RU2532254C2 - Torsion box of wing from composite - Google Patents

Torsion box of wing from composite Download PDF

Info

Publication number
RU2532254C2
RU2532254C2 RU2013104994/11A RU2013104994A RU2532254C2 RU 2532254 C2 RU2532254 C2 RU 2532254C2 RU 2013104994/11 A RU2013104994/11 A RU 2013104994/11A RU 2013104994 A RU2013104994 A RU 2013104994A RU 2532254 C2 RU2532254 C2 RU 2532254C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stringers
panels
shelves
wing
skin
Prior art date
Application number
RU2013104994/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013104994A (en
Inventor
Сергей Владимирович Моргулец
Андрей Евгеньевич Ушаков
Юрий Георгиевич Кленин
Арсений Петрович Ерков
Татьяна Георгиевна СОРИНА
Сергей Николаевич Озеров
Евгений Иванович Корниенко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна"
Priority to RU2013104994/11A priority Critical patent/RU2532254C2/en
Publication of RU2013104994A publication Critical patent/RU2013104994A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2532254C2 publication Critical patent/RU2532254C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Packaging Of Annular Or Rod-Shaped Articles, Wearing Apparel, Cassettes, Or The Like (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to structural elements of wings, particularly, to aircraft wing torsion box made of composites. Wing torsion box comprises top and bottom stringer panels. Front and rear spars and ribs of said panels divide torsion box inner space into compartments. Stringers are arranged in panel from the skin outer side and feature cross-section with the outrigger flange and set at spacing approximating to flange width. Stringers outer surfaces are coated with a thin layer of composite to make the panel outer skin. Stringer walls can plastically deform at impact loads.
EFFECT: higher safety of panels, simplified design and repair.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области авиации, к конструктивным элементам преимущественно крыльев, в частности к конструкции кессона крыла летательного аппарата из композиционных материалов.The invention relates to the field of aviation, to structural elements of predominantly wings, in particular to the construction of a wing box of an aircraft made of composite materials.

Известны конструкции кессона крыла самолета, выполненного из композиционного материала, например, на самолете В-787 (http://ru.wikipedia.org/wiki/Boeing_787_Dreamliner) или на самолете А-350 (http://www.aex.ru/news/2011/ll/22/90489/). Данные конструкции принципиально не отличаются от металлических вариантов, которые можно принять за аналоги предлагаемого варианта конструкции кессона. С точки зрения конструктивной схемы, оба указанных варианта конструкции композитного кессона идентичны и любой из них может быть принят за прототип. В этих конструкциях кессон крыла из композиционного материала включает в себя верхнюю и нижнюю стрингерные панели, передний и задний лонжероны и нервюры, делящие внутреннее пространство кессона на отсеки. Как и во всех традиционных конструкциях, стрингеры панелей размещены на внутренней стороне обшивки.Known designs of the wing box of an airplane made of composite material, for example, on a B-787 airplane (http://ru.wikipedia.org/wiki/Boeing_787_Dreamliner) or on an A-350 airplane (http://www.aex.ru/ news / 2011 / ll / 22/90489 /). These designs fundamentally do not differ from metal options, which can be taken as analogues of the proposed design option caisson. From the point of view of the structural scheme, both of these design options of the composite caisson are identical and any of them can be taken as a prototype. In these structures, the composite wing box includes upper and lower stringer panels, front and rear spars and ribs that divide the interior of the box into compartments. As with all traditional designs, panel stringers are located on the inside of the skin.

Общими существенными признаками любого из указанных прототипов, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения, являются следующие: кессон крыла из композиционного материала включает в себя верхнюю и нижнюю стрингерные панели, передний и задний лонжероны и нервюры, делящие внутреннее пространство кессона на отсеки.Common essential features of any of these prototypes that coincide with the essential features of the proposed technical solution are the following: a wing box made of composite material includes upper and lower stringer panels, front and rear spars and ribs, dividing the inner space of the box into compartments.

