DE3028840C2

DE3028840C2 - Kupplungsträgerkonstruktion für abwerfbare Lasten unter Flugzeugen

Info

Publication number: DE3028840C2
Application number: DE3028840A
Authority: DE
Inventors: Pierre Paris Coutin; Jean Pierre La Varenne Mattei
Original assignee: R Alkan & Cie 94460 Valenton Fr
Current assignee: R Alkan & Cie 94460 Valenton Fr
Priority date: 1979-08-09
Filing date: 1980-07-30
Publication date: 1983-12-29
Also published as: IT1146187B; BR8004736A; GB2056029B; DE3028840A1; FR2463055B1; US4491292A; GB2056029A; JPS5628098A; IT8049440A0; FR2463055A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsträgerkonstruktion für abwerfbare Lasten unter Flugzeugen.

Ein Werkstoff auf der Grundlage beständiger Fasern in einer Ummantelung eines härtbaren Harzbindemittels, wie z.B. Epoxydharz, soll hier weiterhin als »Kompositwerkstoff« bezeichnet werden.

Es ist bekannt, daß Kompositwerkstoffe, die aus einer Ummantelung von Mineralfasern · bestehen, wie z. B. Glasfasern, Borfasern und insbesondere Kohlenstoffasern in einem Harzbindemittel, insbesondere Epoxydharz, eine mechanische Festigkeit und hohe Biegesteifigkeit aufweisen können, die es ermöglicht, Konstruktionen herzustellen, deren Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften sich mit denen von Metallkonstruktionen vergleichen lassen, obwohl, im Vergleich dazu, ihr Gewicht stark reduziert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile eines Kompositwerkstoffes bei einer Konstruktion für Träger, Pylone oder Einkuppelschienen für Lasten unter Flugzeugen nutzen zu können.

Diese Aufgabe ist bei einer Kupplungsträgerkonstruktion der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst worden, daß sie besteht aus einem Hohlträger mit mindestens einem sich über die gesamte Länge des Hohlträgers erstreckenden Teil aus Kompositwerkstoff auf der Grundlage von Mineralfasern in einem Bindemittel aus härtbarem Harz und aus mit dem Kompositwerkstoff verklebten Metallteilen, die Verbindungselemente einerseits zwischen Hohlträger und Flugzeug und andererseits zwischen Hohltriger und einer Abwurfvorrichtung für die Last darstellen.

Daraus ergibt sich, daß der Kräfteübergang zwischen der Last und dem Flugzeug über metallische Teileerfolgt, die durch Teile aus Kompositwerkstoff verstärkt sind, die ihrerseits für die Stärke des Zusammenbaus, seine Verwindungssteifigkeit und seine Biegesteifigkeit mit verantwortlich sind. Die schweren Metallteile können demzufolge geringer dimensioniert sein, mit dem Vorteil, daß dadurch das Gewicht der Kupplungsträgerkonstruktion geringer wird.

Nach einer Weiterbildung zeichnet sich die Kupp- !ungsträgerkonstruktior. dadurch aus, daß die dem Hohlträger zugeordneten Teile aus Kompositwerkstoff mit Bauteilen aus Kompositwerkstoff verklebt sind, die, ebenso wie die Metallteile, Verbindungselemente zwischen den dem Hohlträger zugeordneten Teilen und der Abwurfvorrichtung für die Last darstellen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Halterung der Lasten auf zwei verschiedene Arten sichergestellt wird, die Gewähr dafür bieten, daß auch im Fall eines Ausfalls einer dieser Arten die Beständigkeit gegenüber den aufgebrachten Kräften nach dem Ausfallsicherheitsprinzip, dem sogenannten »fail safe«, erhalten bleibt Die aus den Belastungen resultierenden Kräfte werden dann beispielsweise einerseits in die Metallteile und andererseits in die Teile aus Kompositwerkstoff weitergeleitet, und die verschiedenen Teile werden durch ordnungsgemäße Klebverbindungen miteinander zusammengebaut Die Teile dieser statisch unbestimmten Konstruktion werden berechnet in Abhängigkeit von verschiedenen Kräften, sowohl aerodynamischen als auch Trägheitskräften, denen die mitgeführte Last ausgesetzt ist

Der Körper des Hohhrägers weist vorteilhafterweise eine einfache Allgemeinform auf, beispielsweise die eines rechtwinkeligen Parallelepipedons mit Teilen aus Kompositwerkstoff, die mit den metallischen Teilen entlang den ebenen Flächen parallel zur Achse des Hohlträgers eine Klebverbindung haben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines parallelepipedischen Hohlträgers aus Kompositwerkstoff, dem metallische Teile zur Verbindung mit dem Flugzeug und mit der Lastmitnah.mevorrichtung aufgesetzt sind;

Fig.2 einen Querschnitt durch diesen aus zwei miteinander verklebten Teilen bestehenden Hohlträger;

