DE687722C - Metallener Hohlkoerper fuer Luftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen metallenen Hohlkörper für Luftfahrzeuge, und zwar insbesondere einen Flügel, bei dem die Außenhaut aus glattem Metallblech mit innen angeordneten, gegebenenfalls wellenförmigen niedrigen Versteifungen besteht und über die Tiefe des Flügels eine Mehrzahl von kastenförmigen, in Richtung der Flügelspannweite verlaufenden Längsträgern hintereinander angeordnet ist.

Die Erfindung bezweckt die Vereinfachung und Verbilligung der Herstellung, vor allem die Ermöglichung einer raschen serienmäßigen Herstellung selbsttragender metallischer Hohlkörper, insbesondere der Tragflügel von Flugzeugen, bei gleichzeitiger Erzielung hoher Widerstandskraft gegen alle auftretenden Beanspruchungen, insbesondere Biegungsund Verdrehungskräfte. Die Erfindung strebt dabei gleichzeitig an, durch geeigneten Aufwand an Material, Verringerung der Anzahl der Einzelteile und Verwendung dünnster Querschnitte eine weitgehende Herabsetzung des Gewichtes des Hohlkörpers bzw. Flügels zu erreichen.

Metallene Hohlkörper für Luftfahrzeuge, insbesondere für Tragflügel, sind bereits mehrfach vorgeschlagen und auch ausgeführt worden. Diese Vorschläge und Ausführungen benutzen für die Ausbildung der Haut des Hohlkörpers Wellbleche oder bei der Anwendung von glatten Außemhautblechen zur Erzielung der erforderlichen örtlichen Festigkeit und knicksteifen Ausgestaltung dieser glatten Bleche mit diesen glatten Blechen zusammen Wellbleche oder aufgesetzte Profile verschiedenster Form. Die hauptsächlichsten Nachteile dieser vorerwähnten Konstruktion liegen in dem fabrikationstechnisch schwierigen Zusammenbau dieser Außenhaut mit den eigentlichen Trag- und Versteifungselementen im Innern des Flügels.

Bei keinem der bisher bekanntgewordenen Vorschläge oder Ausführungen werden alle die eingangs erwähnten Gesichtspunkte und Forderungen erfüllt. Vor allem die Herabsetzung des toten Gewichtes des Flügels wurde in der Praxis meist bei der Verwendung dünnster Blechquerschnitte mit einer Vermehrung der Einzelteile und damit der Arbeitsstunden und Kosten erkauft, oder aber es wurden nur bestimmte Teile des Flügels zur Aufnahme der Hauptbeanspruchungen (Biegungs- undVerdrehungsbeansproichungen) herangezogen, zum Beispiel lediglich der mittlere Teil des Flügels. Dadurch tritt trotz der Verwendung von Leichtmetall der Nachteil hotierTTiigengewichtes des Flügels ein, während bei anderen Vorschlägen wieder durch die Herstellung der vielen Einzelteile sowie durch notwendige schwierige Preßstücke oder Verbindungskonstruktionen die Flügelherstellung sehr verteuert und langwierig wird.