Главным недостатком такой конструктивной схемы в случае использования композиционного материала является то, что при ударных воздействиях на крыло (например, при погрузке-разгрузке, при ударах по крылу крупных градин, при столкновении с птицами и т.п.) сила удара приходится непосредственно на уязвимую в отношении ударного воздействия обшивку кессона. Это увеличивает риск ее повреждения и чревато потерей герметичности отсеков, содержащих топливо. Как известно, применяемый в самолетостроении слоистый композиционный материал, в отличие от металла, склонен к провоцируемому ударом межслойному растрескиванию, которое приводит к разрушению панели при нагружении ее впоследствии основной эксплуатационной нагрузкой. Особенно ощутимо это проявляется на верхней панели крыла, основной нагрузкой для которой является продольное сжатие, поскольку крыло в полете изгибается кверху. При сжатии панели отслоения в обшивке, появившиеся в результате удара, теряют устойчивость, что может привести к лавинообразному развитию разрушения по всей толщине обшивки с появлением в итоге сквозной трещины во всю ширину панели.The main drawback of such a structural scheme in the case of using composite material is that when impacts on the wing (for example, during loading and unloading, when hitting large hailstones on the wing, in a collision with birds, etc.), the impact force directly falls on the vulnerable in relation to the impact, the casing is casing. This increases the risk of damage and is fraught with loss of tightness of the compartments containing fuel. As is known, the layered composite material used in aircraft construction, unlike metal, is prone to interlayer cracking provoked by shock, which leads to the destruction of the panel when it is subsequently loaded with the main operational load. This is especially noticeable on the upper panel of the wing, the main load for which is longitudinal compression, since the wing bends upward in flight. When the panel is compressed, the delamination in the skin that occurs as a result of the impact loses stability, which can lead to an avalanche-like development of fracture over the entire thickness of the skin with the resultant through crack in the entire width of the panel.

Еще одним минусом аналогов и прототипа является неудобство обеспечения герметичности внутреннего объема кессона. Установка специальных гермофитингов в местах, где стрингеры проходят сквозь стенку нервюры, усложняет конструкцию, увеличивает трудозатраты при проведении сборочных операций и ремонтных работ. Конструктивные узлы законцовок стрингера (которые необходимы в силу уменьшения количества стрингеров от сечения к сечению из-за сужения кессона к концу крыла) также являются слабым местом традиционной конструктивной схемы. Поскольку для обеспечения достаточной прочности и надежности конструкции конец стрингера приходится соединять с силовым поясом нервюры, конструктор вынужден подгонять соответствующим образом схему расположения стрингеров и нервюр, варьируя их шаг, что усложняет задачу весовой оптимизации конструкции кессона.Another disadvantage of analogues and prototype is the inconvenience of ensuring the tightness of the internal volume of the caisson. The installation of special pressure fittings in places where stringers pass through the wall of the ribs complicates the design and increases labor costs during assembly operations and repair work. The structural nodes of the stringer tips (which are necessary due to the decrease in the number of stringers from section to section due to the narrowing of the caisson to the end of the wing) are also a weak point of the traditional design scheme. Since to ensure sufficient strength and reliability of the structure, the end of the stringer must be connected to the power belt of the ribs, the designer is forced to appropriately adjust the layout of the stringers and ribs, varying their pitch, which complicates the task of weight optimization of the design of the caisson.

Также существенным недостатком прототипа является отсутствие возможности посредством внешнего осмотра обеспечить надежный контроль целостности конструкции после возможного ударного воздействия, поскольку традиционно используемые в авиастроении слоистые композитные материалы при ударах расслаиваются без характерных и легко обнаруживаемых в металлических конструкциях вмятин и сквозных трещин. Принципиально, что для композитного кессона вполне возможна ситуация, когда не обнаруживаемые визуально последствия ударов угрожают разрушением крыла в полете. Кроме того, ремонт поврежденных мест в традиционной композитной конструкции представляет сложную задачу. Так, наложение заплаты после удаления поврежденного участка нередко влечет за собой и замену части одного или даже нескольких стрингеров, что требует сложной доработки конструкции, в особенности, когда необходима перестыковка стрингера, что делает неизбежной дорогостоящую разборку всего кессона.Also, a significant disadvantage of the prototype is the lack of the ability to provide reliable control of the structural integrity after a possible impact through external inspection, since the laminated composite materials traditionally used in aircraft construction are stratified by impact without characteristic dents and through cracks that are easily detected in metal structures. Fundamentally, for a composite caisson, a situation is quite possible when the effects of impacts not detectable visually threaten the destruction of the wing in flight. In addition, repairing damaged areas in a traditional composite structure is challenging. Thus, the application of a patch after removal of the damaged area often entails the replacement of part of one or even several stringers, which requires complex refinement of the design, especially when stringer rebooting is necessary, which makes expensive disassembly of the entire caisson inevitable.

