用于飞行器结构中的开口的加固组件制造技术

一种用于飞行器机身结构中的开口的加固组件，其具有：机身表层，机身表层带有内侧、外侧和带有第一开口轮廓的第一开口；以及加固结构，其带有加厚区段和至少一个悬臂型材。第一开口轮廓在机身表层的内侧处被开口边缘面包围，开口边缘面具有与包围边缘面的机身表层的厚度相对应的厚度。加厚区段具有与开口边缘面匹配的靠放面以及背离靠放面的容纳区段，它们包围第二开口。至少一个悬臂型材安排在容纳区段处且在背离靠放面的方向上延伸。加固结构是单件式的。机身表层和加固结构由带有嵌入在塑料基质中的强化纤维的纤维强化的塑料制成。靠放面与开口边缘面处于面接触中且加固结构与机身表层连接，从而第一开口与第二开口彼此叠置。

Reinforcement Components for Openings in Aircraft Structures

A reinforcing component for an opening in an aircraft fuselage structure is provided with a fuselage surface layer, a fuselage surface layer with an inner, an outer and a first opening with a first opening profile, and a reinforcing structure with a thickening section and at least one cantilever profile. The first opening profile is surrounded by an opening edge bread at the inner side of the fuselage surface, and the opening edge surface has a thickness corresponding to the thickness of the fuselage surface surrounding the edge surface. Thickening sections have accommodation sections matching the edge of the opening and deviating from the side of the opening, which surround the second opening. At least one cantilever profile is arranged at the accommodation section and extends in the direction away from the side face. The reinforced structure is single-piece. The fuselage surface and reinforcement structure are made of fibre reinforced plastics with reinforced fibers embedded in the plastic matrix. The first opening and the second opening are superimposed on each other by the surface contact between the side face and the edge face of the opening and the reinforcement structure is connected with the fuselage surface.

