DE4312584C2 - Anbindung des Leitwerkträgers eines Hubschraubers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Anbindung des Leitwerkträgers an den heckseitigen Rumpfabschlußspant eines Hubschraubers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Leitwerkanbindungen vor allem von Großhubschraubern bestehen aus einer zwischen Abschlußspant und Leitwerkträger eingefügten, U-förmig nach unten geöffneten Anbindestruktur, die mit bis annähernd zum Kabinen­ boden reichenden Seitenwänden außenkonturbündig in den Rumpfabschluß­ spant übergeht und mit einer sich nach hinten stetig verringernden Quer­ schnittsbreite und -höhe ebenfalls außenkonturbündig an den Leitwerk-An­ schlußspant angeschlossen ist. Eine derartige Leitwerkanbindung, bei der die tragenden Seitenwände aus Steifigkeitsgründen bis in die Nähe der Abschluß­ spant-Unterkante reichen müssen, ist jedoch insbesondere für kleinere Hub­ schrauber mit Heckbeladbarkeit und geringer Kabinenbodenhöhe insofern von Nachteil, als hierdurch der für die Heckzugänglichkeit benötigte, seitliche Freiraum verlorengeht.

Bekannte Leitwerkanbindungen der eingangs genannten Art hingegen, wie sie vor allem bei kleineren Hubschraubern Verwendung finden und z. B. in der Zeitschrift "Soldat und Technik", Heft 8, 1985, Seiten 466/470 beschrieben sind, bestehen aus einem rohrförmigen, zwischen Rumpfabschlußspant und Leitwerkträger angeordneten, im Querschnitt im wesentlichen konstanten An­ bindeträger, welcher im Inneren von Verkleidungselementen angeordnet ist, die jeweils außenkonturbündig an die Spantaußenränder angefügt sind. Um die hohen Torsions-, Biege- und Querlasten vom rumpfseitigen Ende des An­ bindeträgers in die Rumpfstruktur einzuleiten, ist die den Triebwerksboden bildende Kabinen-Deckplatte im hinteren Teil des Kabinenraums nach unten gezogen und trägt einen differenziert versteiften, konisch erweiterten An­ schlußtunnel, an den der Anbindeträger im Bereich des Rumpfabschlußspants angeflanscht ist. Bei dieser Konstruktion geht der für die Turbinenbodenab­ senkung und den Anschlußtunnel benötigte Einbauraum als wertvolles Kabi­ nen-Nutzvolumen verloren.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Leitwerkanbindung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ohne Verringerung des nutzbaren Kabinenvolumens ein insbesondere für die Heckbeladbarkeit ausreichend großer Freiraum auf der Rückseite des Rumpfabschlußspants zwischen Fußbodenniveau und Leit­ werkanbindung geschaffen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekenn­ zeichnete Leitwerkanbindung gelöst.

Erfindungsgemäß wird aufgrund der torsionskastenförmigen, sich zum Rumpf­ abschlußspant hin zunehmend verbreiternden Gestaltung der Leitwerkanbin­ dung, deren tragende Wandabschnitte die Außenverkleidung bilden, in Verbin­ dung mit der unmittelbaren Lasteinleitung der Leitwerkskräfte in die äußere Rumpfstruktur die konstruktive Steifigkeit der Anbindestruktur wesentlich er­ höht und eine stark vergleichmäßigte, von Belastungsspitzen freie Auslastung der tragenden Wandabschnitte erzielt, so daß für die Leitwerkanbindung keine tragenden, das Kabinenvolumen mindernden Strukturelemente im Rumpfinne­ ren benötigt werden und sich dennoch ein sehr großer Freiraum und damit eine gute seitliche Heckzugänglichkeit zwischen der Unterkante der Leitwerkanbin­ dung und dem Fußbodenniveau ergibt und sich selbst bei kleineren Hubschrau­ bern mit geringer Fußbodenhöhe problemlos eine Heckbeladbarkeit mit seit­ lich weit hochgezogenen Heckladeklappen realisieren läßt, und zusätzlich wird der Innenraum der Anbindestruktur zur Vergrößerung des verfügbaren Lade­ volumens ausgenutzt.

