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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Flügelkonstruktion in
einem Flugzeug und ein Befestigungselement und einen Flügelspant
zur Befestigung von Stringern an einem Flügelrahmen des Flugzeugs.
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1 zeigt
einen typischen Aufbau eines Flugzeugflügels im Querschnitt. Der Flügel weist
eine obere Verkleidung 1, welche die obere Oberfläche des
Flügels
bildet, und eine unter Verkleidung 2 auf, welche die untere
Oberfläche
des Flügels
bildet. Zwischen den Verkleidungsplatten ist eine Stützkonstruktion
angeordnet, die bezüglich
der Längsrichtung
E des Flügels
quer verlaufende Flügelspanten bzw.
Flügelrippen 3 aufweist.
Die Flügelspanten
sind in einem vorbestimmten Abstand voneinander entfernt angeordnet.
Der Flügelspant
besteht üblicherweise
aus einem Plattenmaterial und weist einen im Wesentlichen C-förmigen Querschnitt
mit einer vertikalen Platte und horizontalen Platten an dem oberen und
an dem unteren Ende der vertikalen Platte auf. Die Vorderkante des
Flügels
weist ferner einen Vorderholm 4 und die Hinterkante entsprechend
einen Hinterholm 5 auf. Mehrere, an dem Flügelspant
befestigte, parallele Stringer 6 sind sowohl an der oberen
Oberfläche
als auch an der unteren Oberfläche des
Flügels
in Längsrichtung
des Flügels
angeordnet. Gewöhnlich ähnelt der
Querschnitt des Stringers im Wesentlichen dem Buchstaben L oder
T. Der vertikale Abschnitt des Stringers ist in Vertiefungen 3a, die
an dem oberen und an dem unteren Abschnitt des Flügelspants
gebildet sind, angeordnet. Die Abdeckungen des Flügels sind
ferner, wie in 2 gezeigt, an der horizontalen
Außenoberfläche der
Stringer befestigt. Da schwere Lasten auf den Flügelspant wirken, wird die Konstruktion
des Spants gewöhnlich versteift,
indem vertikale Stützen 7 an
der Seite des Flügelspants
angeordnet werden.
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Der
Flügelrahmen
besteht derzeit immer noch hauptsächlich aus einer zur Flugzeugfertigung geeigneten
Aluminiumlegierung oder aus einer anderen leichten Legierung. Ferner
werden die verschiedenen Komponenten des Flügelrahmens mit Hilfe einzelner
Befestigungsabschnitte aus Metall aneinander befestigt. 3 zeigt
ein Beispiel eines solchen Befestigungsabschnitts 8. Die
Befestigungsabschnitte werden an den Flügelspant genietet, und anschließend wird
der Stringer an den Befestigungsabschnitt genietet. Wenn der Befestigungsabschnitt
aus irgendeinem Grund nicht exakt an der richtigen Stelle sitzt,
wird eine erforderliche Anzahl an Passscheiben zwischen dem Befestigungsabschnitt
und dem Stringer angeordnet, um die Maßabweichungen zu kompensieren.
Da jede Verbindung gewöhnlich
zwei oder mehr als zwei Befestigungsabschnitte aufweist, von denen
jeder einzeln an den Flügelspant
und entsprechend an den Stringer genietet wird, ist die Montage bzw.
der Zusammenbau des Flügelrahmens
aufwendig. Die Anzahl der erforderlichen Komponenten ist ebenso
hoch, wodurch sich naturgemäß auch das Gewicht
der Konstruktion erhöht.
Die Fertigung derzeitiger Flügelkonstruktionen
ist zeitaufwendig und kostspielig.
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Die
Flugzeugindustrie zielt darauf ab, fortlaufend leichtere und gleichzeitig
langlebigere Konstruktionen zu entwickeln. Folglich ersetzen die
Verbundkonstruktionen schrittweise die Verwendung von Aluminium
und entsprechenden Metallen als das Metall zur Fertigung von Flügelrahmen.
