[发明专利]肋骨和用于制造这种肋骨的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于加强运输工具、特别是飞行器的机身的肋骨/肋材(Spant)。

背景技术

肋骨是在小艇、舰艇、飞机和其他运输工具中用于加强或强化机身的承载构件，并且看上去构成所述运输工具的“肋部”。通常按均匀的间距在运输工具机身的内侧沿周边安装多个环形的肋骨。在机身的纵向方向上设置纵梁或纵桁，这些纵梁或纵桁横向于肋骨延伸并通过肋骨的相应的空隙。在船舶制造时作为用于肋骨和其他结构元件的材料通常采用木材或钢，而用于飞机的肋骨为了降低总重量主要由铝或其他轻金属制成。

在现有技术一方面已知一体的铝肋骨，这种肋骨根据飞机机身的曲率成型。用于通过横向于肋骨延伸的纵梁构成的基础结构的空隙这里通常通过铣削或起个设置到肋骨中。

此外，在现有技术中已知两部分式的肋骨，所述肋骨具有一个框架和一个固定在飞机机身上的肋骨底座(见图3)。所述框架这里与肋骨底座相铆接或以另外的方式固定地连接。用于纵梁的空隙这里从肋骨底座上铣出，如后面结合图3所解释的那样。

但具有铣削的空隙的肋骨在其制造上是非常复杂的。考虑到构件的高的件数，铣削总是构成制造中很大的成本因素。

为了避免铣削空隙，多数情况下使用具有多个铆接的构件的分化的肋骨。这种肋骨由一体的框架、例如C形型材构成，所述框架通过多个固定在框架上的保持锚固件与机身固定相连。所述保持锚固件这里相互间隔地设置，从而在其间隙中形成用于穿过纵梁的空隙。在这种肋骨中，纵梁因此在保持锚固件之间延伸，其中纵梁位于框架的下方，从而在框架本身中不必设置空隙。因此在这种肋骨中甚至不需要铣削出空隙，但不利地需要多个保持锚固件，以便构成用于穿过纵梁的空隙。此外保持锚固件在机身上的固定也是耗时和高成本的。

此外在现有技术中在原理上已知，在飞机中使用纤维强化的塑料复合材料用于结构构件。通过使用纤维复合材料降低了飞机的总重量，从而可以明显降低燃料消耗。同时由纤维复合材料制成的构件的突出在于其高强度和刚度以及其小的发生材料疲劳或腐蚀的倾向。

在传统的由纤维复合材料制成的肋骨中，用于纵梁或纵桁的空隙和在铝肋骨中一样通过铣削或通过不同的构件形成。

在DE 10 2007 030 026 A1中示出一种用于飞行器的结构构件，具有由碳素强化的塑料(CFK)制成的肋骨元件。肋骨元件在朝向机身的侧面上具有对应于飞机机身的内部曲率弯曲的凸缘，所述凸缘用于将肋骨元件固定在机身上。此外，在机身侧还设有多个用于穿过纵梁的空隙。所述空隙在制造过程中通过切割或铣削设置在肋骨元件中。但这里在空隙区域中的凸缘也被除去，从而肋骨元件的制成的凸缘在空隙的区域中被中断。由此，肋骨元件总体上被削弱，因为凸缘对于肋骨元件的刚度或强度是特别重要的。因此在DE 10 2007 030 026 A1中为了提高机械稳定性建议，肋骨元件与横梁元件合并，所述横梁元件横向地将肋骨元件的两个弓形部段连接。但这在结构上是复杂的，其中通过附加的横梁元件不利地提高了飞机的总重量。

DE 10 2006 051 457 A1示出一种由纤维强化的塑料复合材料制成的肋骨元件，具有底座部分或凸缘和用于穿过具有T形轮廓的纵桁的空隙，所述底座部分或凸缘贴靠在飞行器的机身上。在空隙之间的区域中，所述凸缘具有阶梯状变化的厚度，从而凸缘配合精确地符合通过T形纵桁的底座部分形成的阶梯状的基础结构。但这里空隙也通过铣削或切割在肋骨元件中加工出来，从而凸缘也在空隙的区域中中断。因此，在这种肋骨元件中由于铣削的空隙也会对机械稳定性产生不利影响。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种结构上简单的肋骨，特别是用于飞机的肋骨，所述肋骨同时具有小的重量和特别是在过载情况喜下高的机械稳定性。此外，还应提供一种用于制造这种肋骨的特别经济和高效的方法。这里应避免或至少减少已知肋骨和用于制造肋骨的方法的缺点。

所述目的在前面所述类型的肋骨中通过根据权利要求1的特征部分的特征来实现，对于前面所述的方法，通过根据权利要求10的特征部分的特征来实现。

通过由纤维强化的塑料复合材料一体地制造肋骨以及将用于穿过纵梁的空隙构造成每个肋骨元件的整体形成(integral)的凹部，可以避免耗时和高成本地铣削空隙。相对于多部分式的肋骨元件，还得到这样的优点，直接提供与基础结构精确匹配的肋骨元件，而不必将各单个部件相互铆接并在飞机中设置在纵梁上。通过整体地构成凹部最终提供了一种特别稳定和高刚度的肋骨，这种肋骨即使在过载情况下也能满足对其可承载性或机械稳定性的高要求。