NL8800386A

NL8800386A - Air-ducted construction for aircraft - uses jig with reinforced strips and supporting strut

Info

Publication number: NL8800386A
Application number: NL8800386A
Authority: NL
Original assignee: Fokker Aircraft
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1988-02-16
Publication date: 1989-09-18

Abstract

A ducting construction method includes the use of a panel with a flat centre section (4) and e.g. reinforced surfaces (3) on both sides of the centre section. The panel is then folded to provide a curved section with a ginder reinforcing. Surfaces of the panel may be reinforced with a honey cam pattern glued to laminated surfaces of the panel.

Description

**

VV

NO 34973 1 r-NO 34973 1 r-

Werkwijze en mal voor het vervaardigen van kokervormige constructies.Method and mold for manufacturing tubular constructions.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van kokervormige constructies voorzien van aan hun 5 langsranden twee aan twee verbonden verstijfde panelen bestaande uit een huidplaat en verstijvingsmiddelen, waarbij de huidplaten gevormd en verstijfd worden.The present invention relates to a method for manufacturing tubular structures provided with stiffened two-by-two joined panels on their longitudinal edges, consisting of a skin plate and stiffening means, wherein the skin plates are formed and stiffened.

Er zijn diverse werkwijzen bekend, bijvoorbeeld in de vliegtuigbouw, voor het vervaardigen van constructies zoals vleugelroeren en 10 luchtkanalen. Ook is bekend, zie het Europese octrooi EP-B-0061567, om op die manier een vezelversterkte kunststofvleugel te bouwen. Daartoe worden in een aantal speciale bouwmallen eerst de huidpanelen en liggers voor de vleugel vervaardigd. Elke bouwmal is zodanig gevormd dat hij een optimale toegankelijkheid verschaft voor het opbouwen van het segment en 15 geschikt is voor het thermisch uitharden van de kunststoffen. Verder is bekend om op een vergelijkbare manier bewegende delen van een vliegtuig-vleugel te vervaardigen. Zie bijvoorbeeld "Baugruppen aus modernen Ver-bundwerkstoffen in Verkehrsflugzeugen" (Kunststoffberater mei/augustus 1983).Various methods are known, for example in aircraft construction, for manufacturing constructions such as wing rudders and air ducts. It is also known, see European patent EP-B-0061567, to build a fiber-reinforced plastic wing in this way. To this end, the skin panels and girders for the wing are first manufactured in a number of special building templates. Each mold is shaped to provide optimum accessibility for segment construction and for thermal curing of the plastics. It is further known to manufacture moving parts of an airplane wing in a similar manner. See, for example, "Baugruppen aus modernen Ver-bundwerkstoffen in Verkehrsflugzeugen" (Kunststoffberater May / August 1983).

20 Het voordeel van een dergelijke werkwijze is dat aan de eisen be treffende de vormgeving en constructieve uitvoering van elk segment kan worden voldaan. Door elk segment in een eigen mal te bouwen, worden tegenstrijdigheden voorkomen, terwijl door spreiding van de produktie de doorlooptijd kan worden verlaagd. Daar tegenover staat het nadeel van de 25 hoge kosten die elke aparte bouwmal met zich meebrengt en - wat voor vliegtuigen van belang is - het gewicht van de verbindingen tussen de segmenten. Om die reden wordt er voortdurend naar gestreefd het aantal op zichzelf staande onderdelen waaruit bijvoorbeeld luchtkanalen of stuurvlakken zijn opgebouwd, zoveel mogelijk te beperken, bijvoorbeeld 30 door integratie van segmenten. Om redenen van besparingen op investeringen in bouwmallen, verlaging van de produktietijd en gewichtbesparing, zou het dus aantrekkelijk zijn om voor de vervaardiging van deze onderdelen over een bouwwijze te beschikken waarmee het aantal bouwmallen en samenbouwhandelingen nog verder is te beperken.The advantage of such a method is that the requirements regarding the design and construction of each segment can be met. By building each segment in its own mold, contradictions are prevented, while spreading production can reduce lead times. On the other hand, there is the disadvantage of the high costs that each separate building mold entails and - what is important for aircraft - the weight of the connections between the segments. For this reason, efforts are constantly made to minimize the number of self-contained parts that make up air ducts or control surfaces, for example, by integrating segments. For reasons of savings on investment in construction molds, reduction of production time and weight savings, it would therefore be attractive to have a construction method for the manufacture of these parts that further limits the number of construction molds and assembly operations.