Es sind Test mit dem Ziel vorgenommen worden, Flügelspanten aus karbonfaserverstärktem Kunststoff zu
fertigen. Hierbei ist das Problem aufgetreten, dass die Maßgenauigkeit,
die bei der herkömmlichen
Fertigung unter Verwendung von Metall erzielt wird, bei der Verbundfertigung
nicht immer erzielt wird. Der Aushärtungszyklus des Verbundmaterials
verursacht Deformationen, die für
die herzustellenden Komponenten schwer zu handhaben sind, während die
metallischen Komponenten mit genauen Abmessungen gefertigt werden
können.
Die durch die Verbundmaterialdeformationen verursachten Maßabweichungen führen bei
der Montage bzw. dem Zusammenbau der Flügelrahmen zu einer Vielzahl
von Problemen. Die Komponenten müssen
mit Hilfe von Befestigungsabschnitten befestigt werden, die aufgrund
der Maßabweichung
nicht in Position angeordnet werden könne, bis sich der Flügel in einer
Montagestufe befindet, was die Montage sehr schwierig und langsam
macht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes
System zur Befestigung von Stringern in einem Flügelrahmen an einem Flügelspant
bereitzustellen.
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Die
Erfindung betrifft eine Flugzeugflügelkonstruktion, die eine obere
Verkleidung, welche die obere Oberfläche des Flügels bildet, und eine unter Verkleidung,
welche die untere Oberfläche
des Flügels
bildet, und einen Flügelrahmen
zwischen den Verkleidungen aufweist,
wobei der Flügelrahmen
wenigstens einen quer verlaufenden Flügelspant und wenigstens einen
längs verlaufenden
oberen Stringer, an welchem die obere Verkleidung befestigt ist,
und entsprechend wenigstens einen unteren Stringer, an welchem die
untere Verkleidung befes tigt ist, und ferner einen Vorderholm, welcher
die Vorderkante des an dem Flügelspant
befestigten Flügelrahmens
bildet, und entsprechend einen Hinterholm aufweist, welcher die
Hinterkante des Flügelrahmens
bildet,
wobei der Stringerspant ein länglicher Abschnitt mit einer
ersten vertikalen Seitenoberfläche
und entsprechend einer zweiten vertikalen Seitenoberfläche ist, wobei
wenigstens ein längliches
Befestigungselement, das sich von dem oberen Teil der Seitenoberfläche zu dem
unteren Teil der Seitenoberfläche
erstreckt, an wenigstens einer Seitenoberfläche des Flügelspants angeordnet ist,
das
Befestigungselement einen im Wesentlichen plattenförmigen flexiblen
Abschnitt aufweist, dessen erste Längskante derart befestigt ist,
dass sie zu der Seitenoberfläche
des Flügelspants
unbeweglich ist, und dessen zweite Längskante einen Versteifungsabschnitt
aufweist,
der flexible Abschnitt in dem Befestigungselement derart
gebildet ist, dass er in der Längsrichtung
des Flügelspants
biegbar ist, wodurch es der flexible Abschnitt ermöglicht,
den Versteifungsabschnitt einen vorbestimmten Abstand in der Längsrichtung
des Flügelspants
zu bewegen,
das erste und das zweite Ende des Versteifungsabschnitts
in dem Befestigungselement Befestigungsabschnitte aufweisen, über welche
das Befestigungselement an der oberen Oberflächenseite des Flügels an
dem Stringer und entsprechend an der unteren Oberflächenseite
des Flügels
an dem Stringer befestigt wird, und
der Versteifungsabschnitt
in dem Befestigungselement angeordnet ist, um vertikale Lasten zwischen den
Stringern zu tragen.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Befestigungselement, das dafür vorgesehen
ist, die Komponenten im Flugzeugflügelrahmen aneinander zu befestigen, wobei
der Flügelrahmen
wenigstens einen quer verlaufenden länglichen Flügelspant und wenigstens einen
längs verlaufenden
Stringer oberhalb des Flügelspants
und entsprechend wenigstens einen Stringer unterhalb des Flügelspants
aufweist, und
das Befestigungselement ein längliches Teil ist, das auf