Fig.3 einen Querschnitt eines entsprechenden Hohlträgers aus Kompositwerkstoff, der hier aus einem einzigen Teil in Form eines quadratischen oder rechteckigen Kastenprofils besteht;

Fig.4 eine perspektivische Ansicht eines metallischen Hohlträgers, der vervollständigt und verstärkt ist durch Teile aus Kompositwerkstoff;

F i g. 5 und 6 Detailschnitte, in denen schematisch die Beschaffenheit des verstärkenden Kompositwerkstoffs dargestellt ist, und zwar in Wabenform (F i g. 5) und als sinusförmig gewellte Bleche (F i g. 6), und

F i g. 7 in der Perspektive eine Mischkonstruktion, die

sich wiederum zusammensetzt aus metallischen Teilen und Teilen aus Kompositwerkstoff.

In Fig. 1 ist der Hohlträger 1 in Form eines parallelepipedischen Kastens aus Kompositwerkstoff dargestellt, beispielsweise aus einem mit Kohlenstoffasem bewehrten Epoxydharz. Dieser Hohlträger 1 ist eingefaßt durch das Metallteil 2 ?ur Verbindung mit dem Flugzeug. Das Metallteil 2 weist einen Konus 3 auf, der in seinen bekannten Einzelheiten nicht weiter beschrieben ist Die Abwurfvorrichtung (nicht dargestellt) wird aufgenommen durch metallische Hauben 4—5, die bügelartig über den Hohlträger 1 an beiden Seiten des Konus 3 geführt sind und Löcher 6 für ihren Zusammenbau mit der Abwurfvorrichtung aufweisen. Die Einfachheit der Form des Hohlträgers 1 aus Kompositwerkstoff ermöglicht eine leichte Herstellung, ' wobei die bandag'enförmigen Metallteile 2,4 und 5 sein Standvermögen verstärken, ohne dabei seine Festigkeit : nachteilig zu beeinflussen. Der Zusammenbau erfolgt A durch Kleben. Die Eigenschaften des Kompositwerk- U Stoffs, aus dem der Hohlträger 1 der dargestellten ν Konstruktion besteht, werden voll ausgenutzt beson- M ders was die Robustheit in bezug auf das Gewich; p§ angeht Die Einfachheit der Gestaltung ermöglicht ein P Optimieren der Abmessungen durch leichte Berechig nung.

'φ Der Hohlträger 1 aus Kompositwerkstoff in Form ??! eines parallelepipedischen Kastens kann zusammenge-■J setzt sein aus zwei U-profilförmigen Teilen 7 und 8 t| (F i g. 2), die miteinander verklebt sind, oder aus einem '$ einzigen Kastenteil (F i g. 3), das in seiner Konstruktion •■!ν einfacher ist, bei der Fertigung aber eine komplexere §: Werkzeugausrüstung verlangt

S? In F ig. 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel % dargestellt. Mit 11 ist ein hohles metallisches Längsteil r-> i j bezeichnet, das den bei diesem Ausführungsbeispiel mit Ii 13 bezeichneten Konus zur Verbindung mit dem i* Flugzeug trägt, sowie zwei Innenlippen 14 und 15 'Ί aufweist Diese ermöglichen den Zusammenbau mit if einer Metallhaube 16 zum Befestigen der Abwurfvor- ;! richtung über ::\n metallisches Verbindungslängsteil 17 ^]A aus I-Profil, dessen Mittelsteg in den zwischen den % Innenlippen 14—15 befindlichen Spalt eingreift, wobei Q die Flansche dieses Profils die Innenlippen 14—15 sowie */i die entsprechenden Lippen der Haube 16 bedecken. Ein ·»> fl im Profil U-förmiges Längsteil 18 aus Kompositwerk- ''Φ. stoff wird vom Konus 13 durchdrunger, und ein weiteres p. U-förmiges Längsteil 19 aus Kompositwerkstoff schmiegt sich der Metallhaube 16 an, während ein ' Längsteil 20 aus Kompositwerkstoff, welches Omega- "><> Profil aufweist, sich de*" Metallteil 11 anschmiegt. Seitenplatten 21 und 22 aus Kompositwerkstoff umschließen Versteifungen 23—24, die an die Schenkel des Omega-Profils geklebt sind, sowie mit den Schenkeln des U-förmigen Längsteils 19 verklebte 5"> Versteifungen 25—26, wobei diese Versteifungen 23—26 aus Platten bestehen, die, in Sandwichbauweise, wabenförmig nach Fig.5 oder sinusblechförmig nach Fig.6 aufgebaut sind, um bei geringem Gewicht eine besonders große Steifigkeit zu gewährleisten.

