FI119979B - Ilma-aluksen kaarielementti ja komposiittilaippa - Google Patents

Description

Ilma-aluksen kaarielementti ja komposiittilaippa

Keksinnön tausta

Keksinnön kohteena on ilma-aluksen kaarielementti, joka on pitkänomainen tukikappale, joka on tarkoitettu sovitettavaksi ilma-aluksen siives-5 sä, ohjainpinnassa tai vakaajassa pintalevyjen ja reunasalkojen rajaamaan tilaan, ja joka kaarielementti käsittää: pituussuuntaiset kaarevat sivut, jotka ovat varustetut ainakin yhdellä ensimmäisellä laipalla ja ainakin yhdellä kolmannella laipalla, ja joiden laippojen ulkopinnat ovat sovitettavissa siiven, oh-jainpinnan tai vakaajan pintalevyjä kohti; toisen laipan, johon poikittaiset en-10 simmäinen laippa ja toinen laippa ovat kytketyt pituussuuntaisessa nurkassa ja ennalta määriteltyyn kulma-asentoon; pyöristetyt sisänurkat ja pyöristetyt ulko-nurkat laippojen välisissä nurkissa; poikkisuuntaiset päädyt toisessa laipassa, jotka päädyt ovat sovitettavissa siiven, ohjainpinnan tai vakaajan reunasalkoja kohti; ja joka kaarielementti on valmistettu komposiittimateriaalista.

15 Ilma-alusten, kuten lentokoneiden ja vastaavien siipi käsittää pinta- levyt, joiden välissä on siiven varsinainen tukirakenne, joka tyypillisesti käsittää siiven pituussuuntaiset etu- ja takasalon ja niitä yhdistävät siiven poikkisuuntaiset siipikaaret. Edelleen on siipikaarien ja pintalevyjen välissä yleensä useita pituusjäykisteitä. Vakaajien sekä ohjainpintojen kuten esimerkiksi spoilereiden, 20 laskusiivekkeiden, peräsimien jne. rakenne on tyypillisesti vastaavanlainen kuin siivellä ja käsittää siipikaaria vastaavat kaarielementit.

Nykyaikaisissa ilma-aluksissa käytetään yhä enemmän komposiittimateriaalista valmistettuja rakenneosia perinteisten metallisista osista niittaamalla valmistettujen komponenttien sijaan. Komposiittimateriaaleja käyttämällä 25 voidaan rakenteiden painoa pienentää. Komposiittimateriaalista voidaan valmistaa myös erilaisia laipparakenteita, joissa kaksi tai useampia laippoja muodostavat kulman toisiinsa nähden. Komposiittimateriaali on tunnetusti jäykkää, mutta samalla haurasta, minkä vuoksi laipparakenteen nurkka pyritään mitoittamaan varmuuden vuoksi hyvin jäykäksi. Tämän seurauksena laippojen pak-30 suus mitoitetaan varsin paksuksi, minkä seurauksena laipparakenteesta tulee painava. Tunnettu tapa pyrkiä pienentämään laipparakenteen painoa on ohentaa laippoja nurkasta poispäin, jolloin nurkkaan jää vielä riittävä materiaalipak-suus. Komposiittirakenteiden yleiset suunnittelusäännöt määrittävät kuitenkin sen, että paksuuden muutos ei saa tapahtua epäjatkuvasti, vaan ohennuksen 35 tulee tapahtua vähitellen. Yleensä paksuuden muutoksen suhde pituuteen tulee olla 1/20. Niinpä nurkan vaatimaa laippojen suhteellisen suurta paksuutta 2 ei voida suunnittelusäännöt huomioiden ohentaa riittävästi rakenteen keventämiseksi. Ongelmana on siis se, että nykyisillä ratkaisuilla ei saada aikaiseksi riittävän lujaa ja samalla kevyttä laipparakennetta, mitkä piirteet ovat erittäin tärkeitä ominaisuuksia ilma-aluksissa käytettäville komponenteille.