Предлагаемым изобретением решается комплекс технических задач:The proposed invention solves a set of technical problems:

- предотвращения (или резкого снижения вероятности) повреждения обшивки панелей под воздействием ударных эксплуатационных нагрузок;- prevention (or a sharp decrease in the likelihood) of damage to the skin of the panels under the influence of shock operational loads;

- обеспечения гарантированного выявления повреждений конструкции при ударах (визуализация критических ударных повреждений);- ensuring guaranteed detection of structural damage during impacts (visualization of critical impact damage);

- упрощения конструктивного обеспечения герметичности кессона;- simplification of the structural ensuring the tightness of the caisson;

- упрощения ремонтных работ после локальных (например, ударом) повреждений конструкции.- simplification of repair work after local (for example, impact) structural damage.

Для достижения перечисленных технических результатов в кессоне крыла из композиционного материала, включающем верхнюю и нижнюю стрингерные панели, передний и задний лонжероны и нервюры, делящие внутреннее пространство кессона на отсеки, в отличие от прототипа, стрингеры размещены в панелях с внешней стороны обшивки, имеют сечение с вынесенной наверх (наружу) полкой и установлены с шагом, близким к ширине полок стрингеров, сверху стрингеры покрыты тонким слоем композиционного материала, образующим дополнительную внешнюю обшивку панели, а стенки стрингеров выполнены с возможностью упругой деформации при ударных нагрузках.To achieve the above technical results, in the wing box made of composite material, including the upper and lower stringer panels, front and rear spars and ribs, dividing the internal space of the box into compartments, unlike the prototype, the stringers are placed in panels on the outside of the skin, have a cross-section taken up (outward) by a shelf and installed with a step close to the width of the shelves of the stringers, on top of the stringers are covered with a thin layer of composite material, forming an additional outer skin of the panel, and the walls of the stringers are made with the possibility of elastic deformation under shock loads.

Как частный вариант, наиболее предпочтительный к реализации, предлагается конструкция стенок стрингеров с чередующимися в шахматном порядке стойками и перемычками, которые образуют два ряда сквозных щелевидных пазов, так что перемычки между ними обеспечивают необходимый амортизирующий эффект в отношении ударной нагрузки.As a private option, the most preferred for implementation, we propose the design of the walls of the stringers with staggered racks and jumpers that form two rows of through slit-like grooves, so that the jumpers between them provide the necessary shock-absorbing effect in relation to the shock load.

Как возможный вариант, для упрощения операций сборки и повышения ремонтопригодности кессона как минимум полки и перемычки стрингеров, а также дополнительная обшивка могут быть выполнены из композиционного материала с термопластическим связующим. Это позволит при относительно небольших повреждениях, когда имеет место только расслоение материала элементов конструкции, перейти от замены поврежденных ее частей с дорогостоящей технологией перестыковки стрингеров к восстановлению расслоившихся элементов посредством так называемой технологии «сварки».As a possible option, to simplify assembly operations and increase the maintainability of the caisson, at least the shelf and jumpers of the stringers, as well as additional casing, can be made of composite material with a thermoplastic binder. This will allow, with relatively small damages, when only delamination of the material of structural elements takes place, to switch from replacing damaged parts with expensive technology for re-stringing stringers to restoring delaminated elements using the so-called “welding” technology.