35 Doel van de uitvinding is derhalve een werkwijze van het in de aan hef genoemde soort te verschaffen, waarmee segmenten die de contour van een kokervormige constructie bepalen en daar deel van uitmaken, in één vormmal te vervaardigen.The object of the invention is therefore to provide a method of the kind mentioned in the hitch, with which segments which determine the contour of a tubular construction and form part of it, can be manufactured in one mold.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de verstijfde 40 panelen gevormd worden op onderling gescheiden gebieden van een plaat .8800386 2 < buigbaar materiaal in uitgeslagen stand, en deze plaat vervolgens langs één of meer zich buiten de verstijfde gebieden bevindende onverstijfde gebieden omgebogen wordt totdat de vrije langsranden van de plaat zich nabij elkaar bevinden, waarna deze langsranden aan elkaar verbonden wor-5 den. Het aantal produktiedelingen is zo teruggebracht tot één.This object is achieved according to the invention in that the stiffened 40 panels are formed on mutually separated areas of a sheet of bendable material in the expanded position, and this sheet is then bent along one or more non-stiffened areas located outside the stiffened areas until the free longitudinal edges of the plate are located close to each other, after which these longitudinal edges are joined together. The number of production divisions has thus been reduced to one.

De onverstijfde gebieden moeten elastisch of plastisch in contour gebogen worden. De betreffende gebieden kunnen van bijvoorbeeld een vezelversterkte kunststof zijn, doch ook denkbaar is om metaal of een laminaat van metaal en kunststof te gebruiken. Gezien de stand waarin de 10 integrale constructie wordt vervaardigd, is een goede toegankelijkheid verzekerd van alle gebieden daarvan die bewerkt moeten worden en komt de constructie in één bewerkingsgang tot stand.The non-stiffened areas must be bent elastically or plastically in contour. The areas in question may be of, for example, a fiber-reinforced plastic, but it is also conceivable to use metal or a laminate of metal and plastic. In view of the position in which the integral construction is manufactured, good accessibility is ensured for all areas thereof which have to be processed and the construction is realized in one operation.

Met de werkwijze volgens de uitvinding kan een voorwerp met een vleugelprofielvormige doorsnede worden vervaardigd, zoals bijvoorbeeld 15 een trimvlak voor een vliegtuig. Volgens de uitvinding kan dit bereikt worden doordat op een plaat buigbaar materiaal twee verstijfde panelen gevormd worden, de plaat tussen de verstijfde panelen naar de zijde van de verstijvingsmiddelen omgebogen wordt en de vrije langsranden van de plaat aan elkaar bevestigd worden, waarbij de afmeting van het plaatge-20 deelte tussen de verstijfde panelen zodanig is dat dit tot een vleugel-neus met de gewenste afmetingen kan worden gebogen. Bij een trimvlak is de door de luchtstroming uitgeoefende belasting op de vleugelneus gering, zodat een verhoudingsgewijze slappe huidconstructie toelaatbaar is. De huidpanelen achter de neuskap van het trimvlak worden wel belast 25 door de luchtstroming en zijn daarom inwendig verstevigd met extra materiaal. Ter verkrijging van een doosvormige constructie die de belastingen kan doorleiden naar het externe aandrijfpunt en de draaipunten van het trimvlak, kan ter plaatse van de grootste dikte- afmeting in dwarsdoorsnede van het trimvlak een in langsrichting verlopende ligger worden 30 aangebracht. Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt dat bereikt doordat op de naar het andere paneel gekeerde rand van het ene paneel één zijde van een ligger wordt bevestigd, en de plaat vervolgens zodanig wordt omgebogen dat de overeenkomstige rand van het andere paneel komt aan te liggen tegen de andere zijde van de ligger, waarna deze rand aan 35 die zijde van de ligger wordt bevestigd.With the method according to the invention an object with an airfoil-shaped cross-section can be manufactured, such as, for example, a trimming surface for an aircraft. According to the invention this can be achieved in that two stiffened panels are formed on a plate of bendable material, the plate is bent between the stiffened panels towards the side of the stiffening means and the free longitudinal edges of the plate are fixed together, the size of the plate section between the stiffened panels is such that it can be bent into a wing-nose of the desired dimensions. With a trim surface, the load on the wing nose exerted by the airflow is small, so that a relatively weak skin construction is permissible. The skin panels behind the nose cap of the trimming face are, however, loaded by the air flow and are therefore internally reinforced with extra material. In order to obtain a box-like construction which can transfer the loads to the external drive point and the pivot points of the trimming surface, a longitudinal beam can be arranged at the largest cross-sectional thickness of the trimming surface. In the method according to the invention this is achieved in that one side of a beam is attached to the edge of the panel facing the other panel, and the plate is then bent in such a way that the corresponding edge of the other panel comes to bear against the other side of the beam, after which this edge is attached to that side of the beam.