5 Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen ja parannettu ilma-aluksen kaarielementti ja ilma-aluksessa käytettävä komposiitti-laippa.

Keksinnön mukaiselle kaarielementille on tunnusomaista se, että 10 kaarielementtiin on kiinnitetty ainakin yksi lujitekappale, joka on valmistettu erillisessä vaiheessa kaarielementin suhteen; että lujitekappale on sovitettu kaarielementin laippojen välisessä nurkassa vain sisänurkan puolelle ja on sovitettu kattamaan ainakin osan sisänurkasta, jolloin lujitekappale on sovitettu lujittamaan kyseistä nurkkaa; että lujitekappale on kiinnitetty liima-aineella; että 15 lujitekappale on pitkänomainen levymäinen kappale, jossa on pituussuuntainen ensimmäinen reuna ja toinen reuna; että lujitekappaleen toinen reuna on kaareva ja sen kaarevuussäde vastaa olennaisesti sisänurkan kaarevuussädettä; että lujitekappale on kiinnitetty ensimmäiseen laippaan ja sovitettu niin, että lujitekappaleen toinen reuna on vasten sisänurkkaa; ja että lujitekappaleen 20 paksuus on pienempi tai yhtä suuri kuin sisänurkan kaarevuussäde.

Keksinnön mukaiselle komposiittilaipalle on tunnusomaista se, että ensimmäinen laippa käsittää ainakin yhden kiinnityskohdan; ja että lujitekappale on mitoitettu ulottumaan nurkasta ainakin mainittuun kiinnityskohtaan saakka.

25 Keksinnön ajatus on, että kaarielementin tai muun komposiittimate riaalista valmistetun laipparakenteen nurkka on lujitettu lujitekappaleen avulla, joka on kiinnitetty kahden pitkittäissuuntaisen laipan välisen sisänurkan alueelle. Lujitekappale on sovitettu kattamaan koko sisänurkan tai ainakin osan siitä.

Keksinnön etuna on, että nurkan muodostavat laipat voidaan mitoit-30 taa aiempaa ohuemmiksi, koska lujitekappale lujittaa nurkkaa. Nurkan lujuus ei ole enää riippuvainen pelkästään laippojen paksuudesta. Lujitekappaleen aiheuttama lisäpaino on pieni verrattuna kevennykseen, joka saadaan, kun voidaan käyttää aiempaa ohuempia laippoja. Lisäksi erikseen valmistettavan lujitekappaleen ominaisuudet, materiaali, mitoitus ja kiinnitys voidaan valita moni-35 puolisesti kulloisenkin tarpeen mukaan. Edelleen on lujitekappaleen kiinnittä- 3 minen laipparakenteeseen valmistusteknisesti yksinkertaista verrattuna esimerkiksi suunnittelusääntöjen mukaisten ohennusten tekemiseen.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että lujitekappale on komposiittia käsittäen ainakin yhtä polymeeristä sideainetta ja ainakin yhtä luji-5 tekuitua. Tällaisella lujitekappaleella on erityisen hyvä lujuuden ja painon suhde.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että lujitekappale on kiinnitetty liima-aineella komposiittilaippaan. Tällöin lujitekappale kykenee ottamaan vastaan myös laippaan kohdistuvia leikkausvoimia.

10 Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että ensimmäinen laippa käsittää kiinnityskohdan, ja että lujitekappale on mitoitettu ulottumaan nurkasta ainakin mainittuun kiinnityskohtaan saakka. Tällöin lujitekappale voi ottaa hyvin vastaan kiinnityskohtaan suuntautuvia kuormituksia. Edelleen lujitekappale muodostaa ohueen laippaan paksunnoksen kiinnityskohdalle, mikä on edullista 15 etenkin silloin, kun kiinnityskohdalla on reikä, jonka läpi on sovitettu kiinnitys-pultti. On myös mahdollista, että ensimmäinen laippa on liimattu kiinni tuettavaan rakenteeseen, jolloin koko ensimmäisen laipan ulkopinta toimii kiinnityskohtana. Tällöin voi lujitekappale ulottua ensimmäisen laipan ulkoreunaan saakka.