Отличительными признаками предложенного технического решения от известного - прототипа - являются следующие: стрингеры размещены на наружных поверхностях панелей, имеют сечение с вынесенной наверх полкой и установлены с шагом, близким к ширине полок стрингеров, снаружи стрингеры покрыты тонким слоем композита, образующим сплошную дополнительную обшивку, а стенки стрингеров выполнены с возможностью упругой деформации при ударных нагрузках. В качестве наиболее предпочтительного частного варианта реализации упругих стрингеров предлагается конструкция их стенок с чередующимися в шахматном порядке стойками и перемычками, которые образуют два ряда сквозных щелевидных пазов. Как возможный вариант, как минимум полки и перемычки стрингеров, а также дополнительная обшивка могут быть выполнены из композиционного материала с термопластическим связующим.Distinctive features of the proposed technical solution from the well-known prototype are the following: stringers are placed on the outer surfaces of the panels, have a cross section with a shelf raised up and installed with a step close to the width of the stringers shelves, outside the stringers are covered with a thin layer of composite, forming a continuous additional skin, and the walls of the stringers are made with the possibility of elastic deformation under shock loads. As the most preferred particular embodiment of the elastic stringers, it is proposed to design their walls with staggered racks and jumpers that form two rows of through slit-like grooves. As a possible option, at least the shelves and jumpers of the stringers, as well as additional casing, can be made of composite material with a thermoplastic binder.

Благодаря наличию данных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующий технический результат:Due to the presence of these distinguishing features in conjunction with the known achieved the following technical result:

Благодаря наличию данных существенных признаков достигаются следующие технические эффекты:Due to the presence of these essential features, the following technical effects are achieved:

- удары в зону между стрингерами амортизируются за счет изгибной податливости их полок с растяжением тонкой дополнительной обшивки и с разрушением их при сильных ударах, что в любом случае значительно ослабит воздействие удара на основную обшивку, а удары в стенку стрингера амортизируются в основном за счет ее упругой податливости;- impacts in the area between the stringers are amortized due to the flexural flexibility of their shelves with stretching of the thin additional casing and their destruction during strong impacts, which in any case will significantly weaken the impact of the impact on the main casing, and impacts in the stringer's wall are amortized mainly due to its elastic compliance;

- поскольку защитное амортизирующее покрытие кессона состоит в основном из элементов продольного подкрепления, это позволяет получить высокое весовое качество предлагаемого варианта конструкции кессона. В силовом подкреплении панелей напрямую не участвуют только стойки, вес которых, как показывают расчеты, составляет не более 20% от массы стрингера;- since the protective cushioning coating of the caisson consists mainly of elements of longitudinal reinforcement, this allows to obtain high weight quality of the proposed design of the caisson. Only racks are not directly involved in the power reinforcement of the panels, the weight of which, according to calculations, is no more than 20% of the stringer's mass;

- наличие эффективной защиты от ударов в предлагаемой конструкции дает в итоге преимущество в весе, поскольку в традиционной конструкции, где удар воспринимается непосредственно обшивкой панели, ради обеспечения остаточной (послеударной) прочности композитного кессона приходится идти на существенное увеличение толщины обшивки. Кроме того, предлагаемая конструкция кессона свободна от критически важного недостатка - невозможности простого визуального обнаружения следов критически опасных для прочности крыла ударов. Во-первых, эффект амортизации сам по себе является фактором, значительно нивелирующим последствия удара, поскольку сила удара пропорциональна, как известно, контактной жесткости в точке удара. При наличии предлагаемой амортизации удары с относительно небольшой энергией вообще не вызовут разрушений, а во-вторых, удары с опасным для прочности крыла уровнем энергии будут оставлять хорошо заметные следы повреждений на тонкой верхней обшивке. Только в случае ударов высокой интенсивности появляется вероятность, что ударник, преодолев защиту, все же «доберется» до основной обшивки. Но при этом значительная часть его разрушительного потенциала будет уже потеряна;- the presence of effective impact protection in the proposed design gives an overall weight advantage, since in the traditional design, where the shock is perceived directly by the panel skin, in order to ensure the residual (impact) strength of the composite caisson, it is necessary to significantly increase the thickness of the skin. In addition, the proposed caisson design is free from a critical drawback - the impossibility of simple visual detection of traces of impacts critical to wing strength. Firstly, the depreciation effect itself is a factor significantly leveling the effects of an impact, since the impact force is proportional, as is known, to contact stiffness at the point of impact. In the presence of the proposed cushioning, impacts with relatively low energy will not cause any damage at all, and secondly, impacts with an energy level hazardous to wing strength will leave clearly visible traces of damage on the thin upper skin. Only in the case of high-intensity strikes, is it possible that the drummer, having overcome the defense, will still "get" to the main skin. But at the same time, a significant part of its destructive potential will already be lost;