Eine wesentliche konstruktive Verbesserung der erfindungsgemäßen Leitwerksanbindung wird gemäß Anspruch 2 vorzugsweise dadurch er­ reicht, daß die Anbindestruktur in der Weise integral mit dem Rumpf verbunden ist, daß die Rumpfdeckplatte über den Rumpfabschlußspant hinaus einstückig eben verlängert ist und mit ihrem verlängerten Plattenteil den oberen Wandabschnitt der torsionskastenförmigen An­ bindestruktur bildet.

Im Hinblick auf eine weitere Erhöhung der konstruktiven Steifigkeit, insbesondere hinsichtlich der wirksamen Quer- und Schubkraftbean­ spruchungen, sind die seitlichen Wandabschnitte der Anbindestruktur gemäß Anspruch 3 zweckmäßigerweise als räumlich gekrümmte Schalen­ teile ausgebildet, die das aerodynamische Seitenprofil der Anbinde­ struktur bilden, so daß gleichzeitig auch die Notwendigkeit, an den seitlichen Wandabschnitten aus aerodynamischen Gründen zusätzliche Verkleidungselemente anzubringen, entfällt. Gleichfalls aus Steifig­ keits- und Festigkeitsgründen sind die seitlichen Wandabschnitte der Anbindestruktur gemäß Anspruch 4 an ihren Längsrändern vorzugsweise jeweils mit Verstärkungsgurten versehen und die Anbindestruktur be­ sitzt gemäß Anspruch 5 zweckmäßigerweise einen vom Anschlußspant des Leitwerkträgers aus zumindest bis zur Mitte der Anbindestruktur vollständig geschlossenen Hohlträgerquerschnitt.

Wie bereits erwähnt, verfügt die erfindungsgemäße Anbindestruktur trotz einer hochgradigen Lastfestigkeit und -steifigkeit über eine sehr niedrige Bauhöhe, die gemäß Anspruch 6 vorzugsweise nur etwa ein Drittel der Spanthöhe des Rumpfabschlußspantes beträgt.

Der Innenraum der Anbindestruktur, der zur Unterbringung von Ausrü­ stungsgegenständen oder zur Aufnahme von Gepäckstücken oder dgl. genutzt wird, ist entweder über eine Öffnung im Rumpfabschlußspant, vorzugsweise aber gemäß Anspruch 7 über eine auf der Unterseite der Anbindestruktur angeordnete, verschließbare Lade- oder Wartungsöff­ nung zugänglich, die am rumpfseitigen Endabschnitt der Anbindestruk­ tur ausgebildet ist, also an einer Stelle wo der Hohlträger seine größte Querschnittsbreite und daher eine für die Ladeöffnung im ansonsten geschlossenen Querschnittsprofil ausreichende Festigkeits­ reserve besitzt. Um dabei unerwünschte Spannungskonzentrationen im Bereich der Ladeöffnung zu vermeiden, sind die tragenden Seitenwand­ abschnitte der Anbindestruktur gemäß Anspruch 8 an der Ladeöffnung vorzugsweise mit nach innen gezogenen, unteren Randabschnitten ver­ sehen und aus dem gleichen Grund ist in der Anbindestruktur gemäß Anspruch 9 im Bereich des an den geschlossenen Hohlträgerquerschnitt angrenzenden Randes der Ladeöffnung ein Zwischenspant eingesetzt, was sich vor allem bei Anbindestrukturen mit großen baulichen Abmes­ sungen und dementsprechend groß bemessener Ladeöffnung empfiehlt. Unter dem Gesichtspunkt der Heckbeladbarkeit können schließlich, wie nach Anspruch 10 bevorzugt, in dem heckseitig des Rumpfabschlußspan­ tes von tragenden Strukturelementen freigehaltenen Zwischenraum zwi­ schen Anbindestruktur und Fußbodenniveau entsprechend großflächige und seitlich weit nach oben gezogene Heckladeklappen angeordnet sein.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematischer Darstellung

Fig. 1 die Seitenansicht eines Hubschraubers mit Heckbelad­ barkeit und einer zwischen Rumpfabschlußspant und Leitwerkträger angeordneten Anbindestruktur;

Fig. 2 die Aufsicht des Hubschraubers gemäß Fig. 1, der kla­ reren Darstellung halber jedoch ohne Rumpfdeckplatte, und

Fig. 3 eine perspektivische, teilweise gebrochene Darstel­ lung der Anbindestruktur und der angrenzenden Rumpfab­ schnitte, jedoch ohne Heckladeklappen und mit dem Tur­ binendeck im nicht integrierten Zustand.