20 Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että lujitekappale on pit känomainen levy, jossa on pituussuuntaiset ensimmäinen reuna ja toinen reuna. Edelleen on lujitekappaleen toinen reuna kaareva ja sen kaarevuussäde vastaa olennaisesti komposiittilaipan sisänurkan kaarevuussädettä. Lujitekappale on kiinnitetty ensimmäiseen laippaan ja sovitettu niin, että lujitekappaleen 25 toinen reuna on vasten komposiittilaipan sisänurkkaa.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että lujitekappale on pitkänomainen kourumainen kappale, jonka ulkokaaren kaarevuussäde vastaa olennaisesti komposiittilaipan sisänurkan kaarevuussädettä. Kourumaisen lujitekappaleen ulkokaari on liimattu komposiittilaipan sisänurkkaan.

30 Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että lujitekappaleen paksuus on yhtä suuri tai pienempi kuin sisänurkan kaarevuussäde. Tehtyjen tarkastelujen perusteella on havaittu jo yllättävän ohuenkin lujitekappaleen lisäävän merkittävästi nurkan lujuutta.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että lujitekappale on 35 metallia, kuten esimerkiksi alumiiniseosta tai titaania.

4

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että lujitekappale käsittää yhden tai useampia aukkoja, jotka keventävät sitä.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että kaarielementti tai komposiittilaippa eli laipparakenne käsittää kaksi tai useampia lujitekappaleita 5 sovitettuna päällekkäin ja kiinnitettyinä laipparakenteen sisäpinnan puolelle. Päällekkäiset lujitekappaleet voivat olla samankokoisia tai niiden koko voi pienentyä yhdessä tai useammassa suunnassa sitä enemmän, mitä ulompana lujitekappaleet ovat laipparakenteen sisäpinnasta.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että nurkan kulman suu-10 ruus on välillä 75° - 105°.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että kaarielementti ja komposiittilaippa käsittävät ainakin yhden laipan, joka käsittää osuuden, jossa sen paksuus on sovitettu pienenemään nurkasta poispäin tarkasteltaessa. Ohennus voi olla toteutettu normaalien suunnittelusääntöjen mukaisesti, esi-15 merkiksi suhteella 1/20. Rakenteesta saadaan tällöin erityisen kevyt, kun nurkan muodostavat laipat voivat olla lujitekappaleen ansiosta ohuita ja kun laippoja on vielä ohennettu nurkasta poispäin.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksinnön eräitä sovellutusmuotoja selitetään tarkemmin oheisissa 20 piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti erästä ilma-aluksen siipeä, jonka tukirakenne käsittää useita kaarielementtejä, kuvio 2 esittää kaavamaisesti erään lentokoneen peräosaa, jossa on vakaajia ja ohjainpintoja, joiden tukirakenne voi käsittää useita kaariele-25 menttejä, kuvio 3 esittää kaavamaisesti ja pituussuunnasta päin nähtynä tekniikan tason mukaista erästä laippaa, jossa nurkan kestävyys on varmistettu mitoittamalla laipat suhteellisen paksuiksi, kuvio 4 esittää kaavamaisesti ja pituussuunnasta päin nähtynä tek-30 nilkan tason mukaista erästä toista laippaa, jossa pystysuuntaista laippaa on ohennettu alaspäin, kohti vapaata reunaa, painon pienentämiseksi, kuvio 5 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaista erästä komposiit-tilaippaa pituussuunnasta päin nähtynä, kuvio 6 esittää kaavamaisesti ja perspektiivisesti tarkasteltuna kek-35 sinnön mukaista erästä toista komposiittilaippaa, 5 kuvio 7 esittää kaavamaisesti ja perspektiivisesti tarkasteltuna keksinnön mukaista erästä kaarielementtiä, kuvio 8 esittää kaavamaisesti yksityiskohtaa kuvion 7 mukaisen kaarielementin pystylaipan ja vaakalaipan välisestä nurkasta, ja 5 kuvio 9 esittää vielä kaavamaisesti keksinnön mukaista erästä kol matta komposiittilaippaa ja nurkassa olevaa lujitekappaletta.