- изготовление стрингеров с применением термопластического связующего может существенно упростить не только изготовление стрингеров и их монтаж на уже установленных панелях, но и ремонт кессона после разрушений от ударных и других воздействий. Если ремонт в случае традиционной конструкции кессона зачастую требует его разборки, в предложенной конструкции во многих случаях (при повреждениях, не затрагивающих основную обшивку) вообще не понадобится демонтаж панелей и проведение дорогостоящей операции замены поврежденных участков панелей с перестыковкой стрингеров. Использование удобной и дешевой технологии «сварки» может позволить восстанавливать целостность элементов стрингеров простым местным нагревом конструкции с расплавлением связующего. Наличие защитного покрытия в виде полок стрингеров и дополнительной обшивки, как и само расположение стрингеров на наружной стороне панелей, кардинально упрощает ремонт композитного кессона предлагаемой конструкции;- the manufacture of stringers using a thermoplastic binder can greatly simplify not only the manufacture of stringers and their installation on already installed panels, but also the repair of the caisson after destruction from shock and other influences. If the repair in the case of the traditional design of the caisson often requires its disassembly, in the proposed design in many cases (for damages that do not affect the main casing), it will not be necessary to dismantle the panels and carry out an expensive operation to replace damaged sections of the panels with re-stringers. The use of convenient and cheap technology of “welding” can make it possible to restore the integrity of stringer elements by simple local heating of the structure with melting of the binder. The presence of a protective coating in the form of stringer shelves and additional sheathing, as well as the very arrangement of the stringers on the outside of the panels, dramatically simplifies the repair of the composite caisson of the proposed design;

- вопрос прочности и надежности узлов законцовок стрингеров тоже решается в данной конструкции достаточно просто и эффективно. Для этого устанавливаемые в первую очередь над полками лонжеронов более мощные крайние стрингеры (параллельные краям панелей) должны иметь высоту стенок на толщину полок стрингеров меньше, чем остальные. Обрывающиеся стрингеры свободными концами своих полок заходят на полки этих крайних стрингеров и скрепляются с ними, к примеру, за счет использования технологии «сварки» и, при необходимости, дополнительного механического крепежа.- the issue of strength and reliability of the nodes of the ends of the stringers is also solved in this design quite simply and efficiently. To do this, the more powerful extreme stringers (installed parallel to the edges of the panels) installed above the spar shelves, must have a wall height less than the rest of the stringer shelves. The breaking stringers with the free ends of their shelves go to the shelves of these extreme stringers and are fastened with them, for example, through the use of "welding" technology and, if necessary, additional mechanical fasteners.

Предложенное конструктивное решение может быть использовано в авиации - в конструкции, преимущественно, кессона крыла летательного аппарата из композиционных материалов.The proposed constructive solution can be used in aviation - in the construction, mainly, of the wing box of the aircraft made of composite materials.

Предлагаемая конструкция поясняется чертежами фиг.1 и 2.The proposed design is illustrated by the drawings of figures 1 and 2.

На фиг.1 изображен общий вид участка кессона крыла.Figure 1 shows a General view of a section of the wing box.

На фиг.2 изображен стрингер (фрагмент и сечение), стенка которого выполнена с чередующимися в шахматном порядке стойками и перемычками, которые образуют два ряда сквозных щелевидных пазов. При этом (как вариант) полки и перемычки стрингеров, а также дополнительная обшивка выполнены из композиционного материала с термопластическим связующим.Figure 2 shows the stringer (fragment and cross-section), the wall of which is made with alternating staggered racks and jumpers that form two rows of through slit-like grooves. At the same time (as an option) the shelves and jumpers of the stringers, as well as the additional casing, are made of composite material with a thermoplastic binder.