Met de werkwijze volgens de uitvinding kan bijvoorbeeld ook een luchtkanaal voor de cabine van een passagiersvliegtuig worden vervaardigd. Zulke kanalen bezitten een bij benadering rechthoekige dwarsdoorsnede. Een dergelijk luchtkanaal kan worden toegepast voor de luchtver-40 versingsinstallatie van de passagiersruimte. Volgens de uitvinding wordt *880038$ r 3 nu een dergelijke constructie vervaardigd doordat op een plaat buigbaar materiaal twee verstijfde panelen gevormd worden, de zich buiten de panelen bevindende gebieden van de plaat omgebogen worden zodanig dat de verstijfde panelen tegenover en evenwijdig aan elkaar verlopen, en de 5 vrije langsranden van de twee buitenste buiten de panelen liggende gebieden aan elkaar bevestigd worden. Eventueel kan in verband met de vormstabiliteit een dergelijk kanaal aan de buitenzijde aanvullend voorzien worden van verstijvingsmiddelen zoals spanten.With the method according to the invention, for example, an air duct for the cabin of a passenger aircraft can also be manufactured. Such channels have an approximately rectangular cross section. Such an air duct can be used for the air freshening installation of the passenger compartment. According to the invention, such a construction is now manufactured in that two stiffened panels are formed on a sheet of bendable material, the areas of the sheet outside the panels are bent such that the stiffened panels run opposite and parallel to each other, and the free longitudinal edges of the two outer regions lying outside the panels are secured together. Optionally, in connection with the shape stability, such a channel can additionally be provided on the outside with stiffening means such as trusses.

Uit het voorgaande volgt dat de huidplaat in de onverstijfde gebie-10 den genoemd, tot de eindvorm van het eindprodukt moet kunnen worden verbogen en dan een voldoend sterke, vormvaste en duurzame verbinding moet vormen tussen de wel verstijfde gebieden. De samenstelling van de huidplaat kan of berekend worden door de bij het ombuigen optredende materi-aalspanningen op bekende wijze uit te rekenen, of empirisch worden be-15 paald. De gevonden spanningen moeten daarbij onder geschikte grenswaarden blijven, terwijl de vorm van de huidplaat na buiging moet overeenkomen met de gewenste vorm.From the foregoing it follows that the skin plate mentioned in the non-stiffened regions must be able to be bent into the final shape of the end product and then form a sufficiently strong, form-retaining and durable connection between the stiffened areas. The composition of the skin plate can either be calculated by calculating the material stresses occurring during the bending in a known manner, or determined empirically. The stresses found must remain below suitable limit values, while the shape of the skin plate after bending must correspond to the desired shape.