Kuvioissa keksinnön eräitä suoritusmuotoja on esitetty selvyyden vuoksi yksinkertaistettuna. Samankaltaiset osat on merkitty kuvioissa samoilla viitenumeroilla.

10 Keksinnön eräiden sovellutusmuotojen yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1 on esitetty eräs siipi 1, joka kiinnittyy ilma-aluksen runkoon 2. Siiven 1 jättöreunassa voi olla liikuteltavia ohjainpintoja 3a - 3c. Siipi 1 voi käsittää yläpintalevyn 4a ja alapintalevyn 4b, joiden välissä on siiven tukirakenne, joka voi käsittää etusalon 5 ja takasalon 6 sekä useita siipikaaria 7 15 sovitettuna salkojen välille. Etu- ja takasalko 5, 6 ovat siten olennaisesti siiven pituussuuntaisia jäykisteitä, kun taas siipikaaret 7 ovat siiven poikkisuuntaisia jäykisteitä. Lisäksi tukirakenteeseen voi kuulua useita pituusjäykisteitä 8, jotka voivat olla kiinnitetyt pintalevyjen 4a, 4b sisäpintaan ja siipikaariin 7. Siipikaari 7 voi olla keksinnön mukainen kaarielementti.

20 Kuviossa 2 on esitetty lentokoneen pyrstö, jossa sijaitsevat kiinteät vakaajat 12a, 13a sekä liikuteltavat ohjainpinnat 12b, 13b. Näiden vakaajien ja ohjainpintojen tukirakenteissa voi olla keksinnön mukainen kaarielementti.

Kuviossa 3 on esitetty tyypillinen komposiittilaippa 14, joka käsittää ensimmäisen laipan 15 ja toisen laipan 16, jotka on kytketty toisiinsa niin, että 25 ne muodostavat nurkan 17. Koska kyseessä on komposiittirakenne, on nurkka 17 pyöristetty. Nurkka 17 käsittää sisänurkan 18 ja ulkonurkan 19. Sisänurkan 18 pyöristyssäde on R1 ja ulkonurkan pyöristyssäde on R2. Laippojen 15, 16 paksuus L1 mitoitetaan yleensä varmuuden vuoksi niin suureksi, että mitään vaaraa nurkan 17 pettämisestä ei ole. Sen vuoksi komposiittilaipan paino on 30 suhteellisen suuri. Tyypillisesti nurkkaan 17 kohdistuvat avaavat voimat F1, jotka pyrkivät suurentamaan nurkan 17 kulmaa.

Kuviossa 4 on esitetty komposiittilaippa 14, jonka pystylaippaa 16 on pyritty keventämään komposiittirakenteiden suunnittelusääntöjen mukaisesti käyttämällä ohennuksessa ns. ramppia. Tämä tarkoittaa, että ohennus pak-35 suudesta L1 paksuuteen L2 voi tapahtua vain suunnittelusääntöjen määrittämässä suhteessa etäisyyteen L3. Esimerkiksi suhde voi olla 1/20, jolloin laip- 6 pojen paksuus voi ohentua 1 mm:n verran matkalla, jonka suuruus on 20 mm. Koska ohennus joudutaan tekemään varovasti, ei sillä aina saavuteta toivottua tulosta rakenteen painoon. Nurkan 17 osuudella laippojen 15, 16 paksuus L1 on kuitenkin mitoitettava suhteellisen suureksi, jotta nurkan 17 kestävyydestä 5 voidaan olla varmoja.