der vertikalen Seitenoberfläche
des Flügelspants angeordnet
werden kann,
das Befestigungselement einen im Wesentlichen plattenförmigen flexiblen
Abschnitt mit einer ersten Längskante
und einer zweiten Längskante
aufweist, wobei die erste Längskante
des flexiblen Abschnitts auf der vertikalen Seitenoberfläche des
Flügelspants angeordnet
werden kann,
die zweite Längskante
des flexiblen Abschnitts in dem Befestigungselement eine Versteifung
aufweist, und ein erster Befestigungsabschnitt an dem ersten Ende
der Versteifung und entsprechend ein zweiten Befestigungsabschnitt
an dem zweiten Ende der Versteifung gebildet ist, so dass der Stringer
der oberen Oberfläche
und entsprechend der Stringer der unteren Oberfläche des Flügels befestigt werden können,
die
Konstruktion der Versteifung in dem Befestigungselement steif ist
und vertikale Lasten tragen kann, und
der flexible Abschnitt
in dem Befestigungselement derart gebildet ist, dass er in der Querrichtung
des Befestigungselements biegbar ist, so dass sich der Versteifungsabschnitt
durch ein Biegen des flexiblen Abschnitts in der Längsrichtung
des Flügelspants
bewegen kann.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Flügelspant, der ein Teil des
Flugzeugflügelrahmens
ist, wobei der Flügelspant
ein längliches
Teil aus faserverstärktem
Kunststoff ist, das dafür
vorgesehen ist, in der Querrichtung des Flügels angeordnet zu werden,
und die längs
verlaufenden Stringer an der oberen und an der unteren Oberflächenseite
des Flügels dafür vorgesehen
sind, an dem Flügelspant
befestigt zu werden,
der Flügelspant
eine erste vertikale Seitenoberfläche und eine zweite vertikale
Seitenoberfläche
aufweist, wobei wenigstens eine Seitenoberfläche des Flügelspants wenigstens ein längliches
Befestigungselement aufweist, das bezüglich der Längsachse des Flügelspants
quer verläuft
und von der Seitenoberfläche
hervorragt, um den Stringer an der oberen Oberfläche des Flügels und den Stringer an der
unteren Oberfläche
des Flügels
mit dem Flügelspant
zu verbinden,
das Befestigungselement einen Versteifungsabschnitt
aufweist, dessen erstes Ende einen ersten Befestigungsabschnitt
und dessen zweites Ende einen zweiten Befestigungsabschnitt aufweist,
um die Stringer des Flügels
zu befestigen, und die Versteifung in dem Befestigungselement gebildet
ist, um die vertikalen Lasten zwischen den Stringern zu tragen,
ein
im Wesentlichen plattenförmiger
flexibler Abschnitt, der gebildet ist, um sich in der Querrichtung des
Befestigungselements zu biegen, zwischen dem Versteifungsabschnitt
und dem Flügelspant
angeordnet ist, so dass sich der Versteifungsabschnitt durch ein
Biegen des flexiblen Abschnitts in der Längsrichtung des Flügelspants
bewegen kann,
das Befestigungselement aus faserverstärktem Kunststoff
besteht und derart in die Konstruktion bzw. Struktur des Flügelspants
integriert ist, dass wenigstens ein Teil der Verstärkungsfasern
und der Kunststoffmatrix in dem Befestigungselement und in dem Flügelspant
Teil beider ist, so dass das Befestigungselement ein festes Bauteil
des Flügelspants
darstellt.
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Die
grundlegende Idee der Erfindung besteht darin, dass ein oder mehrere
Befestigungselemente, die von der Seitenoberfläche des Flügelspants hervorragen und sich
von dem oberen Teil des Flügelspants
zu dem unteren Teil des Flügelspants
erstrecken, an wenigstens einer Seitenoberfläche des Flügelspants angeordnet sind.
An den äußeren Enden der
Befestigungselemente sind Befestigungsabschnitte gebildet, um die
Stringer des Flügels
zu befestigen, wobei das Befestigungselement folglich zugleich an
sowohl der oberen Oberfläche
als auch an der unteren Oberfläche
des Flügels
als das Befestigungselement des Stringers dient.