Изображенный на фиг.1 кессон крыла из композиционного материала включает в себя верхнюю 1 и нижнюю 2 стрингерные панели, в которых стрингеры 3 закреплены на обшивке 4, передний 5 и задний 6 лонжероны и нервюры 7 (на фиг.1 видны фрагментарно), делящие внутреннее пространство кессона на отсеки. Стрингеры 3 размещены на внешней стороне обшивок 4 и имеют Т-образное сечение с вынесенной наверх (наружу) полкой 8. Стрингеры 3 установлены с шагом, примерно равным ширине полки 8. Небольшой зазор между полками затрудняет проникновение через него вероятного ударника (например, градины, камня из-под колеса шасси или куска разорвавшегося пневматика этого колеса). С другой стороны, он необходим для предотвращения распространения в поперечном направлении местных расслоений композиционного материала после удара. Полки 8 стрингеров 3 покрыты слоем композиционного материала, образующим сплошную дополнительную тонкостенную обшивку 9 панели, а стенки 10 стрингеров 3 выполнены упругими в отношении ударной нагрузки. В данном случае (см. фиг.2) стенки 10 стрингеров 3 выполнены с чередующимися в шахматном порядке верхними 11 и нижними 12 стойками и перемычками 13, которые образуют два ряда сквозных щелевидных пазов, так что перемычки 13 между ними обеспечивают требуемый амортизирующий эффект при ударах. При этом перемычки 13 представляют собой участки одной детали с длиной, равной длине стрингера 3. Кроме рядовых стрингеров 3 на каждой панели 1 и 2 имеются также по два боковых стрингера 14, которые отличаются от рядовых только своими размерами. Высота их меньше на толщину полок 8 рядовых стрингеров 3, а остальные размеры определяются исходя из требований прочности.The wing box of composite material shown in FIG. 1 includes an upper 1 and a lower 2 stringer panels, in which stringers 3 are fixed to the skin 4, the front 5 and rear 6 spars and ribs 7 (fragmentary visible in FIG. 1), dividing the inner caisson space into compartments. Stringers 3 are placed on the outer side of the casing 4 and have a T-section with the shelf 8 extending upward (outward). The stringers 3 are installed with a step approximately equal to the width of the shelf 8. A small gap between the shelves makes it difficult for a potential impactor to penetrate (for example, gradients, stone from under the chassis wheel or a piece of torn pneumatic of this wheel). On the other hand, it is necessary to prevent the transverse propagation of local delaminations of the composite material after impact. The shelves 8 of the stringers 3 are covered with a layer of composite material, forming a continuous additional thin-walled sheathing 9 of the panel, and the walls 10 of the stringers 3 are made elastic in relation to the shock load. In this case (see Fig. 2), the walls 10 of the stringers 3 are made with staggered upper 11 and lower 12 uprights and jumpers 13, which form two rows of through slot-like grooves, so that the jumpers 13 between them provide the required shock-absorbing effect upon impacts . In this case, the jumpers 13 are sections of one part with a length equal to the length of the stringer 3. In addition to the ordinary stringers 3 on each panel 1 and 2, there are also two side stringers 14, which differ from ordinary stringers only in their sizes. Their height is less by the thickness of the shelves 8 of the ordinary stringers 3, and the remaining dimensions are determined based on strength requirements.

Полки 8 и перемычки 13 стрингеров 3, а также дополнительная тонкостенная обшивка 9 могут быть выполнены из композиционного материала с термопластическим связующим, что позволяет использовать технологию «сварки», существенно упрощающую операции сборки и ремонта кессона.Shelves 8 and jumpers 13 of stringers 3, as well as additional thin-walled sheathing 9 can be made of composite material with a thermoplastic binder, which allows the use of "welding" technology, which greatly simplifies the assembly and repair of the caisson.