Kuviossa 5 on esitetty keksinnön eräs sovellutus, jossa komposiitti-laipan 14 nurkka 17 on lujitettu ja vahvistettu ensimmäisen laipan 15 sisäpintaa 15b vasten kiinnitetyn lujitekappaleen 20 avulla. Lujitekappaleita 20 voi olla yksi tai niitä voidaan sovittaa kaksi tai useampia päällekkäin eräänlaiseksi la-10 minaattirakenteeksi. Lujitekappale 20 voi olla pitkänomainen levymäinen kappale, jossa on pituussuuntainen ensimmäinen reuna 21a ja pituussuuntainen toinen reuna 21b. Toinen reuna 21b voi olla muodoltaan kaareva siten, että sen kaarevuussäde vastaa olennaisesti nurkan 17 sisänurkan 18 kaarevuus-sädettä R1. Lujitekappale 20 on sovitettu niin, että kaareva toinen reuna 21b 15 on vasten sisänurkkaa 18. Lujitekappaleen 20 paksuus L4 voidaan valita siten, että toinen reuna 21b kattaa koko nurkka-alueen 22, tai vaihtoehtoisesti ainakin osan siitä. Yleensä lujitekappaleen 20 paksuus L4 on pienempi kuin laippojen 15, 16 paksuus L5, mutta joissain tapauksissa tilanne voi olla päinvastoin. Edelleen lujitekappaleen 20 paksuus L4 voidaan valita niin, että se on suurem-20 pi kuin nurkka-alue 22, jolloin lujitekappaleen 20 toinen reuna 21b voi käsittää myös etäisyyden verran suoraa osuutta, joka ulottuu nurkka-alueen 22 yli ja asettuu vasten toisen laipan sisäpintaa 16b. Tällöin kuitenkin lujitekappaleen 20 paino on selvästi suurempi, mikä on haitallista, kun kyseessä on ilma-aluksen komponentti. Suoritetuissa lujuustarkasteluissa on tehty yllättävä ha-25 vainio, että jo varsin ohut lujitekappale 20 kykenee tukemaan merkittävästi nurkkaa 17. Tämän ansiosta peruslaippojen 15, 16 paksuus L5 voidaan mitoittaa selvästi aiempaa ohuemmaksi ja kevyemmäksi. Edelleen rakenteessa ei ole välttämätöntä käyttää mitään ramppimaisia ohennuksia, jotka ovat valmis-tusteknisesti hankalia.

30 Kuviosta 5 nähdään vielä, että ensimmäinen laippa 15 voi olla va rustettu kiinnityskohdalla 23, johon voidaan kiinnittää liimalla, niiteillä, pulteilla tai jollain muulla sopivalla tavoin ilma-alukseen kuuluva jokin toinen komponentti. Kiinnityskohdassa 23 voi olla reikä kiinnityspulttia varten. Lujitekappale 20 voi ulottua nurkasta 17 ainakin kiinnityskohtaan 23 saakka, tyypillisesti etäi-35 syyden verran yli kiinnityskohdan 23, tai jopa ensimmäisen laipan 15 vapaaseen ulkoreunaan 15c saakka. Lujitekappale 20 voi olla liimattu vasten ensim- 7 maisen laipan sisäpintaa 15b, jolloin se kykenee ottamaan vastaan kiinnityskohtaan kohdistuvia tason suuntaisia leikkausrasituksia. Lujitekappaleen 20 ansiosta kiinnityskohdalla 23 on myös suurempi paksuus, mikä tietenkin vahvistaa kiinnitysreiän seinämiä.

5 Kuviossa 6 esitetyssä ratkaisussa lujitekappale 20 on suhteellisen ohut, jolloin sen kaareva toinen reuna 21b kattaa vain osan sisänurkan 18 nurkka-alueesta 22. Edelleen voi ensimmäisen laipan 15 koko yläpinnan 15b tasainen osuus toimia kiinnityskohtana 23, joka voidaan kiinnittää liima-aineella ilma-aluksen johonkin toiseen komponenttiin. Tällöin lujitekappale voi leveys-10 suunnassa L7 ulottua ensimmäisen laipan 15 ulkoreunaan 15c saakka.