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Das
Befestigungselement weist einen im Wesentlichen plattenförmigen flexiblen
Abschnitt auf, der bezüglich
der vertikalen Seite des Flügelspants quer
verläuft.
Die erste Längskante
des flexiblen Abschnitts ist derart befestigt, dass sie zu der Seitenoberfläche des
Flügelspants
unbeweglich ist. Der flexible Abschnitt ist ferner derart dimensioniert
und geformt, dass er, wenn dies erforderlich ist, bezüglich seiner
planaren Oberfläche
in Querrichtung, d.h. in der Längsrichtung
des Flügelspants
gebogen werden kann. Die zweite Längskante des flexiblen Abschnitts weist
wiederum einen versteiften Abschnitt auf, der ein Pressen und Biegen
aushält,
so dass der Versteifungsabschnitt die Lasten in der vertikalen Richtung des
Flügels
tragen kann. Befestigungsabschnitte sind an beiden Längsenden
des versteiften Abschnitts zur Befestigung der Stringer des Flügels gebildet.
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Die
Erfindung weist dahingehend den Vorteil auf, dass zwei Stringer,
einer an der oberen Seite des Flügels
und der andere an der unteren Seite des Flügels, mit Hilfe eines einzigen
Befestigungselements befestigt werden können. Die Montage des Flügelrahmens
kann verglichen mit den herkömmlichen
Lösungen
schneller erfolgen, da die Anzahl der zu verbindenden Komponenten
und die Anzahl an vorzunehmenden Verbindungen geringer ist. Die
Konstruktion ist ferner unkomplizierter und leichter. Da der flexible
Abschnitt in dem Befestigungselement die Maßabweichungen, die möglicherweise
während
der Fertigung und der Montage der Komponenten entstehen, kompensiert,
können
die Befestigungselemente ferner vor der eigentlichen Montage an
dem Flügelspant
befestigt werden. In solch einem Fall ist die Montage des Flügelrahmens
einfacher und schneller als im Stand der Technik. Für die Montage
werden keine einzelnen Passscheiben mehr benötigt. Ein weiterer Faktor,
welcher die Konstruktion vereinfacht und leichter macht, besteht
darin, dass vertikale Versteifungen nicht länger an den Flügelspanten
befestigt werden müssen,
da der Versteifungsabschnitt in dem Befestigungselement die vertikalen
Lasten trägt. Der
an der Seite des Flügelspants
befestigte flexible Abschnitt versteift den Flügelspant in vertikaler Richtung.
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Die
grundlegende Idee einer bevorzugten Ausführungsform besteht darin, dass
die an den versteiften Enden gebildeten Befestigungsabschnitte derart
gebildet sind, dass sie in der Querrichtung des Befestigungselements
biegen können.
Die Befestigungsabschnitte können
sich beide getrennt voneinander biegen, wodurch die mögliche beiderseitige Abweichung
der Position der Stringer, die oberhalb und unterhalb des Flügelspants
in der Längsrichtung des
Flügelspants
angeordnet sind, kompensiert werden kann, ohne dass ein nachteiliges
Drehmoment in der Struktur des Befestigungselements erzeugt wird.
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Die
grundlegende Idee einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, dass der versteifte Abschnitt plattenförmig ausgebildet ist, und dass
er zu der freien Längskante
des flexiblen Abschnitts quer verläuft. Folglich ähnelt der Querschnitt
des Befestigungselements im Wesentlichen dem Buchstaben T oder L.
Solch ein Befestigungselement ist einfach zu fertigen und leicht.
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Die
grundlegende Idee einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, dass der flexible Abschnitt wenigstens eine Durchgangsöffnung aufweist.
Solche Öffnungen
können auf
einfache Weise die Steifigkeit des flexiblen Abschnitts beeinflussen.
Die Öffnungen
verringern ebenso das Gewicht der Konstruktion. Gemäß einer Anwendung
weist der flexible Abschnitt eine längliche Öffnung auf.