Gemäß der Erfindung bilden bei einem . metallenen Hohlkörper für Luftfahrzeuge, insbesondere Flügel, bei welchem die Außenhaut aus glattem Metallblech mit innen angeordneten, gegebenenfalls wellenförmigen, niedrigen Versteifungen besteht und über die; Tiefe des Flügels eine Mehrzahl von kastenförmigen, in Richtung der Flügelspannweite verlaufenden Längsträgern hintereinander angeordnet ist, diese kastenförmigen Längsträger die Flügelnase und den Flügelabschluß und weisen Taschen auf, in die oben und unten Platten von ähnlicher Bauart wie die der Flügelnase und des Flügelabschlusses eingeschoben und mit ihnen verbunden sind. Auf diese Weise bildet höchstens das Kopf- bzw. Sehwanzstück des Flügels einen in sich geschlossenen, in der Flügellänge sich erstreckenden Träger, während ein oder zwei Mittelstücke dagegen vor dem Zusammenbau des Flügels offene Hohlkörper bilden, die erst nach dem Zusammenbau zu .einem in sich geschlossenen, sich ebenfalls in der Flügellänge erstreckenden Längsträger werden. Durch diesen Aufbau des Flügels oder Hohlkörpers für Luftfahrzeuge gemäß der Erfindung werden außer der Überwindung der vorstehend angeführten Nachteile noch die folgenden sehr wesentlichen Vorteile erzielt. So wird es durch die Unterteilung des Hohlkörpers oder Flügels gemäß der Erfindung in einzelne für sich selbständige Konstruktionsteile (Baugruppen) erreicht, daß die hauptsächlichsten fabrikatorisch zu leistenden Arbeiten vor dem Zusammenbau zum fertigen Flügel von mehreren voneinander völlig unabhängigen Baugruppen (Arbeitsgruppen), falls erwünscht, an räumlich völlig getrennten Eertigungsorten, verrichtet werden können, so daß für das Zusammensetzen dieser Teile (Untergruppen) zum fertigen Flügel oder Hohlkörper nur verhältnismäßig sehr wenig Arbeit noch erforderlich ist.

Das Zusammensetzen dieser Teile zum fertigen Flügel kann dabei ebenfalls wieder, falls erwünscht, unabhängig von den Teilherstellungsorten an einem besonderen beliebigen Montageort erfolgen.

Da ferner diese für sich selbständigen Konstruktionsteile nach dem Erfindungsgedanken so aufgebaut sind, daß in jedem Stadium ihrer Herstellung leicht zugängliche Verbindungsstellen entstehen, so ist daher die Qualität und Kontrolle der hierbei zu leistenden Arbeiten immer gewährleistet.

Dieser Aufbau ermöglicht aber auch die weiltest gehende Verwendung von die Arbeit erleichternden und beschleunigenden Sonderwerkzeugen oder Fertigungsmaschinen oder Geräten.

Die L^Tnterteilungsmöglichkeit in einander nicht behindernde Arbeitsgruppen gestattet auch die Spezialisierung dieser Gruppen im Interesse einer raschen und trotzdem hochwertigen Reihenherstellung. "

Der erfindungsgemäße Aufbau des Hohlkörpers oder Flügels macht ihn insbesondere auch vorzüglich geeignet zur Anwendung von Stahl als Baustoff für den ganzen Hohlkörper und damit auch zur Anwendung 'der elekirischen Widerstandsschweißung an Stelle der teueren und zeitraubenderen Nietung.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und 'Schematisoh veranschaulicht, und es stellen dar:

Abb. ι bis 6 Querschnitte durch Tragflügel nach der Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen,

Abb. ia einen Schnitt durch Einzelteile der Abb. ι bis 6 in größerem Maßstab,

Abb. 7 einen Querschnitt nach der Linie VII-VII der Abb. 2 in größerem Maßstab,

Abb. 8 und 9 Querschnitte nach den Linien VHI-VIII und IX-IX der Abb. 3 in größerem Maßstab,

Abb. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X der Abb. 4,

Abb. 11 bis 13 Schnitte nach den Linien XI-XI bzw. XI-XII bzw. XI-XIII der Abb. 5 in größerem Maßstab,

Abb. 14 und 15 Schnitte nach den Linien XIV-XIV bzw. XV-XV (ersterer Schnitt in größerem Maßstab),

Abb. 16 einen Längsschnitt durch einen Teil des Flügels nach den Linien XVI-XVI der Abb. 1 und 2 in kleinerem Maßstab,

Abb. 17 einen Längsschnitt durch einen Teil des Flügels nach den Linien XVII-XVII der Abb. 3 bis 5 in kleinerem Maßstab,

Abb. 18 einen Längsschnitt durch einen Teil des Flügels nach der Linie XVIII-XVIII der Abb. 6 in kleinerem Maßstab,

Abb. 19 eine schaubildliche 'Darstellung eines Teiles eines Flugzeugflügels während des Zusammenbaues,

Abb. 20 einen Teilausschnitt aus einem Flugzeugflügel während des Zusammenbaues, Abb. 21 und 22 Einzelteile aus einem Flugzeugflügel nach der Erfindung in erheblich größerem Maßstab.