Сборка кессона крыла производится в следующем порядке. На панелях, не имеющих изначально стрингеров, закрепляют (например, механическим крепежом) нижние стойки 12, после чего кессон собирают по традиционной технологии. Отличие заключается лишь в том, что теперь в нервюрах 7 нет отверстий для стрингеров 3, что избавляет от необходимости установки гермофитингов и существенно упрощает сборку. После установки замыкающего крепежа приступают к закреплению на кессоне стрингеров 3. Предварительно полки 8 стрингеров 3 соединяют (например, с применением технологии «сварки» и/или механического крепежа) с верхними стойками 11 и перемычками 13, которые представляют собой участки одной детали - во всю длину стрингеров 3 и 14. В первую очередь, стингеры 3 и 14 устанавливают по краям панелей 1 и 2. Эти боковые стрингеры 14 должны быть более мощными, т.к. на них крепятся концы тех рядовых стрингеров 3, которые приходится обрезать из-за сужения кессона к периферии. Соответственно, высота боковых стрингеров 14 должна быть меньше на высоту полок 8 рядовых стрингеров 3. Стрингеры 3 и 14 закрепляют на нижних стойках 12 посредством, например, механического крепежа, для чего на полках 8 предусмотрены отверстия 15. Края полок 8, обрывающихся из-за сужения кессона стрингеров 3, могут закрепляться на полках 8 боковых стрингеров 14 посредством крепежа и технологии «сварки». После установки стрингеров 3 и 14 на их полки накладывают внешнюю обшивку 9, которая может представлять собой композит на термопластическом связующем. Это делает возможным применять технологию «сварки», что упрощает данную операцию.The assembly of the wing box is made in the following order. On panels that do not have stringers initially, lower racks 12 are fixed (for example, by mechanical fasteners), after which the caisson is assembled using traditional technology. The only difference is that now in ribs 7 there are no openings for stringers 3, which eliminates the need to install pressure fittings and greatly simplifies assembly. After installing the locking fastener, the stringers 3 are fastened to the box. Previously, the shelves 8 of the stringers 3 are connected (for example, using the technology of "welding" and / or mechanical fasteners) with the upper posts 11 and jumpers 13, which are sections of one part - in full the length of the stringers 3 and 14. First of all, the stingers 3 and 14 are installed at the edges of the panels 1 and 2. These side stringers 14 should be more powerful, because the ends of those ordinary stringers 3, which have to be cut off due to the narrowing of the caisson to the periphery, are attached to them. Accordingly, the height of the side stringers 14 should be less by the height of the shelves 8 of the ordinary stringers 3. Stringers 3 and 14 are fixed to the lower posts 12, for example, by means of mechanical fasteners, for which holes 15 are provided on the shelves 15. The edges of the shelves 8 breaking off due to the narrowing of the caisson stringers 3, can be fixed on the shelves 8 of the side stringers 14 by means of fasteners and technology of "welding". After installing the stringers 3 and 14 on their shelves impose an outer skin 9, which may be a composite on a thermoplastic binder. This makes it possible to use the technology of "welding", which simplifies this operation.

При ремонте повреждений, не затрагивающих основную обшивку 4 панелей 1 и 2, заменяют поврежденные участки тонкой внешней обшивки 9, полок 8 и перемычек 13 стрингеров 3 и 14. Если повреждения привели только к расслоению этих деталей, восстановление их целостности может быть достигнуто применением технологии «сварки», что делает ремонт относительно простым и малозатратным. Такой ремонт может быть сделан даже в полевых условиях, что невозможно в случае традиционной конструкции композитного крыла.When repairing damage that does not affect the main skin of 4 panels 1 and 2, replace the damaged areas of thin external skin 9, shelves 8 and jumpers 13 of stringers 3 and 14. If damage led only to delamination of these parts, restoration of their integrity can be achieved using technology " welding ”, which makes repairs relatively simple and low cost. Such repairs can be made even in the field, which is not possible in the case of the traditional composite wing design.

Claims (3)

1. Кессон крыла из композиционного материала, включающий верхнюю и нижнюю стрингерные панели, в которых, передний и задний лонжероны и нервюры, делящие внутреннее пространство кессона на отсеки, отличающийся тем, что стрингеры размещены в панели с внешней стороны обшивки, имеют сечение с вынесенной наверх полкой и установлены с шагом, близким к ширине этих полок, сверху стрингеры покрыты тонким слоем композиционного материала, образующим дополнительную внешнюю обшивку панели, а стенки стрингеров выполнены с возможностью упругой деформации при ударных нагрузках.1. A wing box made of composite material, including the upper and lower stringer panels, in which the front and rear spars and ribs dividing the internal space of the box into compartments, characterized in that the stringers are placed in the panel on the outside of the skin, have a section with the top shelf and installed with a step close to the width of these shelves, on top of the stringers are covered with a thin layer of composite material forming an additional external paneling, and the walls of the stringers are made with the possibility of elastic deformation and under shock loads. 2. Кессон крыла по п.1, отличающийся тем, что стенки стрингеров образованы чередующимися в шахматном порядке стойками и перемычками, которые образуют два ряда сквозных щелевидных пазов.2. The wing box according to claim 1, characterized in that the walls of the stringers are formed by staggered racks and jumpers that form two rows of through slit-like grooves. 3. Кессон крыла по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что как минимум полки и перемычки стрингеров, а также дополнительная обшивка выполнены из композиционного материала на термопластическом связующем. 3. Wing box according to any one of claims 1 or 2, characterized in that at least the shelves and jumpers of the stringers, as well as additional casing, are made of composite material on a thermoplastic binder.
RU2013104994/11A 2013-02-07 2013-02-07 Torsion box of wing from composite RU2532254C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013104994/11A RU2532254C2 (en) 2013-02-07 2013-02-07 Torsion box of wing from composite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013104994/11A RU2532254C2 (en) 2013-02-07 2013-02-07 Torsion box of wing from composite