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Eine
grundlegende Idee einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, dass der Flügelspant
aus faserverstärktem
Kunststoff besteht, und dass die Befestigungselemente in die Flügelspantkonstruktion
integriert sind. Der Flügelspant
und die Befestigungselemente bilden eine integrale Einheit, wobei
die Anzahl der einzelnen Teile, die zu der Flügelkonstruktion gehören, und
die Anzahl an Verbindungen, die während der Montage vorgenommen
werden muss, verringert sind. Ferner hält die integrale Konstruktion
Belastungen besser stand und kann leichter ausgebildet werden. Gemäß einer Realisierung
ist das Befestigungselement ein vorgefertigtes Teil, das als Einsatz
bekannt ist, der bei der Fertigung des Flügelspants an der Struktur der
Seitenoberfläche
des Flügelspants
angeordnet werden kann. Der Einsatz kann beispielsweise an die Seite des
Flügelspants
laminiert oder geklebt werden. Gemäß noch einer Realisierung besteht
das Befestigungselement ebenso aus faserverstärktem Kunststoff und wird in
derselben Form und während
derselben Fertigungsstufe wie der Rest der Flügelspantkonstruktion gefertigt.
In diesem Fall bestehen der Flügelspant
und die Befestigungselemente wenigstens teilweise aus gemeinsamen
Verstärkungsfasern und
einer gemeinsamen Kunststoffmatrix. Ferner wird die Anzahl der Fertigungsstufen
verringert und die Fertigung somit beschleunigt. Bei einer integrierten
Konstruktion wird das Befestigungselement ohne einen Unterbrechungsabschnitt
an dem Flügelspant befestigt,
was hinsichtlich der Festigkeit der Konstruktion von Vorteil ist.
Einige Vorteile einer Verbundstruktur gegenüber Aluminium bestehen beispielsweise
darin, dass eine Verbundstruktur eine bessere Steifigkeit und ein
besseres Gewichtsverhältnis
aufweist sowie in der Tatsache, dass die Verbundmaterialeigenschaften
auf verschiedene Weisen kontrolliert werden können, indem die Verstärkungsfasern
und die Kunststoffmatrix geeignet gewählt und die Verstärkungsfasern
ferner geführt
werden.
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In
dieser Anmeldung bezieht sich ein Flugzeug auf verschiedene Flugzeuge,
Luftschiffe, Satelliten und andere mögliche Flugobjekte.
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Ein
Flügel
bezieht sich hierbei nicht nur auf die für den Auftrieb eines Flugzeugs
vorgesehenen Flügeln,
sondern ebenso auf Steueroberflächen,
die zur Steuerung und Handhabung von Flugzeugen verwendet werden,
wie beispielsweise Höhen-
und Seitenruder von Flugzeugen, in den Rahmenkonstruktionen, auf
welche die Erfindung dieser Anmeldung angewandt werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
detaillierter beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
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1 in
einer perspektivisch und teilweise im Querschnitt eine herkömmliche
Konstruktion eines Flugzeugflügels;
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2 die
in der 1 gezeigte Flügelkonstruktion
aus der Längsrichtung
E;
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3 eine
herkömmliche
Anordnung, in der ein Stringer des Flügels mit Hilfe eines einzelnen
Befestigungsabschnitts an einem Flugzeugspant befestigt ist;
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4 eine
schematische und perspektivische Ansicht einer Konstruktion der
Erfindung;
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5 eine
schematische und Querschnittsansicht eines zweiten Befestigungselements
der Erfindung aus deren Längsrichtung
C betrachtet;
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6 eine
schematische und Querschnittsansicht eines dritten Befestigungselements
der Erfindung aus deren Längsrichtung
C betrachtet;
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7 schematisch
einen Teil der Flügelkonstruktion
aus der Längsrichtung
B des Flügelspants betrachtet;
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8 eine
schematische und Querschnittsansicht eines vierten Befestigungselements
der Erfindung aus deren Längsrichtung
C betrachtet;
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9 schematisch
einen Teils des Flügels der
Erfindung aus der Längsrichtung
E des Flügel
betrachtet.