In den Zeichnungen bedeutet α das Kopfstück und b das Schwanzstück eines Flugzeugflügels, c ein zwischen beiden angeordnetes Mittelstück.

In Abb. ι besteht das Kopfstück aus einem glatten Blech 1 als Außenhaut mit wellenförmigen Versteifungen 2. Etwas ähnliches gilt für das Schwanzstück, wo ein glattes Außenhautblech 3 mit Einzelversteifungen 4 vorgesehen- ist, die beim gezeichneten Ausführungsbeispiel auf der Druckseite anders verlaufen als auf der Saugseite des Schwanz-

Stückes, wie bei 5 gezeigt ist. In Abb. 2 ist lediglich durch eine Linie 6 oder 7 angedeutet, daß innerhalb des glatten Außenhautbleches ι oder 3 irgendwelche Versteifungen angeordnet sein sollen. Dasselbe gilt für die Abb. 3 bis 5.

In den Abb. 1 bis 5 werden bei der Herstellung des Kopf- und Schwanzstückes zunächst die Teile 1 und 2 oder 3, 4 und 5 miteinander verbunden, z. B. durch Punktschweißung·, was ohne irgendwelche Schwierigkeiten möglich ist, da diese Teile in diesem Herstellungszustand noch einen an der Seite offenen Bleohkörper bilden, dessen Wandteile frei zugänglich sind. Danach werden die beiden Körper α und b durch je eine Wand 8 oder 9 geschlossen, so daß in sich geschlossene Hohlkörper entstehen. Hierfür sind zweckmäßig die Bleche 8 und 9 mit Flanschen 8', 9' versehen.

Infolge der Tatsache, daß die Bleche 8 oder 9 von dem Körper α und b nach außen abgeflanscht oder mit nach außen sich erstreckenden Winkeln verbunden sind, ist eine leichte Befestigung dieser Bleche mit den übrigen Teilen des Körpers α und b durch Schweißen möglich, da die Schweißstellen frei zugänglich sind. Die Bleche α und b können, wie in Abb. 1 und 2 gezeigt, selbstverständ-Hch Erleichterungslöcher aufweisen.

Das Mittelstück c bildet vor dem Zusammenbau des Flügels einen offenen Hohlkörper, beim gezeichneten Ausführungsbeispiel einen nach beiden Seiten c' und c" offenen Hohlkörper, in dem an der Druckseite ein Außenhautblech 10 mit Versteifungen 11 und an der Saugseite ebenfalls ein Außenhautblech 12 mit innen angeordneten Versteifungen 13 vorgesehen ist. Die Teile 10, 11 und 12, 13 sowie ähnliche Ausführungen sollen nachstehend als Platten bezeichnet werden. Die Außenhautbleche 10 und 12 dieser Platten können mit den Versteifungen, die, wie beim gezeichneten Ausführungsbeispiel, wellenförmige Gestalt aufweisen oder auch anders gestaltet sein können, zunächst für sich leicht durch Schweißung oder Nietung usw. miteinander verbunden werden, da beide Seiten frei zugänglich sind. Zweckmäßig wird beim Zusammenbau des Flügels zunächst eine Platte des Mittelteils, z. B. die aus den Teilen 10 und 11 bestehende Platte, an der Druckseite nach ihrer Herstellung mit dem Kopfteil ä und dem Schwanzteil b dadurch verbunden, daß diese Teile in entsprechende Taschen des Kopfteiles und Schwanzteiles eingeschoben und an diesem befestigt werden. Für die Bildung der Taschen können z. B. Winkel 14 oder ι S verwendet werden. Nunmehr können in der Längsrichtung des Flügels verlaufende, an sich bekannte Versteifungen, die aus dünnen Blechen 16 bestehen, mit den Platten 10, ij ohne weiteres verschweißt werden, da auch in"diesem Fall die Schweißstellen von beiden Seiten zugänglich sind.