In het geval van een volgens de uitvinding vervaardigd trimvlak moet de onverstijfde vleugelneus eveneens een bepaalde minimum stijfheid 20 bezitten. Het is daarom noodzakelijk voor de huidplaat een materiaal te kiezen dat ten minste buigbaar is in de richting waarin gebogen moet worden en na de buiging voldoende vormvast is. Om te vermijden dat te hoge materiaal spanningen optreden in een gebogen neuskap en in de lijm-verbindingen van het trimvlak, wordt de hoek waarover de huidplaat ver-25 bogen moet worden bij voorkeur zo klein mogelijk gehouden. Volgens de uitvinding wordt dit bereikt doordat de plaat buigbaar materiaal tevens in bepaalde, zich buiten de te verstijven gebieden bevindende gebieden geheel of bij benadering in de gewenste vorm gebracht wordt, de verstijvingsmiddelen aangebracht worden in de te verstijven gebieden, vervol-30 gens de niet of gedeeltelijk voorgevormde, zich buiten de verstijfde gebieden bevindende gebieden omgebogen worden en de vrije langsranden van de plaat aan elkaar verbonden worden. Door de gekromde vorm van de buig-stroken zal de vormmal van het tussenprodukt niet vlak zijn en neemt de toegankelijkheid af. Doch door een goede materiaalsamenstelling te kie-35 zen voor de buigstrook kan de voorgevormde vorm zodanig zijn, dat toch een goede toegankelijkheid verzekerd is.In the case of a trim surface manufactured according to the invention, the unstiffened wing nose must also have a certain minimum stiffness. It is therefore necessary to choose a material for the skin barrier which is at least bendable in the direction in which to bend and which has sufficient dimensional stability after bending. In order to avoid that too high material stresses occur in a curved nose cap and in the glue joints of the trimming surface, the angle over which the skin plate has to be bent is preferably kept as small as possible. According to the invention this is achieved in that the sheet of bendable material is also wholly or approximately brought into the desired shape in certain areas located outside the areas to be stiffened, the stiffening means are applied in the areas to be stiffened, then the non-stiffened areas or partially preformed regions outside the stiffened regions are bent and the free longitudinal edges of the sheet are joined together. Due to the curved shape of the bending strips, the mold of the intermediate product will not be flat and the accessibility will decrease. However, by choosing a good material composition for the bending strip, the preformed shape can be such that good accessibility is nevertheless ensured.

Met de werkwijze volgens de uitvinding kunnen zowel kokervormen vervaardigd worden met een in langsrichting constante dwarsdoorsnede, alsmede dergelijke met een in langsrichting niet constante dwarsdoorsne-40 de. Dit laatste kan bereikt worden doordat langsranden van de wel en/of .8800386 •f 4 '<· niet verstijfde gebieden niet evenwijdig verlopen.With the method according to the invention, both tubular shapes with a longitudinally constant cross-section can be manufactured, as well as the like with a longitudinally non-constant cross-section. The latter can be achieved because the longitudinal edges of the and / or .8800386 • f 4 '<· non-stiffened areas do not run parallel.

Zoals genoemd kunnen als materiaal voor de huidplaat zowel metaal als kunststof, alsmede combinaties daarvan gebruikt worden. In het geval van een vezelversterkte kunststofconstructie is voor de buiggebieden 5 van het trimvlak één laag met aramideweefsel versterkte epoxyhars geschikt, bijvoorbeeld Fothergill and Harvey-Dl72 of ten Kate Glas VD60, met aan de buitenzijde een laag lijm, bijvoorbeeld American Cyanamid FM 300K ter voorkoming van pinholes in het oppervlak.As mentioned, as material for the skin barrier, both metal and plastic, as well as combinations thereof, can be used. In the case of a fiber-reinforced plastic construction, one layer of aramid fabric-reinforced epoxy resin is suitable for the bending areas 5 of the trimming surface, for example Fothergill and Harvey-Dl72 or at Kate Glas VD60, with an outer layer of adhesive, for example American Cyanamid FM 300K, to prevent of pinholes in the surface.