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In
den Figuren, die zur Veranschaulichung deutlich vereinfacht wurden,
sind einheitliche Bezugszeichen vergeben worden.
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Hinsichtlich
der 1 bis 3 wird Bezug auf den Teil genommen,
welcher den Stand der Technik in dieser Anmeldung beschreibt, bei
welchem die in den Figuren gezeigten Flügelkonstruktionen erläutert werden.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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4 zeigt
eine Realisierung eines Befestigungselements gemäß der Erfindung. Das Befestigungselement 9 ist
ein längliches
Teil, dessen Länge wenigstens
fast der Höhe
einer vertikalen Seite 10 eines Flügelspants 3 entspricht,
so dass sich das Befestigungselement zu Aussparungen erstreckt,
die an eine oberen Platte 11 und entsprechend an einer
unteren Platte 12 des im wesentlichen C-förmigen Flügelspants
gebildet sind. Es sollte erwähnt
werden, dass der Querschnitt des Flügelspants ferner eine von dem
Buchstaben C verschiedene Form aufweisen kann. Das in der 4 gezeigte
Befestigungselement 9 ist ein Teil, das in einer getrennten
Stufe erzeugt wird und beispielsweise aus einer Aluminiumplatte oder
faserverstärktem
Kunststoff bestehen kann. Die Konstruktion des Befestigungselements 9 weist
ein Flanschteil 14 parallel zu der Seitenoberfläche 10 des
Flügelspants
auf, wobei das Befestigungselement über das Flanschteil an dem
Flügelspant
befestigt ist. Geeignete Befestigungselemente 13, wie beispielsweise
Nieten, Schrauben oder Klebstoff, können zur Befestigung verwendet
werden. Das Flanschteil kann ja nach Bedarf der jeweiligen Befestigung
dimensioniert und geformt werden. Ein flexibler Abschnitt 15 ist
quer zu dem Flanschteil angeordnet. Der flexible Abschnitt weist
eine im Wesentlichen plattenförmige
Konstruktion auf, die sich einen vorbestimmten Abstand nach Außerhalb
der Seitenoberfläche 10 des
Flügelspants
erstreckt. Der flexible Abschnitt weist ferner einen Versteifungsabschnitt 16 an
der freien Längskante
auf. In diesem Fall ist die Versteifung 16 ein plattenförmiger,
zu dem flexiblen Abschnitt 15 quer verlaufender Abschnitt, der
zusammen mit dem flexiblen Abschnitt 15 eine Konstruktion
bildet, deren Querschnitt einem umgedrehten L ähnelt. Die Enden des Versteifungsabschnitts 16 weisen
Befestigungsabschnitte 17 und 18 auf, an denen
längs verlaufende
Stützen
mit Hilde geeigneter Befestigungselemente, wie beispielsweise Nieten,
Schrauben oder Klebstoff, befestigt sind. Die Befestigungsabschnitte übertragen
die Lasten, die auf die Verkleidungsplatten und weiter auf die Stringer
wirken, auf die Befestigungselemente. Die Form des Versteifungsabschnitts
und die Dicke der Platte werden derart dimensioniert, dass das Befestigungselement
stabil genug ist, um die darauf wirkenden vertikalen Lasten zu tragen.
Die Plattendicke, das Material und die Konstruktion des flexiblen
Abschnitts werden wiederum derart gewählt, dass die gewünschte Querbiegung
in der Richtung B erzielt wird. Durch ein Biegen des Befestigungselements können mögliche Maßabweichungen
der Komponenten kompensiert und der Montage der Konstruktion erleichtert
werden. Obgleich die Quersteifigkeit bezüglich der Planaren Oberfläche des
flexiblen Abschnitts gering ausgelegt ist, kann der flexible Abschnitt
unabhängig
davon eine Querkraft zwischen dem steifen Abschnitt und dem Flügelspant übertragen,
wobei hierbei ein Teil der vertikalen Lasten auf den Flügel mit
Hilfe des flexiblen Abschnitts 15 auf den Flügelspant übertragen
werden. Der flexible Abschnitt 15 kann eine längs verlaufende Öffnung 19 aufweisen,
die sich von der ersten Seite des flexiblen Abschnitts durch den
flexiblen Abschnitt zu der zweiten Seite des flexiblen Abschnitts
erstreckt. Die Anzahl an Öffnungen
sowie die Dimensionierung und die Form des flexiblen Abschnitts
werden entsprechend des Bedarfs vorgesehen. Die Öffnung 19 ermöglicht es,
auf einfache Weise die Steifigkeit des flexiblen Abschnitts 15 wie
gewünscht
abzustimmen. Dies führt
dazu, dass das Befestigungselement aus einem einzigen Plattenmaterial
gefertigt werden kann; dessen Dicke und Steifigkeitseigenschaften
in Übereinstimmung
mit dem Versteifungsabschnitt dimensioniert werden. Folglich wird
die Steifigkeit des flexiblen Abschnitts 15 mit Hilfe der Öffnungen 19 verringert.