Bei einer anderen Bauart können die Platten 10, 11 mit den Teilen 16 gleich zu einem Stück vereinigt werden, ehe sie mit dem Kopfstück α und dem Schwanzstück b verbunden werden. Es ist nur noch erforderlich, die Platten 12, 13 mit dem Kopf- und Schwanzstück und den Versteifungen 16 zu verbinden. Hierfür sind zweckmäßig Winkel 17, 18 vorgesehen, die eine Tasche bilden, in welche die Platten 12, 13, die nur eine verhältnismäßig geringe Länge, in der Flügellänge gemessen, besitzen, nacheinander eingeschoben werden. Etwas ähnliches geschieht auch zweckmäßig mit den Platten 10, 11, wie dies das Montageschaubild Abb. 19 bei d, e, f zeigt.

Infolge der geringen Längsausdehnung der Mittelstückteile in der Längsrichtung des Flügels ist es ohne weiteres möglich, sowohl die Verbindung mit dem Kopf- und Schwanzstück als auch, mit dem Versteifumgsblechen 16 durch Schweißen herzustellen, da die Schweißstellen von der Seite für die Schweißmaschinenarme zugänglich sind, ferner in den Versteifungsblechen 16 Erleichterungslöcher 19 vorgesehen sind, welche die Räume zwischen den Versteifungsblechen auch von der Seite zugänglich machen und so ein einfaches und sicheres Lenken der Schweißelektroden gestatten.

Die Platten werden dabei unter sich z. B. zweckmäßig in der Weise verbunden, daß die wellenförmigen Versteifungen der einen Platte in diejenigen der anderen eingeschoben und verbunden werden, während die glatten '°° Bleche, sich überlappend, durch Nieten oder Punktschweißung verbunden werden, sofern eine Stumpfnahtschweißung nicht möglich ist. In ähnlicher Weise können auch die I)-, L-, S- oder Z-föfmigen Versteifungsbleche im Innern des Flügels an ihren Stoßstellen verbunden werden, also z. B. durch Ineinanderschieben oder durch Laschen -und Verschweißen oder Vernieten der betreffenden Stücke, sofern die Platten und Versteifungsbleche nicht über den ganzen Flügel oder einen wesentlichen Teil seiner Länge durchlaufen.

Bei der Ausführungsform nach der Abb. 3 sind U-förmige Versteifungsbleche 20 vorgesehen, die nicht die ganze Höhe des Mittelstückes des Flügels -einnehmen und die durch besondere wandartige, zweckmäßig in sich selbst knicksteif ausgebildete Verbindungselemente 21 miteinander verbunden sind, die, iao wie die Abb. 9 zeigt, z. B. aus einem Wellblech bestehen können.

Bei der Ausführungsform nach der Abb. 4 sind die Versteifungen für die Wandungen des Mittelstückes des Flügels durch |_-förmige Träger 22 gebildet, die wieder durch zweckmäßig knickfeste Verbindungselemente 23 miteinander verbunden sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Abb. 5 ist die Versteifung der Wandteile des Mittelstückes des Flügels durch Abbiegungen 24 an einer Innenhaut 25 der Wandungsteile des Mittelstückes bewirkt. Bei dieser Ausführungsform ist eine besonders kräftige Versteifung durch eine Mittelplatte 26 und Wellbleche 27 und 28 veranschaulicht. Eine solche Anordnung wird dann besonders zweckmäßig sein, wenn das Mittelstüdk, wie beim, gezeichneten Ausfübrungsbeispiel der Abb. 5, mir an einer einzigen Stelle unterteilt ist.

Bei 29 und 30 ist gleichzeitig angedeutet,

zo wie auch die Verbindung des Mittelstückes mit dem Kopf- und Schwanzstück durch Abflanschen der .Innenhaut der Wandungen des Mittelstückes bewirkt werden kann.