De uitvinding heeft ook betrekking op een mal voor het uitvoeren 10 van de onderhavige werkwijze. Terwijl in het verleden voor het vervaardigen van dergelijke voorwerpen steeds een aantal mallen moest worden toegepast voor de afzonderlijke samenstellende onderdelen, kan zoals genoemd volgens de uitvinding het gehele voorwerp gevormd worden met behulp van een enkele mal. Dit wordt bereikt doordat de mal de vorm heeft 15 van de constructie in opengeslagen stand en in één of meer doch niet alle niet te verstijven gebieden van het voorwerp de eindvorm of bij benadering de eindvorm bezit.The invention also relates to a mold for carrying out the present method. While in the past a number of molds had to be used for the manufacture of such objects for the individual constituent parts, as mentioned according to the invention, the entire object can be formed with the aid of a single mold. This is achieved in that the mold has the shape of the structure in an open position and in one or more, but not all, non-rigid areas of the object, it has the final shape or approximately the final shape.

De uitvinding zal aan de hand van enkele in de tekening afgebeelde uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht.The invention will be further elucidated with reference to some exemplary embodiments shown in the drawing.

20 Fig. 1 toont een aanzicht volgens de lijn I-I van fig. 2 van het tussenprodukt voor het vervaardigen van een trimvlak; fig. 2 toont een bovenaanzicht van het tussenprodukt in uitgeslagen stand voor het vervaardigen van een trimvlak als eindprodukt; fig. 3 toont een uit het tussenprodukt volgens de fig. 1, 2 ver-25 vaardigd trimvlak; fig. 4 toont tussenprodukt ter vervaardiging van een luchtkanaal; fig. 5 toont het met het tussenprodukt volgens fig. 4 vervaardigde luchtkanaal; fig. 6 toont de vormmal ter vervaardiging van het tussenprodukt 30 volgens fig. 4;FIG. 1 shows a view along the line I-I of FIG. 2 of the intermediate for manufacturing a trim surface; Fig. 2 shows a top plan view of the intermediate product in the unfolded position for the production of a trimming surface as end product; FIG. 3 shows a trimming surface made from the intermediate product of FIG. 1, 2; Fig. 4 shows intermediate product for the production of an air duct; Fig. 5 shows the air duct produced with the intermediate product of Fig. 4; FIG. 6 shows the mold for manufacturing the intermediate 30 of FIG. 4;

Het in fig. 1 getoonde tussenprodukt 1 bestaat uit een vezelver-sterkt huidlaminaat 2 met de daarmee verbonden honingraatverstijvingen 3. Het geheel is op bekende wijze gefabriceerd in een niet getoonde mal; de verstijfde huiddelen 3 bezitten in het tussenprodukt de vorm die de 35 panelen in het eindprodukt dienen te hebben.The intermediate product 1 shown in Fig. 1 consists of a fiber-reinforced skin laminate 2 with the honeycomb stiffeners 3 connected thereto. The whole is manufactured in known manner in a mold (not shown); the stiffened skin parts 3 have in the intermediate product the shape that the panels in the final product should have.

Het bovenaanzicht in fig. 2 toont dat het tussenprodukt 1 verder voorzien kan zijn van gaten 18 voor de ophanging van het trimvlak. De ligger van het trimvlak zoals aangegeven in fig. 3 wordt gefabriceerd in een niet getoonde mal. Het trimvlak wordt nu gevormd uit het tussenpro-40 dukt 1 en de ligger 9. Door de vlakken 5-8 en de flenzen van de ligger 9 .880D386 !* 5 te voorzien van lijm, de ligger in de samenbouwmal te positioneren en het tussenprodukt 1 daaromheen te plaatsen en het gebied 4 tussen de panelen 2 om te buigen en vervolgens de randen 5, 6 aan elkaar te verbinden.The top view in Fig. 2 shows that the intermediate product 1 can further be provided with holes 18 for the suspension of the trimming surface. The trimming surface beam as shown in Fig. 3 is fabricated in a mold not shown. The trimming surface is now formed from the intermediate piece 1 and the beam 9. By applying the surfaces 5-8 and the flanges of the beam 9.880D386! * 5 with glue, positioning the beam in the assembly template and the intermediate product. 1 around it and bend the area 4 between the panels 2 and then join the edges 5, 6 together.