Bei dem in den Figuren gezeigten, vom Heck aus beladbaren Hubschrauber ist der Leitwerkträger 2 am Rumpfheck über eine Anbindestruktur 4 kraftübertragend befestigt, die aus einem zwischen dem Anschlußspant 6 des Leitwerkträgers 2 und dem Rumpfabschlußspant 8 angeordneten, als im Querschnitt geschlossener Torsionskasten ausgebildeten Hohl­ träger besteht, der am hinteren Ende mit einer dem Anschlußspant 6 entsprechenden Querschnittskonfiguration außenkonturbündig an dem Leitwerkträger 2 angeschlossen ist und unter kontinuierlicher Quer­ schnittsverbreiterung, aber mit einer im wesentlichen gleichblei­ benden, der Spanthöhe des Anschlußspantes 6 entsprechenden Quer­ schnittshöhe ebenfalls außenkonturbündig am Abschlußspant 8 in den Rumpfkörper übergeht.

Als tragende Strukturelemente enthält der Hohlträger 4 seitliche Wandabschnitte 10, die als räumlich gekrümmte Schalenteile ausgebil­ det und als einstückige Verlängerungen der Rumpfseitenwangen 12 un­ mittelbar kraftübertragend an die Rumpfaußenhaut im Bereich des Ab­ schlußspantes 8 angebunden sind. An ihren unteren, nach innen ge­ zogenen Längsrändern sind die seitlichen Wandabschnitte 10 durch Längsgurte 14 verstärkt, die sich vom Anschlußspant 6 aus über die gesamte Länge der Anbindestruktur der Querschnittsverbreiterung des Hohlträgers 4 entsprechend V-förmig zum Rumpfabschlußspant 8 er­ strecken. Der obere Wandabschnitt 16 der Hohlträgerstruktur 4 be­ steht aus einem über den Rumpfabschlußspant 8 verlängerten, in Rich­ tung des Leitwerkträgers 2 konvergenten, zwischen die oberen, nach innen gezogenen Randabschnitte der Seitenwände 10 eingefügten Plat­ tenteil einer ebenen, in die tragende Rumpfstruktur einbezogenen Deckplatte 18, die den Kabinenraum nach oben begrenzt und die An­ triebsaggregate für den Haupt- und den Heckrotor des Hubschraubers trägt. Auf der Unterseite ist die Hohlträgerstruktur 4 durch einen zwischen den Längsgurten 14 verlaufenden, an die unteren Längsränder der seitlichen Wandabschnitte 10 angebundenen Wandteil 20 verschlos­ sen.

Der von den tragenden Strukturelementen 10, 16 und 20 umgrenzte Innenraum der Anbindestruktur 4 wird zur Unterbringung von Aus­ rüstungsteilen und/oder als Gepäckladeraum genutzt und ist zu diesem Zweck entweder vom Kabinenraum aus über eine zwischen der Querstrebe 22 des Rumpfabschlußspantes 8 und dem unteren Wandteil 20 freigehal­ tene Öffnung 24 und/oder über eine Wartungs- bzw. Ladeluke 26 zu­ gänglich, die, angrenzend an den Rumpfabschlußspant 87 am unteren Wandteil 20 im vorderen Drittel der Hohlträgerstruktur 4 vorgesehen und durch einen - nicht gezeigten - Wartungsdeckel verschließbar ist. Aus Versteifungsgründen kann die Hohlträgerstruktur 4 im Be­ reich des leitwerkträgerseitigen, an den geschlossenen Hohlträger- Querschnitt angrenzenden Randes 28 der Ladeluke 26 einen - in Fig. 3 gestrichelt dargestellten - Zwischenspant 30 enthalten.

Die Querschnittshöhe der Hohlträgerstruktur 4 beträgt am Rumpfab­ schlußspant 8 etwa ein Drittel der Spanthöhe, so daß ein großer Freiraum oberhalb des Fußbodenniveaus 32 vorhanden ist, der von tra­ genden Strukturelementen freigehalten ist und einen unbehinderten Zugang zur Heckladeöffnung ermöglicht. Die zum Verschluß der Heck­ ladeöffnung vorgesehenen Heckladeklappen 34 (Fig. 1) sind an ihren seitlich bis zur Höhe der Hohlträgerstruktur 4 hochgezogenen Längs­ rändern außenkonturbündig an den Wandabschnitten 10 der Hohlträger­ struktur 4 ausschwenkbar angelenkt oder zwecks Freigabe der Heckla­ deöffnung auf andere Weise, etwa längsverschieblich, befestigt.

Aufgrund der beschriebenen Gestaltung als torsionskastenförmige, zu­ mindest im hinteren Teil verringerter Querschnittsbreite über zwei Drittel ihrer Länge im Querschnitt geschlossene Hohlträgerstruktur, deren tragende Wandabschnitte 10, 14, 16 und 20 miteinander und mit dem Leitwerkträger 2 einerseits und der Rumpfstruktur im Bereich des Rumpfabschlußspantes 8 andererseits integral und außenkonturbündig verbunden sind, besitzt die Anbindestruktur 4 eine bezüglich der zu übertragenden Torsions-, Biege- und Querkräfte hohe konstruktive Steifigkeit bei zugleich sehr niedriger Bauhöhe derart, daß sich die aus der Leitwerksanbindung resultierenden Lasten gleichförmig und weitgehend spannungsspitzenfrei auf die Anbindestruktur 4 ver­ teilen und von dieser auf die Rumpfstruktur übertragen werden und ein insbesondere für die Heckbeladbarkeit ausreichend großer, von tragenden Strukturelementen unbehinderter Freiraum oberhalb des Fußbodenniveaus heckseitig des Rumpfabschlußspantes geschaffen wird, ohne daß der Kabinenraum aus Gründen der Leitwerksanbindung ver­ kleinert werden muß.

Claims (10)

1. Anbindung des Leitwerkträgers an den heckseitigen Rumpfabschluß­ spant eines Hubschraubers, mit einem den Rumpfabschlußspant und einen gegenüber diesem in der Querschnittshöhe und -breite ver­ kleinerten, rumpfseitigen Anschlußspant des Leitwerkträgers mit­ einander verbindenden Hohlträger sowie mit einer jeweils zu den Spantaußenrändern bündigen Außenkontur und einer vom Anschluß- zum Abschlußspant gleichbleibenden Querschnittshöhe, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlträger (4) die Außenkontur bildend torsionskastenförmig gestaltet und mit einem vom leitwerkträgerseitigen, im Quer­ schnitt geschlossenen Hohlträger-Endabschnitt zunehmend auf die Breite des Rumpfabschlußspantes erweiterten, beladbaren Innenraum versehen ist, und daß die tragenden Hohlträgerabschnitte (10, 14, 15) im Bereich des Rumpfabschlußspantes unmittelbar krafteinlei­ tend an die äußere Rumpfstruktur (12, 18) angebunden sind.

2. Anbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Wandabschnitt (16) des Hohlträgers (4) aus einem als ebene Verlängerung des Rumpfdecks (18) ausgebildeten Platten­ teil besteht.

3. Anbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Wandabschnitte (10) des Hohlträgers (4) als räumlich gekrümmte Schalenteile ausgebildet sind.

4. Anbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Wandabschnitte (10) des Hohlträgers (4) an ihren Längsrändern jeweils mit Verstärkungsgurten (14) versehen sind.

5. Anbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlträger (4) vom Anschlußspant (6) bis mindestens zur Hohlträgermitte einen geschlossenen Querschnitt besitzt.

6. Anbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die seitlichen Wandabschnitte (10) des Hohlträgers (4) über etwa ein Drittel der Spanthöhe des Rumpfabschlußspantes (8) erstrecken.

7. Anbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der rumpfseitige Endabschnitt des Hohlträgers (4) auf der Un­ terseite (20) mit einer Ladeöffnung (26) versehen ist.

8. Anbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Wandabschnitte (10) des Hohlträgers (4) am unte­ ren Rand im Bereich der Ladeöffnung (26) nach innen gezogen sind.

9. Anbindung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlträger (4) im Bereich des an den geschlossenen Hohlträ­ gerquerschnitt angrenzenden Randes (28) der Ladeöffnung (26) mit einem Zwischenspant (30) versehen ist.

10. Anbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Rand der seitlichen Wandabschnitte (10) des Hohl­ trägers (4) die Heckladeklappen (34) des Hubschraubers beweg­ lich befestigt sind.