Kuviossa 7 on esitetty pitkänomainen kaarielementti 24, jossa on pituussuuntaiset kaarevat sivut 25a ja 25b, jotka ovat varustetut ensimmäisellä laipalla 15 ja kolmannella laipalla 26, ja joiden laippojen ulkopinnat 15a, 26a ovat sovitettavissa siiven, ohjainpinnan tai vakaajan pintalevyjä kohti. Laippo-15 jen 15, 26 välissä on toinen laippa 16, jolloin ensimmäisen laipan 15 ja toisen laipan välillä on ensimmäinen nurkka 17a ja kolmannen laipan 26 ja toisen laipan 16 välillä on toinen nurkka 17b. Kuviossa 7 esitetyssä tapauksessa ensimmäinen ja kolmas laippa 15, 26 ovat olennaisesti vaakasuuntaisia ja toinen laippa 16 on olennaisesti pystysuuntainen. Nurkalla 17a, 17b voi toki olla jokin 20 muukin kulma kuin suorakulma, esimerkiksi 75° - 105°. Pituussuuntaiset nurkat 17a, 17b käsittävät pyöristetyt sisänurkat ja pyöristetyt ulkonurkat. Edelleen voi kaarevissa sivuissa olla koloja 27, jotka voivat jakaa laipat 15, 26 kahteen tai useampaan osaan ja ulottua jonkin verran myös pystylaippaan 16. Näihin koloihin 27 voidaan sovittaa esimerkiksi pituusjäykisteen kiinnityselin. Edelleen 25 pystysuuntaisessa laipassa 16 voi olla yksi tai useampia aukkoja 28 putkia, johtoja tai vastaavia varten sekä edelleen siinä voi olla kulkuaukko huoltoja ja kokoonpanoa varten. Kaarielementissä 24 on vielä poikkisuuntaiset päädyt 29a, 29b toisessa laipassa 16, jotka päädyt ovat sovitettavissa siiven, ohjain-pinnan tai vakaajan reunasalkoja kohti. Kuvion 7 mukaisessa ratkaisussa on 30 sovitettu lujitekappaleet 20 vain ensimmäisiin nurkkiin 17a, mutta toki on mahdollista sovittaa lujitekappaleet myös toisiin nurkkiin 17b. Edelleen voidaan kaarielementin 24 eri nurkissa käyttää tarvittaessa erilaisia lujitekappaleita 20. Aiempien kuvioiden 5 ja 6 sekä seuraavan kuvion 9 selityksessä mainittuja piirteitä ja ominaisuuksia voidaan soveltaa myös kaarielementissä 24.

35 Kuviossa 8 on esitetty yksityiskohta kuvion 7 mukaisen kaariele mentin pystylaipan ja vaakalaipan välisestä nurkasta.

8

Kuviossa 9 laippojen 15, 16 välinen nurkka 17 on lujitettu kiinnittämällä pitkänomainen kourumainen lujitekappale 20 nurkkaan 17 niin, että se kattaa osittain tai kokonaan nurkka-alueen N. Lujitekappale 20 käsittää ulko-kaaren 30, jonka kaarevuussäde vastaa olennaisesti komposiittilaipan sisänur-5 kan 18 kaarevuussädettä R1. Ulkokaari 30 voi olla kiinnitetty liimalla komposiittilaipan sisänurkkaan 18. Lujitekappale 20 voi olla suhteellisen ohut rakenne, jolloin sillä voi olla sisäkaari 31 nurkan 17 kohdalla. Tällainen lujitekappale 20 voi olla komposiittia tai se voi olla esimerkiksi alumiinia tai titaania. Edelleen lujitekappale 20 voi ulottua nurkasta 17 lukien etäisyyden verran kohti ensim-10 mäisen laipan 15 vapaata reunaa 15c ja vastaavasti etäisyyden verran kohti toisen laipan 16 vapaata reunaa 16c.