【技术实现步骤摘要】
用于飞行器结构中的开口的加固组件
本专利技术涉及一种用于飞行器结构中的开口的加固组件、一种带有飞行器机身结构和至少一个位于其中的开口的飞行器、以及一种用于制造用于飞行器机身结构中的开口的加固组件的方法。
技术介绍
运输工具常常配备有通到内部空间的、可封闭的一个或多个通道。为此在外表层中提供一个或多个开口，这些开口配备有可动的门或盖板。有意义的是，当在运输工具的外表层中制造通道开口时通过加固开口边缘确保运输工具的足够的稳定性。对于机动车辆而言，门开口被复杂的承载结构包围，而例如航天器和尤其客用飞行器在门开口处具有加固的边缘结构。已知的是，在门开口的区域中加固飞行器的外表层。这能够例如通过加固结构完成，该加固结构局部地或完全地围绕门开口轮廓。对于由金属或纤维强化的材料制成的飞行器机身而言已知的是，单独地由与飞行器机身相同的材料制造附加的加固结构且接着经由连接元件使加固结构与开口的边缘区域连接。在此除了铆接连接之外还考虑粘接连接。文件DE102009057012A1公开了一种用于带有机身表层的飞行器机身结构的门周围组件，该机身表层指配有加固元件。在此提出一种限制门洞的门周围结构。
技术实现思路
根据连接原理，单独制造加固结构且建立其与门周围的连接可能是非常高耗费的。在使用铆接连接时此外需要尺寸设计充分的荷载引入区域，该荷载引入区域导致开口边缘区域的一致的设计和足够的抗剪强度。因此本专利技术的目的是，提出用于在飞行器机身结构中的开口区域的、具有较小的尺寸的结构加固组件，利用该结构加固组件能够实现满足力流的或者满足纤维复合的设计以及简单的制造。该目的通过本专利技术的组件来实现。有利的改进方案和实施方式能够从下文的描述中得出。提出一种用于飞行器机身结构中的开口的加固组件。该加固组件具有：机身表层，其带有内侧、外侧和带有第一开口轮廓的第一开口；以及加固结构，其带有加厚区段和至少一个悬臂型材。第一开口轮廓在机身表层的内侧处被开口边缘区域包围，该开口边缘区域具有与包围边缘面的机身表层的厚度相对应的厚度。加厚区段具有与开口边缘区域匹配的靠放面以及背离该靠放面的容纳区段，它们包围第二开口。所述至少一个悬臂型材安排在所述容纳区段处且在背离所述靠放面的方向上延伸。所述加固结构是单件式的。所述机身表层和所述加固结构由带有嵌入在塑料基质中的强化纤维的纤维强化的塑料制成，其中所述靠放面与所述开口边缘面处于面接触中且所述加固结构与所述机身表层连接，从而所述第一开口与所述第二开口彼此叠置。机身表层应理解为飞行器机身结构的组成部分且因此能够是长形延伸的柱形的机身的一部分。机身表层具有强化纤维，该强化纤维嵌入到基质材料中且尤其在多层中且以不同的方向在机身表层的平面中延伸。强化纤维能够在第一开口轮廓处结束或旁经第一开口轮廓。机身表层能够通过各种各样的过程实现，例如通过放置预浸渍的纤维半成品、所谓的“预浸料坯”或其他过程。第一开口能够例如为门开口或者门开口的局部。第一开口通过加固结构能够具有足够牢固的结构，该足够牢固的结构例如允许支承可动的门。对于其他的开口类型、例如窗开口也能够设置合适的加固结构。加固结构因此能够匹配于开口的具体应用且根据出现的负荷和要求的疲劳强度设计成对称的或非对称的。环绕开口的开口边缘区域不一定是几何结构上闭合的面，而在本专利技术的范围中是在机身表层的内侧处的设置成用于容纳靠放区域的区段。开口边缘区域能够根据开口的尺寸和形状具有不同的设计方案。例如可设想条带形的开口边缘区域，该开口边缘区域作为带有恒定宽度的条带围绕开口。但是开口边缘区域还能够具有缩窄部或扩宽部，该缩窄部或扩宽部允许集成中间肋条或类似物品。加固结构的加厚区段是基本上面型的且直接与开口边缘区域处于面接触中的构成物，其主要目的在于，在开口边缘区域中局部地增大机身表层的厚度。由此提高强度和损害公差。这能够尤其对于这样的门开口是有意义的，即对于该门开口而言通过从外部提供到门开口处的设施、例如阶梯或在客机中的飞行器乘客走廊能够出现碰撞。加厚区段能够具有径向向内变大的厚度，该厚度能够处于与机身表层的厚度相同的数量级中。通常飞行器的基础表层具有约1.2-2.5mm的厚度。附加地安置的门角加固部能够具有超过15mm的附加厚度。加固结构能够具有大量另外的结构元件，这些结构元件导致开口边缘区域的合适的加固。尤其所述加固结构能够如肋条那样实现，该肋条至少部分地围绕第二开口。肋条能够以带的形式实施，该带在与靠放区域具有恒定或变化的间距的情况下围绕第二开口且经由一个或多个垂直于靠放区域安排的结构元件与机身表层连接。加固结构具有在加厚区段处的靠放面，该靠放面与开口边缘区域连接。可理解的是，开口边缘区域和靠放面在其伸展量和造型方面相互对应。单件制造的加固结构(加厚区段已经集成在该加固结构处)的特别的优点在于在给机身表层配备不同的加固结构方面的高的灵活性。如上文提及的那样，机身表层能够在第一开口的区域中配备有与在其他的、与开口隔开的区域中相同的厚度。因此，加厚部集成在开口边缘区域处不必再在机身表层本身处实现，而是通过与加固结构连接实现。加厚部的可能的位置因此不取决于制造机身表层的装置的预设的位置。相反地，能够在机身表层中在任意的部位处设置带有任意的尺寸的第一开口，在该第一开口处然后能够单独地安置加固结构。机身表层的设计方案能够由此在没有大的耗费的情况下也与顾客特定的期望相匹配。加固结构与机身表层的连接能够通过任意的方法和连接措施实现，其至少部分地还能够取决于加固结构和机身表层的所使用的材料。示例性地在此提及粘接、铆接和焊接连接以及其他的材料配合的方法，例如使机身表层的未硬化或预硬化的层和加固结构的相互接触和加固结构与机身表层共同硬化。在一种有利的实施方式中，加固结构和机身表层在开口边缘面处无过渡地、材料配合地相互连接。无过渡的材料配合的连接不应理解为借助于单独的粘接材料实现的粘接，其具有不同于不仅机身表层而且加固结构的基质材料的机械特性。而相反地“无过渡”应理解为，由加固结构和机身表层形成的组合至少在开口边缘区域和靠放面处应解释为成单件。这还能够通过局部焊接或共同合并热塑性材料或者由热塑性基质以及嵌入在其中的强化纤维制成的材料实现。换句话说，机身表层和加固结构的结构在该情况中不能够与单件式制造的构件区分开。加固结构和加厚区段在变体中实际上实施为整块的。加固结构和机身表层因此至少在围绕第一开口轮廓的区域中因此具有极好的强度、稳固性和对一致的力引入的能力。这尤其在这样的门区域中是有利的，即在该门区域中能够预估到开口边缘区域上的碰撞。在一种有利的实施方式中，机身表层和加固结构由纤维强化的热塑性材料制成。单独制造机身表层和加固结构以及建立起其机械连接因此可容易地实现。这两个部件能够通过压靠以及仅接合区域的局部加热而相互材料配合地连接起来。在此能够使用这样的工具，即这些工具能够实现夹住或者推压接合区域且将接合区域加热到对于热塑性材料合适的焊接温度上。这些工具应如下进行构造，即使得在受到加热的影响的情况下维持接合配对件的期望的形状。替代性地，对此这样的连接方法也是可行的，即在其中机身表层和加固结构完全加热且相互焊接。合适的热塑性材料能够包括PPS(硫化聚苯醚)、PEEK(聚醚醚酮)、PEKK(聚醚酮酮)或其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于飞行器机身结构中的开口的加固组件(1，20)，其具有：‑机身表层(2)，其带有内侧(3)、外侧(5)和带有第一开口轮廓的第一开口(8)，以及‑加固结构(4，21，42)，其带有加厚区段(10，50)和至少一个悬臂型材(16)，其中所述第一开口轮廓在所述机身表层(1)的内侧(3)处被开口边缘面(6)包围，所述开口边缘面具有与包围所述开口边缘面(6)的所述机身表层(2)的厚度相对应的厚度，其中所述加厚区段(10，50)具有与所述开口边缘面(6)匹配的靠放面(11)以及背离所述靠放面(11)的容纳区段(15)，它们包围第二开口(9)，其中所述至少一个悬臂型材(16)安排在所述容纳区段(15)处且在背离所述靠放面(11)的方向上延伸，其中所述加固结构(4，21，42)是单件式的，其中所述机身表层(2)和所述加固结构(4，21，42)由带有嵌入在塑料基质中的强化纤维(12，14)的纤维强化的塑料制成，并且其中所述靠放面(11)与所述开口边缘面(6)处于面接触中且所述加固结构(4，21，42)与所述机身表层(2)连接，从而所述第一开口(8)与所述第二开口(9)彼此叠置。