Die in Fig.4 dargestellte Konstruktion genügt in vollem Umfang dem Ausfallsicherheitsprinzip (»fail safe«), denn den Kräfteübergang zwischen einer mit Hilfe der Löcher 6 befestigbaren Abwurfvorrichtung und der Einrichtung zur Verbindung mit dem Flugzeug, dargestellt durch den Konus 13, erfolgt einerseits durch die metallische Verkettung in Form der Teile 16,17 und 11 und andererseits durch die Verkettung im Kompositwerkstoff (Fasern und Epoxydharz) durch die Teile 19, 20,18 sowie die Seitenplatten 21 und 22, wobei alle diese Teile miteinander verklebt sind.

F ig. 7 zeigt eine nach dem gleichen Prinzip aufgebaute Konstruktion, die aber vereinfacht ist durch Verringerung der Zahl der Teile für den Fall, daß die Mitnahme einer kleineren Last diese Vereinfachung zuläßt. Dabei ist ein dem Metallteil 11 (Fig.4) entsprechendes hohles metallisches Längsteil mit 31 bezeichnet das einen Konus 13 trägt :,-A unter einem U-förmigen Längsteil 32 aus Kompositw ;rkstoff angeordnet ist, durch das der Konus 13 hindurchgeht Ein weiteres U-Profiheil 33 aus Kompositwerkstoff bildet eine Haube zur Aufnahme der Abwurfvorrichtung. An die Innenflächen der Schenkel dieses Teils 33 sind metallische Teile 34 und 35 geklebt, die die Löcher 36 und 37 für die Befestigung der Abwurfvorrichtung sowie die Löcher 38 und 39 für den Zusammenbau mit dem Kompositwerkstoff aufweisen, aus dem das Teil 33 besteht. Seitenplatten 40 und 41, vergleichbar mit den Seitenplatten 21 und 22 in F i g. 4, stellen die Verbindung des Ganzen sicher.

Bei diesem Ausführungsbeispie! werden die aus der Belastung resultierenden Kräfte von einer Abwurfvorrichtung in Höhe der Befestigungslöcher 36 und 37 auf die Metallteile 34 und 35 und das U-Profilteil 33 aus Kompositwerkstoff und die Seitenplatten 40 und 41 übertragen. Der Zusammenbau dieser Teile v/ird gewährleistet einerseits durch die Klebverbindung und andererseits durch die Ausdehnung des Kompositwerkstoffs des Teils 33 in die Löcher 38 und 39 hinein, die zu diesem Zweck in den Metallteilen 34 und 35 vorgesehen sind. Der Kräfteverlauf kann somit stattfinden einerseits über die Seitenplatten 40 und 41 und das Längsteil 32 aus Kompositwerkstoff, das vom Konus 13 zum Befestigen am Flugzeug durchdrungen wird, und andererseits über das U-Profilteil 33 aus Kompositwerkstoff und das Metallteil 31 mit Klebverbindung.

In allen oben beschriebenen Fällen führt die Verminderung des N^etallvolumens, die sich aus dem Einbau von leichterem, aber dennoch sehr festem Kompositwerkstoff ergib.', zu einer erheblichen Gewichtsverminderung der Kupplungsträgerkonstruktion.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kupplungsträgerkonstruktion für abwerfbare Lasten unter Flugzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß sie besteht aus einem Hohlträger (1) mit mindestens einem sich über die gesamte Länge des Hohlträgers (1) erstreckenden Teil aus Kompositwerkstoff auf der Grundlage von Mineralfasern in einem Bindemittel aus härtbarem Harz und aus mit dem Kompositwerkstoff verklebten Metallteilen (2, 4, 5, 11, 16, 17, 31, 34, 35), die Verbindungselemente einerseits zwischen Hohlträger (1) und Flugzeug und andererseits zwischen Hohlträger (1) und einer Abwurfvorrichtung für die Last darstellen.

2. Kupplungsträgerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Hohlträger (1) zugeordneten Teile aus Kompositwerkstoff mit Bauteilen aus Kompositwerkstoff verklebt sind, die, ebenso wte die Metallteile (2,4,5,11,16,17,31,34, 35), Verbindungselemente zwischen den dem Hohlträger (1) zugeordneten Teilen und der Abwurfvorrichtung für die Last darstellen.

3. Kupplungsträgerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlträger (1) eine prismatische Form aufweist und daß die Metallteile (2, 4, 5, 11, 16, 17, 31, 34, 35) den Hohlträger (1) bügeiförmig umfassen.

4. Kupplungsträgerkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des Hohlträgers (1) vertikal verlaufende Seitenplatten (21,22,40,41) aus Kompositwerkstoff vorgesehen sind, auf deren Innenseiten Versteifungselemente (23, 24, 2Ti, 26) in Sandwichbauweise angeordnet sind. _J5

5. Kupplungsträgerkonstruktion nach Alispruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kompositwerkstoff der Seitenpiatten (40, 41) in Löcher (38, 39) in den Metallteilen (34,35) hineinerstreckt.

6. Kupplungsträgerkonstruktion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Metallteilen (2, 4, 5, 16, 34, 35) Löcher (6, 36, 37) für mehrere-Abwurfvorrichtungen angeordnet sind.