting regions and thus connected to one another. To connect the stiffeners with each other, it is particularly advantageous if the stiffeners have blade-like webs such as L, T or C profiles.
Die geradlinigen Steifen stellen bevorzugterweise parallel zueinander verlaufende Spanten dar, wobei sich die zickzackartigen Steifen in Umfangsrichtung zwischen ihnen erstrecken oder im Wesentlichen in Längsrichtung des Flächengebildes verlaufen. Bei der letztgenannten Variante sind die zickzackartigen Steifen somit als Längsversteifungen bzw. Stringer ausgebildet. Dabei sind die Spanten vorzugsweise über die zickzackartigen Steifen bzw. Stringer geführt, was die Verwendung von herkömmlichen Spanten erlaubt. Zur Vermeidung von sogenannten „Mouseholes”, in den Spanten können diese über Stützprofile, sogenannte Clips, an dem Flächengbilde befestigt sein. Zusätzlich können die Spanten im Überbrückungsbereich mittels einer Lasche, sogenannten Cleats, an den Stringern angebunden sein.The rectilinear stiffeners preferably represent mutually parallel frames, wherein the zigzag-like stiffeners extend in the circumferential direction between them or extend substantially in the longitudinal direction of the fabric. In the latter variant, the zigzag-like stiffeners are thus designed as longitudinal stiffeners or stringers. The frames are preferably guided over the zigzag stiffeners or stringer, which allows the use of conventional frames. To avoid so-called "Mouseholes", in the frames they can be attached to the Flächengbilde on support profiles, so-called clips. In addition, the frames in the bridging area by means of a Lasche, so-called cleats, be attached to the stringers.
Die Spanten können unterschiedliche Höhen aufweisen, so dass zum Beispiel bei der Verwendung der Versteifungsstruktur in einem Flugzeugrumpf die Spanten individuell auf die zu ertragenden und anzubindenden Lasten eingestellt werden können.The frames can have different heights, so that, for example, when using the stiffening structure in an aircraft fuselage, the frames can be adjusted individually to the loads to be supported and connected.
Eine erfindungsgemäße Steife zum Versteifen eines Flächengbildes, insbesondere eines Hautfeldes eines Flugzeugrumpfes, hat eine zickzackartige Gestalt. Die zickzackartigen Steifen sind verhältnismäßig einfach als einzelne durchlaufende Körper herstellbar. Dabei ist die Herstellung aufgrund ihres durchlaufenden Charakters verhältnismäßig einfach, unabhängig von einer Faserverbundbauweise oder einer Metallbauweise. Im Fall einer Faserverbundbauweise können die Steifen aus durchgängigen textilen flächigen Halbzeugen wie Geweben oder Gelegen gebildet werden.An inventive stiffness for stiffening a Flächengbildes, in particular a skin panel of an aircraft fuselage, has a zigzag-like shape. The zigzag stiffeners are relatively easy to manufacture as a single continuous body. The production is relatively simple due to their continuous nature, regardless of a fiber composite construction or a metal construction. In the case of a fiber composite construction, the stiffeners can be formed from continuous textile sheet-like semi-finished products such as woven or laid.
Ein erfindungsgemäßes Flugzeug weist einen Rumpf auf, der über eine Versteifungsstruktur mit einer Vielzahl von Steifen mit unterschiedlichen Geometrien. Erfindungsgemäß haben die einen Steifen eine zickzackartige Geometrie und die anderen Steifen eine geradlinige Geometrie, wobei die geradlinigen Steifen in Umfangsrichtung des Flächengebildes verlaufen. Ein derartiges Flugzeug zeichnet sich durch einen hochsteifen Rumpf mit einem geringen Gewicht aus.An aircraft according to the invention has a hull which has a stiffening structure with a plurality of stiffeners with different geometries. According to the invention, one of the stiffeners has a zigzag-like geometry and the other stiffeners have a straight-line geometry, the straight stiffeners extending in the circumferential direction of the fabric. Such an aircraft is characterized by a highly rigid hull with a low weight.
Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Other advantageous embodiments are the subject of further subclaims.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:In the following preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to schematic representations. Show it:
In den Figuren tragen gleiche konstruktive Elemente die gleichen Bezugsziffern, wobei bei mehreren gleichen konstruktiven Elementen in einer Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einige dieser konstruktiven Elemente mit einem Bezugszeichen versehen sind.In the figures, the same structural elements bear the same reference numerals, with several identical structural elements in a figure for reasons of clarity, only some of these constructive elements are provided with a reference numeral.
Die Spanten
Die Stringer
In den Anschlussbereichen
Zur Herstellung des versteiften Hautfeldes
Weiterhin kann die gesamte Struktur auch als integrale Faserverbundstruktur, mit Ausnahme der zusätzlichen Profile
Die Stringer
Die Spanten
Zur Herstellung des versteiften Hautfeldes
Offenbart ist eine Versteifungsstruktur
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Versteifungsstrukturstiffening structure
- 44
- Hautfeldskin panel
- 66
- Spantrib
- 88th
- StringerStringer
- 1010
- Stegweb
- 1212
- Fußgurtfoot strap
- 1414
- Zusatzprofiladditional profile
- 1616
- Stegweb
- 1818
- Fußabschnittfoot section
- 2020
- Fußabschnittfoot section
- 2222
- Stegabschnittweb section
- 2424
- Maschemesh
- 2626
- Anschlussbereichterminal area
- 2828
- Überlappungsbereichoverlap area
- 3030
- Überlappungsbereichoverlap area
- 3232
- Fußgurtfoot strap
- 3434
- Stegbereichweb region
- 3535
- StringerabschnittStringerabschnitt
- 3636
- Verbindungsbereichconnecting area
- 3737
- Körperabschnittbody part
- 3838
- Obergurtupper chord
- 4040
- Stützprofilsupport profile
- 4242
- Fußgurtfoot strap
- 4444
- Stegweb
- h1, h2h1, h2
- Höhe SpantenHeight frames
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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