Edellä mainitut lujitekappaleet voivat käsittää yhden tai useampia aukkoja, jotka keventävät lujitekappaleen rakennetta.

Mainittakoon yleisesti, että komposiittirakenne voi käsittää useita 15 samansuuntaisia lujitekuituja. Tällaisia lujitekuitukerroksia voi olla yksi tai useampia. Eri kerroksissa lujitekuitujen suunta voi olla samanlainen tai erilainen. Vaihtoehtoisesti komposiittirakenne voi käsittää verkkomaisen kuitu lujitteen yhdessä tai useammassa kerroksessa. Sideaine voi olla esimerkiksi hartsia tai muuta sopivaa muovimateriaalia. Kuitulujitteena voi olla esimerkiksi lasikuitua, 20 hiilikuitua, aramidikuitua tai vastaavaa.

Komposiittiosat kuten komposiittilaippa, kaarielementti ja lujitekappaleet voidaan valmistaa kukin erikseen esimerkiksi RTM-menetelmällä (Resin Transfer Moulding). RTM nimittäin soveltuu mittatarkkojen kappaleiden valmistamiseen. Lujitteet tai lujiteaihiot asetetaan muottiin, jonka jälkeen muotti sulje-25 taan. Tämän jälkeen muottiin voidaan injektoida hartsia tai vastaavaa sideainetta. Edelleen voidaan käyttää myös Prepreg-materiaalia eli esi-impregnoitua lujitetta, joka voidaan kovettaa autoklaavissa.

Joissain tapauksissa tässä hakemuksessa esitettyjä piirteitä voidaan käyttää sellaisenaan, muista piirteistä huolimatta. Toisaalta tässä hake-30 muksessa esitettyjä piirteitä voidaan tarvittaessa yhdistellä erilaisten kombinaatioiden muodostamiseksi.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

35

Claims (5)

1. Ilma-aluksen kaarielementti, joka on pitkänomainen tukikappale, joka on tarkoitettu sovitettavaksi ilma-aluksen siivessä, ohjainpinnassa tai va-kaajassa pintalevyjen ja reunasalkojen rajaamaan tilaan, ja joka kaarielementti 5 käsittää: pituussuuntaiset kaarevat sivut (25a, 25b), jotka ovat varustetut ainakin yhdellä ensimmäisellä laipalla (15) ja ainakin yhdellä kolmannella (26) laipalla, ja joiden laippojen ulkopinnat (15a, 26a) ovat sovitettavissa siiven, oh-jainpinnan tai vakaajan pintalevyjä kohti; 10 toisen laipan (16), johon poikittaiset ensimmäinen laippa (15) ja toi nen laippa (26) ovat kytketyt pituussuuntaisessa nurkassa (17a, 17b) ja ennalta määriteltyyn kulma-asentoon; pyöristetyt sisänurkat (18) ja pyöristetyt ulkonurkat (19) laippojen välisissä nurkissa (17); 15 poikkisuuntaiset päädyt (29a, 29b) toisessa laipassa (16), jotka päädyt ovat sovitettavissa siiven, ohjainpinnan tai vakaajan reunasalkoja kohti; ja joka kaarielementti (24) on valmistettu komposiittimateriaalista, tunnettu siitä, että kaarielementtiin (24) on kiinnitetty ainakin yksi lujitekappale 20 (20), joka on valmistettu erillisessä vaiheessa kaarielementin suhteen; että lujitekappale (20) on sovitettu kaarielementin (24) laippojen (15, 16, 26) välisessä nurkassa (17) vain sisänurkan (18) puolelle ja on sovitettu kattamaan ainakin osan sisänurkasta (18), jolloin lujitekappale (20) on sovitettu lujittamaan kyseistä nurkkaa (17); 25 että lujitekappale on kiinnitetty liima-aineella; että lujitekappale (20) on pitkänomainen levymäinen kappale, jossa on pituussuuntainen ensimmäinen reuna (21a) ja toinen reuna (21b); että lujitekappaleen (20) toinen reuna (21b) on kaareva ja sen kaa-revuussäde vastaa olennaisesti sisänurkan (18) kaarevuussädettä (R1); 30 että lujitekappale (20) on kiinnitetty ensimmäiseen laippaan (15) ja sovitettu niin, että lujitekappaleen toinen reuna (21b) on vasten sisänurkkaa (18); ja että lujitekappaleen (20) paksuus (L4) on pienempi tai yhtä suuri kuin sisänurkan kaarevuussäde (R1). 35