5 In fig. 4 bezit het laminaat 10 reeds gedeeltelijk de definitieve vorm van het eindprodukt; op het laminaat 10 zijn de verstijvingen 11, 12 aangebracht. Door de plaat 10 in het gebied 13 te verbuigen, wordt het in fig. 5 afgebeelde luchtkanaal verkregen. De langsranden 14, 15 zijn daarbij op bekende wijze aan elkaar verbonden.In Fig. 4, the laminate 10 already partly has the final shape of the end product; the stiffeners 11, 12 are applied to the laminate 10. By bending the plate 10 in the area 13, the air channel shown in Fig. 5 is obtained. The longitudinal edges 14, 15 are connected to each other in known manner.

10 De in fig. 6 gedeeltelijk afgebeelde mal 16 is geschikt voor het vervaardigen van de plaat uitgangsmateriaal 10; de mal 16 bezit daarbij behalve in het gekromde gebied 17 reeds de definitieve vorm van de uiteindelijke dwarsdoorsnede van het luchtkanaal. De kromming van het gebied 17 wordt daarbij zo gekozen dat aan de ene kant de gebieden waarop 15 de panelen 11, 12 moeten worden gelijmd goed toegankelijk zijn, en aan de andere kant de buigspanningen bij het verbuigen van de plaat de toelaatbare spanningen niet overschrijden.The mold 16 partially shown in Fig. 6 is suitable for manufacturing the sheet of stock 10; except in the curved area 17, the mold 16 already has the final shape of the final cross section of the air duct. The curvature of the area 17 is chosen in such a way that on the one hand the areas on which the panels 11, 12 are to be glued are easily accessible, and on the other hand the bending stresses when bending the plate do not exceed the allowable stresses.

.3800386.3800386

Claims

1. A method for manufacturing tubular structures provided with stiffened panels connected at their longitudinal edges, two-by-two, stiffened panels consisting of a skin plate and stiffening means, wherein the skin plates are formed and stiffened, characterized in that the stiffened panels are formed on mutual separated areas of a sheet of bendable material in the unfolded position, and then this sheet is bent over the non-stiffened area (s) located outside the stiffened areas, until the free longitudinal edges of the plate are close to each other, after which these longitudinal edges are joined to each other be connected.

2. Method according to claim 1 for manufacturing a tubular construction with a section in the form of a wing profile, such as a trimming surface, characterized in that two stiffened panels are formed on a plate of bendable material, the plate between the stiffened panels are bent to the side of the stiffening means and the free longitudinal edges of the plate are fixed together, the dimensions and composition of the plate part between the stiffened panels being such that it can be bent into a wing nose with the desired geometry.

Method according to claim 2, characterized in that one side of a beam is fixed on the edge of the one panel facing the other panel, the plate is bent so that the corresponding edge of the other panel abuts the other side of the beam, and this edge is fixed on that side of the beam.

Method according to claim 1 for manufacturing a tubular object with an approximately rectangular cross-section, characterized in that two stiffened panels are formed on a plate of bendable material, the regions of the plate located outside the panels are bent in such a way that the stiffened panels run opposite and parallel to each other, and the free longitudinal edges of the two outer regions lying outside the panels are secured to each other.

5. Method according to claim 4, characterized in that four stiffened panels are formed on a sheet of bendable material, and the areas outside the panels are bent such that the panels each run in pairs opposite and in the longitudinal direction parallel to each other. .8800386 t

6. Method as claimed in claim 4 or 5, characterized in that material which is bendable for the plate is also assumed in a predetermined areas outside the areas to be stiffened, the stiffening means being applied in the areas to be stiffened. , the non-or partially pre-curved areas outside the stiffened areas are then bent and the free longitudinal edges of the plate are joined together.

7. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal edges of the stiffened and / or stiffened regions 10 do not run parallel.

Mold for carrying out the method according to any one of the preceding claims, the core mark is that it forms an open position of the construction to be manufactured, and the final shape is formed in one or more, but not all non-stiffened areas of the object. or, upon approach, has the final form. .880 03 86