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013104994A RU2013104994A (en) 2014-08-20
RU2532254C2 true RU2532254C2 (en) 2014-11-10

Family

ID=51384057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013104994/11A RU2532254C2 (en) 2013-02-07 2013-02-07 Torsion box of wing from composite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2532254C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4749155A (en) * 1985-09-30 1988-06-07 The Boeing Company Method of making wing box cover panel
SU1448587A1 (en) * 1987-01-16 1988-12-30 Предприятие П/Я В-2739 Caisson carrier surface of the aircraft
RU2133693C1 (en) * 1993-05-11 1999-07-27 Дойче Эйроспейс Эйрбус ГмбХ Load-bearing structure for aerodynamic surface
EA200800583A1 (en) * 2007-04-30 2008-12-30 Эрбус Эспанья, С. Л. NODE RIBS FOR WING CASSONS OR AIRCRAFT STABILIZER

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1448547A1 (en) * 1987-01-16 1991-12-07 V A Zakharov Caisson of lifting surface of aircraft

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4749155A (en) * 1985-09-30 1988-06-07 The Boeing Company Method of making wing box cover panel
SU1448587A1 (en) * 1987-01-16 1988-12-30 Предприятие П/Я В-2739 Caisson carrier surface of the aircraft
RU2133693C1 (en) * 1993-05-11 1999-07-27 Дойче Эйроспейс Эйрбус ГмбХ Load-bearing structure for aerodynamic surface
EA200800583A1 (en) * 2007-04-30 2008-12-30 Эрбус Эспанья, С. Л. NODE RIBS FOR WING CASSONS OR AIRCRAFT STABILIZER

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013104994A (en) 2014-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Balcı et al. Experimental investigation of single and repeated impacts for repaired honeycomb sandwich structures
Andrew et al. Compression after impact strength of repaired GFRP composite laminates under repeated impact loading
US7025305B2 (en) Aircraft panel
WO2010097497A3 (en) Improvement of the protection against direct lightning strikes in riveted areas of cfrp panels
Sadighi et al. An experimental study on the low velocity impact resistance of fibre metal laminates under successive impacts with reduced energies
US20160159453A1 (en) Composite Blade Stringer Edge Protection and Visual Damage Indication
EP2678146B1 (en) Method for producing a connector and connector for an aircraft or a spacecraft
EP2735503B1 (en) Modular structural assembly
EP3318481A1 (en) Panel structure for an aircraft and manufacturing method thereof
US20110233338A1 (en) Joint
US20120037755A1 (en) Wing structure
Prakash et al. Structural analysis of aircraft fuselage splice joint
Fawcett et al. 777 empennage certification approach
RU128600U1 (en) KESSON WINGS FROM COMPOSITE MATERIAL
US20070272799A1 (en) Aircraft Wing
RU2532254C2 (en) Torsion box of wing from composite
CN102112370A (en) Protection panel and landing gear including same
Podzhivotov et al. Laminated metal-polymeric materials in structural elements of aircraft
CN104229121A (en) Symmetric wing rib with center plane fastened shear ties
Rośkowicz et al. Research on durability of composite materials used in repairing aircraft components
RU2532255C1 (en) Torsion box of wing from composite
RU135615U1 (en) KESSON WINGS FROM COMPOSITE MATERIAL
US20100059627A1 (en) Aircraft with a Rear Fuselage Protection Shield
Dubovikov et al. Damage tolerance and repair of UD-ribs of lattice composite fuselage structures
WO2010136630A3 (en) Process for repairing airplane panels

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190208