DE19706689A1 - Sandwichbauweise für Zellenstrukturen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zellenstruktur ins­ besondere für Hubschrauber, bestehend aus einer Außenhaut aus Faserverbundmaterial oder Metall und mehreren großflä­ chigen Sandwichkernen, die einerseits durch die Außenhaut und andererseits durch eine entlang ihres Randes mit der Außenhaut verbundene Sandwichdeckhaut begrenzt werden, so­ wie aus der Versteifung der Strukturen dienenden Stringer- und Spantprofilen.

Moderne Zellenstrukturen für Hubschrauber bestehen haupt­ sächlich aus verklebten Faserverbundstrukturen, wobei die Außenhaut der Zellenstruktur durch Stringer- und Spantpro­ file sowie durch großflächige Sandwichelemente, die der Versteifung dienen, verstärkt werden. Alle Struktureinzel­ komponenten werden starr miteinander derart verbunden, daß die gesamte Zellenstruktur nur eine geringe Dämpfung be­ sitzt. Dies bewirkt ein erhöhtes Vibrationsniveau. Insbe­ sondere die von dem Leitwerk und dem Heckrotor ausgehenden Schwingungen werden durch die bestehenden Heckausleger­ strukturen praktisch ungedämpft in die Zellenstruktur ein­ geleitet und führen damit zu einem störenden ungedämpften Vibrationsniveau.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Zellenstruktu­ ren derart auszugestalten, daß eine wesentliche Vibrati­ onsdämpfung auftritt, ohne dabei das Gewicht der Zellen­ struktur bzw. die Herstellungskosten wesentlich zu erhöhen.

Ausgehend von einer Zellenstruktur der eingangs näher ge­ nannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit dem im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmal; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die durch den Wegfall von Nietverbindungen bei den modernen Zellenstrukturen für Hubschrauber verstärkt auftretenden, insbesondere vom Heckbereich in die Strukturen eingeleite­ ten Schwingungen werden mit der erfindungsgemäßen Ausge­ staltung der Verbindung zwischen Sandwichdeckhaut und Außenhaut über eine Dämpfungsschicht erheblich verringert, ohne daß dabei das Gewicht der Zellenstruktur nennenswert erhöht wird bzw. die Herstellungskosten wesentlich steigen.

Wird als Dämpfungsschicht, die einerseits mit der Außen­ haut und andererseits mit der Sandwichdeckhaut durchgehend verklebt ist, eine Schicht aus mehreren Lagen eines weichen Elastomers verwendet, wobei zwischen den einzelnen Elasto­ merlagen Metallstreifen angeordnet sind, so kann gezielt ein auf die vom Heckbereich ausgehende Schwingungen einge­ stelltes Dämpfungsverhalten erzielt werden.

Ein noch einfacherer vom Gewicht her noch günstigerer Auf­ bau der Dämpfungsschicht besteht darin, diese aus einem ho­ mogenen Harz zu gestalten, welches härter als die ebenfalls möglichen Elastomere ist, und das aufgrund der großflächi­ gen Ausgestaltung der versteifenden Sandwichkerne ein aus­ reichendes Dämpfungsverhalten ermöglicht auch bei geringe­ rer Materialeigendämpfung der Dämpfungsschicht; dabei sei betont, daß je größer die Flächenausdehnungen der einzel­ nen Sandwichkerne sind, desto geringer die Materialeigen­ dämpfung der Dämpfungsschicht sein muß.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt ist; es zeigen:

Fig. 1a und 1b eine Draufsicht bzw. einen Schnitt durch einen Teil einer herkömmlichen Zellenstruk­ tur für Hubschrauber, und

Fig. 2a und 2b eine Draufsicht bzw. einen Schnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäß ausge­ stalteten Zellenstruktur für Hubschrauber.

In den Figuren, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen sind, bedeutet 1 die herkömmliche Außen­ haut einer Zellenstruktur aus einem Faserverbundmaterial bzw. aus Metall, wobei diese Außenhaut durch einen Sand­ wichkern 3 versteift ist sowie durch (nicht dargestellte) Stringer- und Spantprofile, wobei die der Außenhaut 1 ab­ gewandte Seite des großflächigen Sandwichkerns (z. B. aus einer wabenförmigen oder schaumstoffartigen Struktur) von einer Sandwichdeckhaut 2 bedeckt ist.

Entlang des Randes 4 des Sandwichkerns 3 (Fig. 1b) ist die Sandwichdeckhaut mit der Außenhaut 1 der Zellenstruktur verklebt.

Die Fig. 2a und 2b zeigen nun, daß erfindungsgemäß die Außenhaut 1 der Zellenstruktur mit dem versteifenden Sand­ wichkern 3 entlang des Umfangs der Sandwichdeckhaut 2 über eine umlaufende Dämpfungsschicht 5 verbunden.

Die Dämpfungsschicht 5 kann gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel aus einer Schicht aus mehreren Lagen 6 eines weichen Elastomers bestehen, wobei zwischen den einzelnen Lagen streifenförmige Metallteile 7 (auch Shims) genannt, eingebettet sind, und wobei durch die Auswahl und die Dicke insbesondere der Metallstreifen 7 ein entsprechendes Dämp­ fungsverhalten eingestellt werden kann.

Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel besteht die Dämpfungsschicht 5 aus einem Harz, das härter ist als die im obigen Fall beschriebenen Elastomerschichten.

Aufgrund der Großflächigkeit der versteifenden Sandwich­ kerne mit der zugehörigen Sandwichdeckhaut ist nur ein ge­ ringes Dämpfungsverhalten erforderlich, so daß auch gerin­ ge Dicken für die Dämpfungsschichten 5 ausreichen.

Claims (4)

1. Zellenstruktur für Hubschrauber, bestehend aus einer Außenhaut aus Faserverbundmaterial oder Metall und mehreren großflächigen Sandwichkernen, die einerseits durch die Außenhaut und andererseits durch eine ent­ lang ihres Randes mit der Außenhaut verbundene Sand­ wichdeckhaut begrenzt werden, sowie aus der Versteifung der Strukturen dienenden Stringer- und Spantprofilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Außen­ haut (1) mit der Sandwichdeckhaut (2) über eine Dämp­ fungsschicht (5) erfolgt.

2. Zellenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschicht (5) sowohl mit der Außenhaut (1) als auch mit der Sandwichdeckhaut (2) verklebt ist.

3. Zellenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschicht aus mehreren Lagen (6) eines weichen Elastomers, zwischen denen Streifen aus Metall oder einem anderen Struktur­ werkstoff (7) angeordnet sind, besteht.

4. Zellenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschicht (5) aus einer Harzschicht besteht.