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaarielementti, tunnettu siitä, että poikittainen laippa (15, 26) käsittää ainakin yhden kiinnityskohdan (23) etäisyyden päässä sisänurkasta (18); 5 että lujitekappale (20) käsittää pituussuuntaisen ensimmäisen reu nan (21a) poikittaisen laipan (15, 26) vapaan reunan (15a, 26a) puolella ja pituussuuntaisen toisen reunan (21b) sisänurkan (18) puolella; että lujitekappale (20) on mitoitettu siten, että sen ensimmäinen reuna (21a) sijaitsee suuremman etäisyyden päässä sisänurkasta (18) kuin 10 mainittu kiinnityskohta (23); ja että lujitekappale (20) on kiinnitetty liima-aineella poikittaisen laipan sisäpuolen pintaa (15b, 26b) vasten, jolloin lujitekappale (20) on sovitettu ottamaan vastaan kiinnityskohtaan (23) kohdistuvia leikkausvoimia sekä tukemaan nurkkaa (17).

3. Ilma-aluksen komposiittilaippa, joka käsittää ainakin pitkänomaisen ensimmäisen laipan (15) ja pitkänomaisen toisen laipan (16), joilla kummallakin on yksi pituussuuntainen vapaa reuna (15c, 16c) ja jotka laipat ovat kytketyt toisiinsa pituussuuntaisessa nurkassa (17) ennalta määriteltyyn kulma-asentoon; 20 ja jossa nurkassa (17) laippojen (15, 16) välillä on pyöristetty si- sänurkka (18) ja pyöristetty ulkonurkka (19); ja joka komposiittilaippa (14) on valmistettu ainakin pääasiassa ainakin yhdestä polymeerisestä sideaineesta ja ainakin yhdestä lujitekuidusta; ja johon komposiittilaippaan (14) on kiinnitetty ainakin yksi lujitekap- 25 pale (20), joka on valmistettu erillisessä vaiheessa komposiittilaipan suhteen; tunnettu siitä, että lujitekappale (20) on sovitettu kattamaan ainakin osan komposiittilaipan (14) sisänurkasta (18), jolloin lujitekappale on sovitettu lujittamaan komposiittilaipan nurkan (17); 30 että lujitekappale (20) on vain sisänurkan (18) puolella; että lujitekappale (20) on kiinnitetty liima-aineella komposiittilaippaan (14); että lujitekappale (20) on pitkänomainen levymäinen kappale, jossa on pituussuuntaisen ensimmäinen reuna (21a) ja toinen reuna (21b); että lujitekappaleen toinen reuna (21b) on kaareva ja sen kaare-vuussäde vastaa olennaisesti komposiittilaipan sisänurkan (18) kaarevuussä-dettä (R1); ja että lujitekappale (20) on kiinnitetty ensimmäiseen laippaan (15) ja 5 sovitettu niin, että lujitekappaleen toinen reuna (21b) on vasten komposiittilaipan sisänurkkaa (18).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen komposiittilaippa, tunnettu siitä, että lujitekappale (20) on komposiittia käsittäen ainakin yhtä poly-10 meeristä sideainetta ja ainakin yhtä lujitekuitua.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen komposiittilaippa, tunnettu siitä, että ensimmäinen laippa (15) käsittää ainakin yhden kiinnityskohdan (23); ja 15 että lujitekappale (20) on mitoitettu ulottumaan nurkasta (17) ainakin mainittuun kiinnityskohtaan (23) saakka.