Beispielsweise kann ein Befestigungselement aus Aluminium in modernen
automatischen Maschinen schnell und sparsam gefertigt werden. Ferner
können
verschiedene bzw. mehrere Öffnungen
in Übereinstimmung
mit einem vorher festgelegten Muster in dem flexiblen Abschnitt
gebildet werden, so dass sich der flexible Abschnitt wie gewünscht bei
einer Belastung biegt. In einigen Fällen kann der flexible Abschnitt
derart viele Öffnungen aufweisen,
dass er sich gleich einem Gitter verhält.
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5 zeigt
einen Querschnitt des Befestigungselements 9, der im Querschnitt
aus der Richtung A betrachtet im Wesentlichen dem Buchstaben T ähnelt. Der
Flanschabschnitt 14 in dem Befestigungselement ist mit
einem Klebemittel 20 an der Seitenoberfläche 10 des
Flü gelspants 3 befestigt.
Bei dieser Anwendung weist der flexible Abschnitt 15 einen
kurvenförmigen
Querschnitt auf, was die Montage des Befestigungselements an einer
richtigen Position in dem Flügelspant,
wie beispielsweise in Aussparungen bzw. Vertiefungen 3a,
die an der oberen und an der unteren Platte gebildet sind, deutlich
vereinfacht. Die Verbindung zwischen dem Befestigungselement und
dem Flügelspant
befindet sich an einem Punkt in der Längsrichtung B des Flügelspants,
der sich von dem Punkt der Verbindung zwischen dem Befestigungselement
und dem Stringer unterscheidet.
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Der
Querschnitt des in der 6 gezeigten Befestigungselements 9 weist
einen rohrförmigen Versteifungsabschnitt 16 auf.
Der Versteifungsabschnitt kann auf verschiedene Weisen dimensioniert und
geformt werden. Der flexible Abschnitt 15 zwischen dem
Versteifungsabschnitt und dem Flanschabschnitt 14 ist in
diesem Fall eine gerade Platte. Das Befestigungselement kann beispielsweise
durch Formen bzw. Gießen
von Metall oder Kunststoff gebildet werden. Anschließend kann
das vorgefertigte Befestigungselement, wie in den 4 und 5 gezeigt, über den
Flanschabschnitt an der Seitenoberfläche 10 des Flügelspants
befestigt werden. Alternativ kann das Befestigungselement ein Einsatz sein,
der an der Flügelspantkonstruktion
angeordnet wird, wenn ein Verbundflügelspant 3 gefertigt
wird, beispielsweise, wie in der 6 gezeigt,
mit den Oberflächenschichten
der Seite 10 des Flügelspants laminiert.
In diesem Fall sind der Flügelspant
und das Befestigungselement zu einer einzigen Einheit zusammengefasst.
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7 zeigt
ein Befestigungselement der 6 von der
Längsseite
des Flügelspants 3 aus
betrachtet. Das Befestigungselement ist in diesem Fall abweichend
von der 4 auf der gegenüberliegenden
Seiten- Oberfläche des
im Wesentlichen C-förmigen
Flügelspants
zwischen den horizontalen Plattenteilen des Flügelspants 3 angeordnet.