In Abb. 6 ist eine Ausführungsform gezeichnet, bei der im Mittelstück des Flügels • an der Innenseite eines Außenhautbleches 10 oder 12 besonders tiefe Versteifungen, z. B. U-förmige oder wellenförmige Versteifungen 31,32, angeordnet sind, die zweckmäßig noch durch in der Tiefe des Flügels verlaufende Profile 33 versteift sind. Zweckmäßig ist in diesem Fall auch noch eine Innenhaut 34 vorgesehen. Die abgeflanschten Enden -dieser innenhaut können nach dem Einschieben der Platten10, 32, 34, 33 bzw. 12, 31, 34, 33 gleichzeitig zur Verbindung mit dem Kopf- und Schwanzstück verwendet werden, wie bei 35 und 36 angedeutet.

Durch die vorbeschriebene Bauart ist es möglich, ein Flügelmittelstück herzustellen, das in sich die nötige Steifigkeit aufweist, um den Innenraum im wesentlichen vollkommen frei von Versteifumgskonstrukt.ionen zu lassen. Aus den Abb. 16 bis 18 ist die verschiedenartige Ausgestaltung der Versteifungen im Innern des Mittelstückes des Flügels ersichtlich. Dort ist zu sehen, wie z. B. auf den Blechen 16 Versteifungen 37 angeordnet sind oder die Innenhatrt 34 aus einzelnen durch Flanschen 38 miteinander verbundenen Schüssen gebildet ist.

Aus der Abb. 20 ist eine Versteifung in der Flügeltiefe ersichtlich, die beispielsweise durch ein Blech 39 durch Flanschen der Innenhautstüdkie 25 gebildet wird, zwischen welchen ein beliebiges Profilstück, z. B. U-ProfUstüdc 40, eingesetzt ist, so daß ein quer versteifendter kastenförmiger Träger entsteht.

Bei der Ausführungsform nach der Abb. 21 ist dieser Träger durch ein besonderes U "formiges Blech 41, gegebenenfalls mit Erleichterungslöchern 42, gebildet.

Bei der Ausführungsform nach der Abb. 22 sind an Flanschen 39 der Innenhautbleche 25 weitere Abbiegungen 43 vorgesehen, die durch ein Blech 44 miteinander verbunden sind, so daß ebenfalls ein quer versteifender kastenförmiger Träger entsteht.

An der Flügelwurzel kann die Versteifung des Mittelteiles auch durch die Versteifung übernehmende Flüssigkeitstanks o. dgl. gebildet sein, die mit den im Innern des Mittelteiles verlaufenden Versteifungsblechen entweder verbunden oder aus diesen gebildet sind.

Bedeutet so die neue hier beschriebene und schematisch dargestellte Bauweise Vorteile für die Herstellung des Flügels oder Hohlkörpers für Flugzeuge, so bietet sie aber darüber hinaus auch noch weitere besondere Vorteile in militärischer Hinsicht durch ihre große Unempfindlichkeit gegen Beschädigungen. Selbst bei völligem Ausfall einzelner Bauglieder infolge von Treffern tritt bei der neuen Bauweise kein Gesamtverlust des Flugzeuges ein. Auch kann, was für diesen besonderen Verwendungszweck von Wichtigkeit ist, das Innere des Hohlkörpers oder Flügels frei von Verstrebungen hergestellt und der entstehende Hohlraum zur Unterbringung von Betriebsstofftanks, Bomben oder anderen Waffen benutzt werden. Sie gestattet auch ohne besondere bauliche Schwierigkeiten die Anordnung von öffnungen für Fenster, Fallklappen usw., ohne daß diese öffnungen einen unverhältnismäßigen Gewichtsaufwand für zusätzliche Versteifungsglieder bedingen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Metallener Hohlkörper für Luftfahrzeuge, insbesondere Flügel, bei denen die Außenhaut aus glattem Metallblech mit innen angeordneten, gegebenenfalls wellenförmigen niedrigen Versteifungen besteht und über die Tiefe des Flügels eine Mehrzahl von kastenförmigen, in Richtung der Flügelspannweite verlaufenden Längsträgern hintereinander angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese kastenförmigen Längsträger die Flügelnase und den Flügelabschluß bilden und Taschen aufweisen, in die oben und unten Platten von ähnlicher Bauart wie die der Flügelnase und des Flügelabschlusses eingeschoben und mit ihnen verbunden sind.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen