DE2721651C3 - Tragflügelhauptanschluß für Luft- und Raumfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung eines Tragflügelhauptanschlusses für Luft- und Raumfahrzeuge aus miteinander verbundenen metallischen und nichtmetallischen Materialien, bei dem für die Einleitung der Zug- und Druckkräfte in die Tragflügelbeplankung und Flügelinnenstruktur um die Lagerbohrung für den rumpfseitigen Bolzenanschluß Zugschlaufen und Druckkörper angeordnet sind.

Tragwerke aus faserverstärktem Kunststoff und in Verbundweise sind bereits aus den DE-OS 20 32 283 und 09 692 bekannt geworden. Die erstgenannte Druckschrift offenbart ein Tragwerk in rohrförmigen Einzelelementen, die aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt sind. Als Faserwerkstoff wird Carbon verwendet. Die rohrförmigen Elemente werden mittels Kunststoffstreifen miteinander verbunden und verstärkt.

Die letztgenannte Druckschrift offenbart einen Flügelkasten in Verbundbauweise, der aus einer Schale von faserverstärktem Matrixwerkstoff besteht, die mit geteilten Metallprofilleisten verklebt ist. Die Schale aus BFK-Material, die Titan-Quartprofile und die AIu-Profilrippen weisen ein bestimmtes Lagenzahlverhältnis des faserverstärkten Matrixwerkstoffes auf. Diese vorgenannten Ausführungsformen sind zwar dafür gedacht, die Herstellung von Flugzeugtragflächen aus Kunststoff zu ermöglichen, aber die Flügelanschlußkonstruktion muß in diesen Fällen noch viel zu aufwendig und zu schwer hergestellt werden, um die zu übertragenden Kräfte aufnehmen zu können.

Aus der DE-AS 17 81 322 ist eine Tragflügelkonstruk-

tion bekanngeworden, bei der jeder Holm aus miteinander verklebten hochfesten metallischen und nichtmetallischen Materialschichten besteht, die in vertikalen Ebenen liegen und von der Holmwurzel ausgehend um so kürzer sind, je weiter sie außen liegen, so daß sich ein Träger mit stufenweise abnehmender Breite ergibt Hierbei sind die nichtmetallischen Materialschichten aus harzgetränkten Faserr.-.atten hergestellt Jedes der einzelnen Bauelemente ist jedoch

ίο sowohl mit den Druckkräften als auch mit den Zugkräften sowie den Quer- und Torsionskräften belastet Dies erfordert schon von der Konzeption her eine wesentlich verstärkte Ausfuhrungsform, wodurch die Vorteile der Faserverbundwerkstoffe nicht optimal ausgenützt werden können.

Durch die DE-OS 24 55 810 ist ein Anschlußelement für ein Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, vorzugsweise als Blattwurzel für Rotorblätter bekannt geworden, wobei sich die Fasern der Innenschlaufe mit denjenigen der tndschlaufe gegenseitig durchdringen. Für einen Flügelhauptanschluß ist diese Ausführungsform weniger geeignet, da die einzelnen Elemente sowohl auf Druck als auch auf Zug beansprucht werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rügelhauptanschluß für Luftfahrzeuge zu schaffen, bei dem jedes der verwendeten Elemente dem Faserverbundwerkstoff gemäß entweder auf Zug oder nur auf Druck belastet wird.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Hauptanspruch niedergelegten Maßnahmen gelöst Durch diese Maßnahmen ist es nun möglich, optimal die Faserwerkstoffe in Verbundbauweise für hochbelastbare Tragflügelkonstruktionen einzusetzen und diese dem Gewicht und dem Aufwand nach wesentlich günstiger zu gestalten. Außerdem aber ist es mit den genannten Maßnahmen möglich, flügelseitig eine flächenförmige Krafteinleitung zu erhalten, während rumpfseitig der Bolzenanschluß für den Tragflügel gegeben ist. Insbesondere aber wird durch diese Maßnahmen nicht nur ein stufenloser Übergang von Faserverbund zu Laminat erreicht, sondern auch ein kontinuierlicher Kraftverlauf geschaffen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

Die Erfindung ist nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Tragflügel in schematischer Darstellung;

Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie A-A gemäß Fig. 1;

Fig.3 einen Schnitt in der horizontalen Ebene des Tragflügelhauptanschlusses;

Fig.4 einen Schnitt entlang der Linie B-B gemäß

Fig.3.

Die F i g. I zeigt in schematischer Darstellung eine leicht perspektivische Draufsicht auf einen Tragflügel 10 eines Luftfahrzeuges mit in Form und Ausdehnung verschiedenen Hybridschlaufenblättern 11, 12, 13 usw.

Diese SchlaufenbläUer sind in Beplankungslaminat sowie in den Laminatschichten 14 des Flügelkastens eingelegt und ausgehärtet.

Die Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt entlang der Linie A-A gemäß Fig. I und verdeutlicht

μ die Zentrierung der Metallkausche 15 in einer Haiiptanschlußlagerhülse 16a.

Die F i g. 3 und 4 zeigen in einem horizontalen Schnitt schematisch den Aufbau des Flügelhauptanschlusses.

Eine speziell geformte, doppelseitige Metallkausche weist eine Bohrung 16 für die rumpfseitige Bolzenverbindung und Lagernischen 17 auf in den die Zugschlaufen 18 aus KFK-Material lagern. Zwischen den geöffneten inneren Schlaufenschenkeln 18 liegt ein konisch geformter Druckkörper 20 aus Faserverbundwerkstoff. Die druckaufnehmende Projektionsfläche der Kausche ist konkav gewölbt, wodurch bei auftretender Druckbelastung der Aufbau des entstehenden Druckkegels im Druckkörper 20 begünstigt wird.

Der Druckkern ist — entsprechend dem Vorgesagten — an die Form der Metallkauschenfläche 19 angepaßt Er ist also konvex ausgebildet und vorzugsweise aus BFK-Werkstoff. An der Kontaktfläche zwischen Druckkörper 20 und Metallkausche 15 kann beispielsweise ein kraftverteilendes Medium in Form eines aushärtbaren

Füllmittels eingelagert sein. Um weiteres Gewicht einzusparen, ist es möglich, den Druckkörper 20 hohlprofilförmig auszugestalten und den Hohlraum mit einem Schaumkern zu versehen.

Die Zugschlaufen 18 aus KFK-Material setzen sich aus einzelnen Wicklungen von Garnfäden zusammen, die in den Nischen 17 der Metallkausche 15 lagern und die Zugkräfte aufnehmen. Die sich ergebenden Schlaufenblätter 11, 12, 13 etc. werden in die Laminate eingebracht und ergeben so eine flächige Krafteinleitung. Dadurch, daß für jede der auftretenden Kräfte ein aufzunehmendes Element geschaffen und entsprechend geformt ist, wird die Lebensdauer und damit die Sicherheit und Verschleißfestigkeit um ein Wesentliches erhöht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Tragflügelhauptanschluß für Luft- und Raumfahrzeuge aus miteinander verbundenen metallischen und nichtmetallischen Materialien, bei dem für die Einleitung der Zug- und Druckkräfte in die Tragflügelbeplankung und Flügelinnenstruktur um die Lagerbohrung für den mmpfseitigen Bolzenanschluß Zugschlaufen und Druckkörper angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Zugschlaufen (18) eine Metallkausche (15) vorgesehen ist, die mit einer Hauptanschlußlagerhülse (16a) für den rumpfseitigen Bolzenanschluß fest verbunden und um diese zentriert ist, wobei die Metallkausche Lagernischen (17) aufweist, in denen die Zugschlaufen — in der Flügelebene gesehen — hintereinander angeordnet sind, zwischen deren Schenkel der sich auf die Metallkausche abstützende Druckkörper (20) gelagert ist

2. Tragflögelhauptanschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der BFK-Druckkern (20) sich in seiner Dicke zur Spitze des Tragflügels (10) hin verjüngt und in der Beplankungslaminatschicht eingebettet ist

3. Tragflügelhauptanschluß nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ,der Druckkern (20) aus einem Verbundwerkstoff mit metallischer Matrix besteht

4. Tragflügelhauptanschluß nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugschlaufen (ISs) aus BFK-Garnfäden gewickelt sind und in den Nischen/17) der Metallkausche (15) gemäß dem im Belastungsfall entstehenden Zugkegel geformt sind.