Die Enden des rohrförmigen
Versteifungsabschnitts 16 weisen Befestigungsabschnitt 17 und 18 auf,
an denen die Stringer 6 befestigt sind. Die Konstruktion
der Befestigungsabschnitte 17 und 18 ist plattenförmig und vorzugsweise
derart dimensioniert, dass die Befestigungsabschnitte beide getrennt
voneinander in der Längsrichtung
des Flügelspants,
wenn erforderlich, in verschiedene Richtungen, biegbar sind, wenn
es die Montage der Stringer so erfordert. Der gesamte Versteifungsabschnitt 16 kann
sich wiederum aufgrund der Flexibilität des flexiblen Abschnitts 15 in der
Längsrichtung
des Flügelspants 3 bewegen.
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8 zeigt
ein integriertes Teil, das aus dem Flügelspant 3 und dem
Befestigungselement 9 gebildet ist, die aus faserverstärktem Kunststoff
bestehen. Solch eine Konstruktion kann in einer einzigen Stufe und
in einer einzigen Form gefertigt werden. Es können beispielsweise Kohlefasern,
Aramidfasern oder dergleichen als Verstärkungsfasern verwendet werden,
und der Matrixkunststoff kann beispielsweise Epoxydharz oder ein
anderes Kunststoffmaterial sein, das bekannt und für diesen
Zweck geeignet ist. Bei dieser Konstruktion weisen der Flügelspant
und das Befestigungselement gemeinsame Verstärkungsfasern und gemeinsamen
Matrixkunststoff auf. Die gestrichelte Linie in der Figur kennzeichnet
den Verlauf der auf der Flügelspantoberfläche angeordneten
Verstärkungsfasern
nach oben, wodurch die Konstruktion des Befestigungselements erweitert wird.
Entsprechend können
sich die Verstärkungsfasern
des Befestigungselements zu der Konstruktion des Flügelspants
erstrecken. Die Plattendicke des Versteifungsabschnitts 16 überschreitet
die des flexiblen Abschnitts 15 deutlich. Die Verstärkungsfasern des
flexiblen Abschnitts 15 werden derart geführt, dass
die gewünschte
Flexibilität
in der Richtung B erzielt wird. Entsprechend werden die Verstärkungsfasern
in dem Versteifungsabschnitt derart geführt, dass die vertikalen Lasten
empfangen werden können,
ohne dass die Gefahr besteht, dass der Versteifungsabschnitt beschädigt wird.
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9 zeigt
die Konstruktion der 8 aus der Richtung D betrachtet.
Das obere Ende des Versteifungsabschnitts 16 in dem Befestigungselement weist
einen Befestigungsabschnitt 17 und das untere Ende einen
Befestigungsabschnitt 18 auf, die beide an dem Stringer 6 befestigt
sind. Die Plattendicke der Befestigungsabschnitte 17 und 18 ist
vorzugsweise kleiner als die des Versteifungsabschnitts 16,
wobei sich beide Befestigungsabschnitte getrennt voneinander in
der Längsrichtung
B' des Flügelspants 3 biegen
können,
wenn sich der Stringer an der oberen oder an der unteren Seite des
Flügels
aus irgendeinem Grund nicht auf derselben Linie G befindet. Eine gestrichelte
Linie 22 veranschaulicht das Biegen des oberen Befestigungsabschnitts.
Der flexible Abschnitt ermöglicht
es ferner, dass sich das Befestigungselement in der Richtung B biegen
kann, wenn dies erforderlich ist. Der Versteifungsabschnitt und die
Befestigungsabschnitte übertragen
den Hauptteil der vertikalen Lasten F des Flügels zwischen den Stringern 6.
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Der
untere Stringer 6 ist gemäß der Abbildung in die Struktur
der unteren Verkleidungsplatte 2 integriert. Diese Konstruktion
ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Verkleidungsplatte aus
einem Verbundmaterial besteht.
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Die
Zeichnung und die damit verbundene Beschreibung dienen lediglich
dazu, die Idee der Erfindung zu veranschaulichen. Was die Details
betrifft, so kann die Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der
Ansprüche
variieren.