【技术特征摘要】
2017.11.08 DE 102017126052.81.一种用于飞行器机身结构中的开口的加固组件(1，20)，其具有：-机身表层(2)，其带有内侧(3)、外侧(5)和带有第一开口轮廓的第一开口(8)，以及-加固结构(4，21，42)，其带有加厚区段(10，50)和至少一个悬臂型材(16)，其中所述第一开口轮廓在所述机身表层(1)的内侧(3)处被开口边缘面(6)包围，所述开口边缘面具有与包围所述开口边缘面(6)的所述机身表层(2)的厚度相对应的厚度，其中所述加厚区段(10，50)具有与所述开口边缘面(6)匹配的靠放面(11)以及背离所述靠放面(11)的容纳区段(15)，它们包围第二开口(9)，其中所述至少一个悬臂型材(16)安排在所述容纳区段(15)处且在背离所述靠放面(11)的方向上延伸，其中所述加固结构(4，21，42)是单件式的，其中所述机身表层(2)和所述加固结构(4，21，42)由带有嵌入在塑料基质中的强化纤维(12，14)的纤维强化的塑料制成，并且其中所述靠放面(11)与所述开口边缘面(6)处于面接触中且所述加固结构(4，21，42)与所述机身表层(2)连接，从而所述第一开口(8)与所述第二开口(9)彼此叠置。2.根据权利要求1所述的加固组件(1，21，41)，其中所述加固结构(4，21，42)和所述机身表层(2)在所述开口边缘面(6)处无过渡地、材料配合地相互连接。3.根据权利要求1或2所述的加固组件(1，21，41)，其中所述机身表层(2)和所述加固结构(4，21，42)由纤维强化的热塑性材料制成。4.根据前述权利要求之一所述的加固组件(1，21，41)，其中多个第一强化纤维(12)不仅在所述靠放面(11)之内、而且在所述悬臂型材(16)之内延伸，其中多个第二强化纤维(14)仅仅在所述靠放面(11)之内延伸且与所述第一强化纤维(12)重叠或与所述第一强化纤维交错。5.根据权利要求1或2所述的加固组件(1，21，41)，其中所述第一开口(8)大于所述第二开口(9)，并且其中所述加厚区段(10，50)在所述第一开口(8)与所述第二开口(9)之间的区域中在所述机身表层(2)的外侧(5)处补充所述机身表层(2)。6.根据前述权利要求之一所述的加固组件(1，21，41)，此外具有多个相互间隔开的中间肋条(24)，所述中间肋条径向地从所述悬臂型材(16)起在背离所述开口轮廓的方向上延伸。7.根据前述权利要求之一所述的加固组件(1，21，41)，其中所述机身表层(2)由至少两个壳层(38，40)制造且所述开口边缘面(6)通过所述壳层(38，40)中的多于一个壳层...

【专利技术属性】
技术研发人员：波尔·约恩，克劳斯·汉斯克，
申请(专利权)人：空中客车德国运营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE