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Title:
CONTROL SURFACE ELEMENT FOR AN AIRPLANE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/023056
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a control surface element (4) for an airplane, in particular a spoiler, comprising a composite fiber element (3) that has a surface (8) around which air flows, a mounting device (5) for movably mounting the composite fiber element (3) on a structural component, and a reinforcing structure (9) for reinforcing the composite fiber element (3). The reinforcing structure (9) has at least one reinforcing element which is integrally formed with the composite fiber element (3). The reinforcing structure (9) has a primary reinforcing element (10) which is designed to receive main loads and which is connected to at least one secondary reinforcing element (11; 11', 11") that is designed to receive secondary loads. The composite fiber element (3) has a recess (15) for integrally forming the primary reinforcing element (10).

Inventors:
SEIS MICHAEL (AT)
MEINDLHUMER MARTIN (AT)
Application Number:
PCT/AT2015/050196
Publication Date:
February 18, 2016
Filing Date:
August 11, 2015
Export Citation:
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Assignee:
FACC AG (AT)
International Classes:
B64C9/18; B64C3/20; B64C3/50; B64C9/32
Foreign References:
US8245971B22012-08-21
EP1227035A22002-07-31
US20090072090A12009-03-19
EP2862798A22015-04-22
US8245971B22012-08-21
AT409482B2002-08-26
US6270039B12001-08-07
US20090072090A12009-03-19
US20130011605A12013-01-10
EP1181149B12003-12-10
AT511113B12013-09-15
Attorney, Agent or Firm:
SONN & PARTNER Patentanwälte (AT)
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Claims:
Patentansprüche :

1. Steuerflächenelement (4) für ein Flugzeug, insbesondere Stör¬ klappe, mit einem eine luftumströmte Oberfläche (8) aufweisenden Faserverbundelement (3), mit einer Lagereinrichtung (5) zur beweglichen Lagerung des Faserverbundelements (3) an einem Strukturbauteil, und mit einer Versteifungsstruktur (9) zur Aussteifung des Faserverbundelements (3), wobei die Versteifungsstruk¬ tur (9) zumindest ein integral mit dem Faserverbundelement (3) gebildetes Versteifungselement aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstruktur (9) ein zur Aufnahme von Hauptlasten eingerichtetes Primärversteifungselement (10) aufweist, wel¬ ches mit zumindest einem zur Aufnahme von Nebenlasten eingerichteten Sekundärversteifungselement (11; 11', 11'') verbunden ist, wobei das Faserverbundelement (3) zur integralen Ausbildung des Primärversteifungselements (10) eine Einbuchtung (15) aufweist.

2. Steuerflächenelement (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärversteifungselement (10) eine größere Breite und/oder Höhe als das Sekundärversteifungselement (11; 11', 11'') aufweist.

3. Steuerflächenelement (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (5) ein im Wesentlichen mittig an einer vorderen Längskante des Faserverbundelements (3) vorgesehenes Lagerelement (6) aufweist, an welches ein Zentral¬ abschnitt (12) des Primärversteifungselements (10) anschließt.

4. Steuerflächenelement (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärversteifungselement (10) von dem Zent¬ ralabschnitt (12) zu Schmalseiten des Faserverbundelements (3) hin verlaufende Seitenabschnitte (13) aufweist.

5. Steuerflächenelement (4) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenabschnitte (13) des Primärversteifungs¬ elements (10) benachbart der Schmalseiten des Faserverbundele¬ ments (3) enden.

6. Steuerflächenelement (4) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Primärversteifungselement (10) am Zent¬ ralabschnitt (12) zur Aufnahme höherer Lasten als an den Seitenabschnitten (13) eingerichtet ist.

7. Steuerflächenelement (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralabschnitt (12) des Primärversteifungs- elements (10) eine größere Breite und/oder Höhe als die Seiten¬ abschnitte (13) des Primärversteifungselements (10) aufweist.

8. Steuerflächenelement (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite und/oder Höhe des Pri¬ märversteifungselements (10) an den Seitenabschnitten (13) nach außen hin abnimmt.

9. Steuerflächenelement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärversteifungselement

(11; 11', 11'') als Abzweigung des Primärversteifungselements

(10) ausgebildet ist.

10. Steuerflächenelement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Tertiärversteifungs¬ element (17) als Verzweigung des Sekundärversteifungselements (11; 11', 11'') vorgesehen ist.

11. Steuerflächenelement (4) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralabschnitt (12) des Pri¬ märversteifungselements (10) auf einer vom Lagerelement (6) ab¬ gewandten Rückseite mit zwei im Wesentlichen V-förmig angeordneten, in Richtung der hinteren Längskante des Faserverbundele¬ ments (3) auseinanderlaufenden Sekundärversteifungselementen

(11') verbunden ist.

12. Steuerflächenelement (4) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe und/oder Breite der V-förmig angeordne¬ ten Sekundärversteifungselemente (11') zur hinteren Längskante des Faserverbundelements (3) hin abnimmt.

13. Steuerflächenelement (4) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass von den V-förmig angeordneten Sekundärverstei¬ fungselementen (11') an der Rückseite des Primärversteifungsele- ments (10) jeweils zumindest ein Tertiärversteifungselement (17) nach innen absteht.

14. Steuerflächenelement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein im Wesentlichen pa¬ rallel zum Primärversteifungselement (10) verlaufendes Sekundär- versteifungselement (11'') vorgesehen ist, welches über einen insbesondere in Querrichtung des Faserverbundelements erstreck¬ ten Verbindungssteg (18) mit dem Primärversteifungselement (10) verbunden ist.

15. Steuerflächenelement (4) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei bogenförmige Sekundärversteifungselemente (11'') mit zur hinteren Längskante hin abnehmender Höhe vorgesehen sind, welche über einen keilförmig zur hinteren Längskante hin verjüngten Verbindungssteg (18) miteinander und mit dem Primärversteifungselement (10) verbunden sind.

16. Steuerflächenelement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserverbundelement (3) zur in¬ tegralen Ausbildung des zumindest einen Sekundärversteifungsele- ments (11; 11', 11'') eine Vertiefung (16) aufweist.

17. Steuerflächenelement (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (6) zur bewegli¬ chen Verbindung mit dem Strukturbauteil integral mit dem Faser¬ verbundelement (3) gebildet ist.

18. Steuerflächenelement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserverbundelement (3) eine untere Außenhaut (1) mit der Versteifungsstruktur (9) und eine obere Außenhaut (2) mit der luftumströmten Oberfläche (8) auf¬ weist.

Description:
Steuer lächenelement für ein Flugzeug

Die Erfindung betrifft ein Steuerflächenelement für ein Flug ¬ zeug, insbesondere Störklappe, mit einem eine luftumströmte Oberfläche aufweisenden Faserverbundelement, mit einer Lagerein ¬ richtung zur beweglichen Lagerung des Faserverbundelements an einem Strukturbauteil, und mit einer Versteifungsstruktur zur Aussteifung des Faserverbundelements, wobei die Versteifungs ¬ struktur zumindest ein integral mit dem Faserverbundelement ge ¬ bildetes Versteifungselement aufweist.

Aus der US 8,245,971 B2 ist eine Steuerfläche bekannt geworden, bei welcher die Außen- und die Innenseite jeweils mit einer Ver ¬ steifungsstruktur ausgebildet sind. Die Versteifungen sind in die Oberflächen der Steuerfläche integriert. Die Steuerfläche wird durch eine Außenplatte und eine Innenplatte gebildet, wel ¬ che beispielsweise im RTM-Verfahren („Resin Transfer Moulding") vorgefertigt werden. Bei diesem Stand der Technik werden als Versteifungen langgestreckte Profilierungen der Außen- bzw. Innenplatte vorgesehen, welche sich an der Außen- bzw. Innenplatte im Wesentlichen rechtwinkelig zueinander erstrecken.

Die bekannte Ausführung ist jedoch auf die Einleitung gleichmä ¬ ßig verteilter Lasten ausgelegt, welche im Wesentlichen linien- förmig an den Bauteilrändern abgetragen werden. Dagegen ist die bekannte Ausführung wenig geeignet, ungleichförmig verteilte Lasten mit einer gewichtsoptimierten Ausführung abzutragen. Die bekannte Ausführung hat daher den Nachteil, dass die Anordnung der Versteifungen auf ungleichmäßige Belastungen im Flugbetrieb nicht optimal ausgelegt ist. Als nachteilig hat sich insbesonde ¬ re herausgestellt, dass die Lasteinleitung durch die Lagerung der Steuerfläche am Flugzeugflügel nicht ausreichend berücksich ¬ tigt wird. Darüber hinaus ist eine vergleichsweise große Anzahl von Versteifungen erforderlich, welche nachteiligerweise den Fertigungsaufwand und das Gewicht erhöhen.

Die AT 409 482 B offenbart einen Spoiler, welcher einen Beschlag mit zwei Lagern und ein Gelenk aufweist. Darüber hinaus sind sternförmig vom Gelenk ausgehende Versteifungsstrukturen

vorgesehen. Der Spoiler kann nach dem RTM-Verfahren in einem Vorgang mit dem Beschlag als Faserverbundbauteil hergestellt werden. Dieser Spoiler weist jedoch ein vergleichsweise hohes Gewicht auf.

In der US 6,270,039 Bl werden Beschläge für die Anbindung einer Steuerfläche am Flugzeugflügel beschrieben.

Die US 2009072090 AI und US 2013/011605 AI zeigen Steuerflächen mit andersartigen Verstärkungselementen.

Demnach besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Nachteile des Standes der Technik zu lindern bzw. zu besei ¬ tigen .

Diese Aufgabe wird durch ein Steuerflächenelement mit den Merk ¬ malen von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Aus führungs formen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß weist die Versteifungsstruktur ein zur Aufnahme von Hauptlasten eingerichtetes Primärversteifungselement auf, welches mit zumindest einem zur Aufnahme von Nebenlasten einge ¬ richteten Sekundärversteifungselement verbunden ist, wobei das Faserverbundelement zur integralen Ausbildung des Primärverstei- fungselements eine Einbuchtung aufweist.

Die Erfindung beruht daher darauf, dass die im Betrieb über die Lagereinrichtung in das Faserverbundelement eingeleiteten Kräfte nicht wie beim Stand der Technik über mehrere gleichartige Ver ¬ steifungen aufgenommen werden, sondern dass erfindungsgemäß die Hauptlast auf ein Primärversteifungselement übertragen wird, welches zur Aufnahme von Nebenlasten mit zumindest einem Sekundärversteifungselement verbunden ist. Erfindungsgemäß ist das Faserverbundelement für einen Kraftfluss von der Lagereinrich ¬ tung über das Primärversteifungselement zu dem Sekundärverstei ¬ fungselement eingerichtet. Das Primärversteifungselement ist als zentrale Aussteifung des Steuerflächenelements ausgebildet, wel ¬ che das Rückgrat („backbone") des Steuerflächenelements bildet. Zu diesem Zweck weist das Primärversteifungselement bevorzugt eine langgestreckte Form auf, wobei das Sekundärversteifungsele ¬ ment schwächer als das Primärversteifungselement ausgebildet ist, um die vom Primärversteifungselement reduzierten Lasten aufzunehmen. Zu diesem Zweck kann das Primärversteifungselement eine größere Breite und/oder eine größere Höhe als das Sekundär- versteifungselement aufweisen. Vorzugsweise sind mehrere, insbe ¬ sondere viele, Sekundärversteifungselemente vorgesehen, welche insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten, d.h. zur vorderen und hinteren Längsseite des Faserverbundelements hin, angeordnet sind. Die Versteifungsstruktur mit den verschiedenen Versteifungselementen ist aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt. Zur integralen Ausbildung des Primärversteifungselements an dem Steuerflächenelement weist das Faserverbundelement erfindungsge ¬ mäß eine Einbuchtung auf. Dadurch kann eine besonders leichte Ausführung erzielt werden, ohne die Steifigkeit des Steuerflä ¬ chenelements zu beeinträchtigen. Für die Zwecke dieser Offenba ¬ rung wird unter der integralen bzw. einteiligen Ausbildung des Versteifungselements verstanden, dass das Versteifungselement zusammen mit dem Faserverbundelement in Faserverbundbauweise hergestellt wird. Im Unterschied dazu werden bei einer zweitei ¬ ligen Ausführung eigene Faserverbundbauteile erzeugt, welche da ¬ nach auf geeignete Weise, beispielsweise über Klebeverbindungen, miteinander verbunden werden.

Die erfindungsgemäße Ausführung hat sich bei umfangreichen theo ¬ retischen Untersuchungen überraschend als besonders günstig er ¬ wiesen, um den im Flugbetrieb auftretenden Kräften standhalten zu können. Das erfindungsgemäße Steuerflächenelement ermöglicht insbesondere, ungleichförmig verteilte Lasten mit einer ge ¬ wichtsoptimierten Ausführung abzutragen. Weiters kann die Lastabtragung konzentriert auf einen oder mehrere Punkte hin erfol ¬ gen. Vorteilhaft ist zudem, dass die Anzahl der notwendigen Versteifungselemente wesentlich reduziert werden kann. Dadurch kann einerseits der Fertigungsaufwand reduziert werden. Andererseits kann eine besonders gewichtssparende Konstruktion erzielt wer ¬ den, welche den anhaltenden Bemühungen der Flugzeughersteller um eine Verringerung des Treibstoffverbrauchs Rechnung trägt. Durch die Integration zumindest eines der Versteifungselemente, insbe ¬ sondere des Primärversteifungselements, in die Herstellung des Steuerflächenelements kann vorteilhafterweise der Fertigungsauf ¬ wand reduziert werden. Darüber hinaus kann der Zusammenhalt des Steuerflächenelements, insbesondere bei größeren Schäden, ge- stärkt werden. Dadurch wird ein wesentlicher Vorteil gegenüber bekannten Sandwich-Konstruktionen mit Wabenkern („honeycomb core") erzielt. Zur integralen Ausbildung des zumindest einen Versteifungselements, insbesondere des Primärversteifungsele ¬ ments, in dem Steuerflächenelement kann insbesondere das RTM- Verfahren („Resin Transfer Moulding"), das Verfahren der EP 1 181 149 Bl oder das in der AT 511 113 B beschriebene Verfahren verwendet werden. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Steuer ¬ flächenelements eignet sich besonders gut für eine Bremsklappe („Spoiler"), welche eine Ausführungsvariante einer Störklappe darstellt. Die gegenständliche Erfindung eignet sich grundsätz ¬ lich für weitere verschiedene Typen von Steuerflächen („control surfaces") wie Querruder („aileron"), Höhenruder („horizontal stabilizer") oder Seitenruder („vertical stabilizer") .

Um das Primärversteifungselement für höhere Lasten als das Se ¬ kundärversteifungselement auszulegen, ist es günstig, wenn das Primärversteifungselement eine größere Breite und/oder Höhe als das Sekundärversteifungselement aufweist. Demnach werden die im Bereich der Lagereinrichtung aufgenommenen Lasten hauptsächlich von dem Primärversteifungselement aufgefangen, welches zu diesem Zweck entsprechend stärker als das Sekundärversteifungselement ausgebildet ist.

Vor allem bei einer Ausführung des Steuerflächenelements als Störklappe ist es vorteilhaft, wenn die Lagereinrichtung ein im Wesentlichen mittig an einer vorderen Längskante des Faserverbundelements vorgesehenes Lagerelement aufweist, an welches ein Zentralabschnitt des Primärversteifungselements anschließt. Das Lagerelement ist, wie im Stand der Technik üblich, zur verschwenkbaren Lagerung an dem Strukturbauteil eingerichtet, wel ¬ ches im Fall der Bremsklappe durch den Flugzeugflügelkasten gebildet ist. Ein solches Lagerelement in Form eines Beschlages wird in der AT 409 482 B beschrieben. Das Lagerelement wird be ¬ vorzugt aus Faserverbundwerkstoff, beispielsweise im Resin

Transfer Moulding (RTM) -Verfahren, hergestellt. Durch die Anordnung des Zentralabschnitts des Primärversteifungselements unmit ¬ telbar benachbart des Lagerelements können die in diesem Bereich auftretenden Lasten zuverlässig aufgenommen werden, wobei eine Ableitung von Nebenlasten in das Sekundärversteifungselement er- folgt. Zu diesem Zweck ist nur das Primärversteifungselement , nicht aber das Sekundärversteifungselement an das mittige La ¬ gerelement des Steuerflächenelements angeschlossen. Darüber hin ¬ aus kann die Lagereinrichtung, wie im Stand der Technik ebenfalls üblich, an den seitlichen Enden der vorderen Längskante des Faserverbundelements weitere Lagerelemente aufweisen, an welche bevorzugt jeweils zumindest ein Versteifungselement, ins ¬ besondere ein Sekundärversteifungselement, angrenzt.

Um die am Lagerelement angreifenden Hauptlasten seitlich abzuleiten, ist es vorteilhaft, wenn das Primärversteifungselement von dem Zentralabschnitt zu Schmalseiten des Faserverbundele ¬ ments hin verlaufende Seitenabschnitte aufweist. Zur Verteilung der Hauptlasten ist es dabei günstig, wenn sich das Primärversteifungselement an den Seitenabschnitten ausgehend von dem Zentralabschnitt nach hinten, d.h. weg von der vorderen Längskante des Faserverbundelements, erstreckt. Das Primärverstei ¬ fungselement kann an den Seitenabschnitten bogenförmig gekrümmt sein. Alternativ kann das Primärversteifungselement geradlinig verlaufende Längsseiten aufweisen.

Um den Kraftfluss in dem Faserverbundelement möglichst gleichmä ¬ ßig zu verteilen, ist es günstig, wenn die Seitenabschnitte des Primärversteifungselements benachbart der Schmalseiten des Fa ¬ serverbundelements enden. Demnach werden die Hauptlasten an dem Zentralabschnitt benachbart des Lagerelements eingeleitet und über das Primärversteifungselement in Richtung der Schmalseiten des Steuerflächenelements abgeführt.

Die Lastverteilung in dem Steuerflächenelement kann in günstiger Weise berücksichtigt werden, wenn das Primärversteifungselement am Zentralabschnitt zur Aufnahme höherer Lasten als an den Sei ¬ tenabschnitten eingerichtet ist.

Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn der Zentralabschnitt des Primärversteifungselements eine größere Breite und/oder Höhe als die Seitenabschnitte des Primärversteifungselements auf ¬ weist.

Darüber hinaus kann vorteilhafterweise eine kontinuierliche Lastableitung erfolgen, wenn die Breite und/oder Höhe des Pri- märversteifungselements an den Seitenabschnitten nach außen hin abnimmt .

Gemäß einer besonders bevorzugten Aus führungs form ist das Sekundärversteifungselement als Abzweigung des Primärversteifungsele- ments ausgebildet. Demnach ist das Sekundärversteifungselement in der Art einer Rippe von dem als Rückgrat der Versteifungs ¬ struktur ausgebildeten Primärversteifungselement abgezweigt. Das Sekundärversteifungselement kann einen T-, L-, U- oder I- förmigen Querschnitt aufweisen.

Darüber hinaus kann die Lastverteilung in dem Steuerflächenelement noch präziser berücksichtigt werden, wenn zumindest ein Tertiärversteifungselement als Verzweigung des Sekundärverstei- fungselements vorgesehen ist. Das Tertiärversteifungselement ist schwächer als das Sekundärversteifungselement ausgebildet. Zu diesem Zweck kann das Tertiärversteifungselement eine geringere Höhe und/oder Breite als das Sekundärversteifungselement aufwei ¬ sen .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der Zentralab ¬ schnitt des Primärversteifungselements auf einer vom Lagerele ¬ ment abgewandten Rückseite mit zwei im Wesentlichen V-förmig angeordneten, in Richtung der hinteren Längskante des Faserverbundelements auseinanderlaufenden Sekundärversteifungselementen verbunden ist. Bei dieser Ausführung wird daher der Kraftfluss auf der Rückseite des Primärversteifungselements aufgenommen, auf die zwei V-förmig auseinanderlaufenden Sekundärversteifungs ¬ elementen aufgespalten und nach hinten abgeleitet.

Zur Anpassung an das bei Belastung auftretende Lastprofil ist es günstig, wenn die Höhe und/oder Breite der V-förmig angeordneten Sekundärversteifungselemente zur hinteren Längskante des Faser ¬ verbundelements hin abnimmt. Dadurch kann zudem eine besonders platzsparende Ausführung geschaffen werden, mit welcher die Einbausituation berücksichtigt wird.

Um die verbleibenden Lasten aufzufangen, ist es vorteilhaft, wenn von den V-förmig angeordneten Sekundärversteifungselementen an der Rückseite des Primärversteifungselements jeweils zumin ¬ dest ein Tertiärversteifungselement nach innen absteht. Diese Tertiärversteifungselemente sind vorzugsweise im Wesentlichen V- förmig, in Richtung der hinteren Längskante des Faserverbundele ¬ mentes zusammenlaufend angeordnet. Dadurch wird eine Doppel-V- Versteifungsstruktur erhalten, welche sich zur Kompensation von Belastungen in Richtung der kürzeren Erstreckung des Steuerflächenelements (d.h. in Querrichtung) besonders gut eignet.

Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsvariante ist zu ¬ mindest ein im Wesentlichen parallel zum Primärversteifungsele ¬ ment verlaufendes Sekundärversteifungselement vorgesehen, wel ¬ ches über einen insbesondere in Querrichtung des Faserverbunde ¬ lements erstreckten Verbindungssteg mit dem Primärversteifungs ¬ element verbunden ist. Bei dieser Ausführung ist das Sekundärversteifungselement entsprechend dem Primärversteifungselement geformt, jedoch hinsichtlich der geringeren Lastaufnahmefähigkeit mit einer geringeren Breite bzw. Höhe ausgebildet. Der Ver ¬ bindungssteg ermöglicht eine Lastabtragung zwischen dem Primär- und dem Sekundärversteifungselement, wobei der Verbindungssteg vorzugsweise in Querrichtung des Steuerflächenelements, d.h. bei einer Bremsklappe im Wesentlichen in Flugrichtung, erstreckt ist .

Zur Aussteifung des insbesondere plattenförmigen Steuerflächenelements ist es bei dieser Ausführung besonders günstig, wenn zwei bogenförmige Sekundärversteifungselemente mit zur hinteren Längskante hin abnehmender Höhe vorgesehen sind, welche über ei ¬ nen keilförmig zur hinteren Längskante hin verjüngten Verbindungssteg miteinander und mit dem Primärversteifungselement ver ¬ bunden sind.

Zur integralen Ausbildung des Primärversteifungselements an dem Steuerflächenelement ist es günstig, wenn das Faserverbundele ¬ ment eine Einbuchtung aufweist. Für die Zwecke dieser Offenba ¬ rung wird unter der integralen bzw. einteiligen Ausbildung des Versteifungselements verstanden, dass das Versteifungselement zusammen mit dem Faserverbundelement in Faserverbundbauweise hergestellt wird. Im Unterschied dazu werden bei einer zweitei ¬ ligen Ausführung eigene Faserverbundbauteile erzeugt, welche da- nach auf geeignete Weise, beispielsweise über Klebeverbindungen, miteinander verbunden werden.

Entsprechend ist es günstig, wenn das Faserverbundelement zur integralen Ausbildung des zumindest einen Sekundärversteifungs- elements eine Vertiefung aufweist. Besonders bevorzugt ist es, wenn sämtliche Primär- und Sekundärversteifungselemente integ ¬ ral, d.h. in demselben Prozess bzw. unter gleichzeitiger Aushärtung, mit dem flächigen bzw. plattenförmigen Faserverbundelement gebildet sind. Einzelne Sekundärversteifungselemente können je ¬ doch auch als eigene Bauteile, insbesondere Faserverbundbautei ¬ le, vorgesehen sein, welche mit dem plattenförmigen Faserverbundelement beispielsweise über eine Klebeverbindung verbunden sind .

Hinsichtlich einer integralen Bauweise ist es zudem vorteilhaft, wenn das Lagerelement zur beweglichen Verbindung mit dem Strukturbauteil integral mit dem Faserverbundelement gebildet ist.

Zur Erzielung des Steuerflächenelements ist es günstig, wenn das Faserverbundelement eine untere Außenhaut mit der Versteifungs ¬ struktur und eine obere Außenhaut mit der luftumströmten Oberfläche aufweist. Die obere Außenhaut ist hierbei flächig bzw. plattenförmig ausgebildet. Die untere Außenhaut ist ebenfalls flächig bzw. plattenförmig ausgebildet, wobei davon die Versteifungsstruktur insbesondere in Form von Einbuchtungen bzw. Vertiefungen vorspringt. Die untere und die obere Außenhaut werden als Faserverbundbauteile vorgefertigt und danach auf geeignete Weise über Klebeverbindungen bzw. mechanische Verbindungen miteinander verbunden. Bei dieser Ausführungsvariante ist vorteil ¬ haft, wenn nur die untere Außenhaut die Versteifungselemente aufweist, jedoch die obere Außenhaut frei von Versteifungsele ¬ menten ist. Dadurch kann eine besonders einfache Ausführung ge ¬ schaffen werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungs ¬ beispiele, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch weiter erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht der Unterseite einer aus fa- serverstärktem Kunststoffmaterial gefertigten unteren Außenhaut für ein erfindungsgemäßes Steuerflächenelement, wobei eine Ver ¬ steifungsstruktur mit einem länglichen Primärversteifungselement in der Art eines Rückgrates ersichtlich ist, von welchem diverse Sekundärversteifungselemente abgezweigt sind;

Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht der Oberseite der in Fig. 1 gezeigten unteren Außenhaut, wobei die integrale Ausbildung der Primär- und Sekundärversteifungselemente als Vertiefungen der Außenhaut ersichtlich ist;

Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht des erfindungsgemäßen Steuerflächenelements gemäß Fig. 1, 2 mit Blick auf eine obere Außen ¬ haut ;

Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht einer alternativen Ausführung der unteren Außenhaut, bei welchem das Primärversteifungselement ausgehend von einem verbreiterten Zentralabschnitt geradlinig nach außen verjüngt ist;

Fig. 5 eine schaubildliche Ansicht einer weiteren alternativen Ausführung der unteren Außenhaut mit einem bogenförmig verlaufenden Primärversteifungselement, welches über einen keilförmi ¬ gen Verbindungssteg mit zwei ebenfalls bogenförmig verlaufenden Sekundärversteifungselementen verbunden ist;

Fig. 6 eine schaubildliche Ansicht einer weiteren Ausführung der unteren Außenhaut, bei welchem das Primärversteifungselement an den Seitenabschnitten keilförmig nach außen zusammenläuft und bei welchem stegförmige Sekundärversteifungselemente vorgesehen sind .

In den Fig. 1 bis 3 ist eine erste Ausführung einer unteren Außenhaut 1 gezeigt, welche zusammen mit einer oberen Außenhaut 2 (vgl. Fig. 3) ein Faserverbundelement 3 für ein Steuerflächenelement 4 im Flugzeugbau bildet. Die obere und die untere Außen ¬ haut sind beispielsweise im RTM-Verfahren aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt. In der gezeigten Ausführung ist das Steu ¬ erflächenelement 4 als Störklappe bzw. Spoiler für ein Flugzeug ausgebildet. Entsprechende Ausführungen können jedoch auch bei anderen luftumstrennten Oberflächen von Flugzeugen (beispielsweise bei Rudern) vorgesehen sein. Das Steuerflächenelement 4 weist eine Lagereinrichtung 5 zur gelenkigen Lagerung des Faserverbundelements 3 an einem Strukturbauteil, nämlich an einem Flugzeug ¬ flügelkasten, auf. Die Lagereinrichtung 5 weist ein mittig an einer vorderen Längskante des Faserverbundelements vorgesehenes Lagerelement 6 auf. Die Begriffe „vorne", „hinten", „oben", „un ¬ ten" beziehen sich für die Zwecke dieser Offenbarung auf den bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Steuerflächenelements 4. Das Steuerflächenelement ist in Draufsicht im Wesentlichen rechteckig (vgl. Fig. 3), so dass eine Längserstreckung (bei der Störklappe in Richtung der Flügelachse) und eine Quererstreckung (bei der Störklappe im Wesentlichen senkrecht zur Flügelachse) ausgebildet ist. Die Lagereinrichtung 5 weist seitlich an der Vorderkante weitere Lagerelemente 7 auf. Da die Ausgestaltung der Lagereinrichtung 5 im Stand der Technik hinlänglich bekannt ist, kann auf nähere Ausführungen dazu verzichtet werden (vgl. dazu beispielsweise auch die AT 409 482 B) . An der Oberseite des Steuerflächenelements 4 ist eine aerodynamische, im Wesentlichen ebene luftumströmte Oberfläche 8 vorgesehen, welche durch die Oberseite der oberen Außenhaut 2 gebildet ist.

Wie aus Fig. 1, 2 ersichtlich, weist die untere Außenhaut 1 eine Versteifungsstruktur 9 zur Aussteifung des Faserverbundelements 3 auf. Die Versteifungsstruktur 9 weist diverse Versteifungsele ¬ mente auf, welche nachstehend weiter erläutert werden. Zumindest ein Versteifungselement ist integral, d.h. im selben Herstel- lungsprozess , bei gleichzeitiger Aushärtung mit dem Faserverbundelement 3 gebildet.

Wie aus Fig. 1, 2 weiters ersichtlich, weist die Versteifungs ¬ struktur 9 ein Primärversteifungselement 10 auf, welches mit mehreren zur Aufnahme von Nebenlasten eingerichteten Sekundär- versteifungselementen 11 verbunden ist. Das Primärversteifungselement 10 weist zur Aufnahme der Hauptlast eine größere Breite als die Sekundärversteifungselemente 11 auf. Die Breite bezieht sich hierbei auf die kürzere Erstreckung der länglichen Primärbzw. Sekundärversteifungselemente 10, 11. Das Primärverstei ¬ fungselement 10 weist einen Zentralabschnitt 12 auf, welcher di ¬ rekt an das mittige Lagerelement 6 an der Vorderkante des Steu- erflächenelements 4 angrenzt. Darüber hinaus weist das Primär- versteifungselement 10 zwei Seitenabschnitte 13 auf, welche sich ausgehend von dem Zentralabschnitt 12 in Richtung zu den Schmal ¬ seiten (d.h. den kürzeren Seiten) der unteren Außenhaut 1 hin erstrecken. In der gezeigten Ausführung enden die Seitenabschnitte 13 des Primärversteifungselements 10 benachbart der Schmalseiten der unteren Außenhaut 1 des Steuerflächenelements 4. Um das Primärversteifungselement 10 am Zentralabschnitt 12 zur Aufnahme höherer Lasten als an den Seitenabschnitten 13 einzurichten, nimmt die Höhe des Primärversteifungselements 10 vom Zentralabschnitt 12 nach außen hin ab. Darüber hinaus weist das Primärversteifungselement 10 in der gezeigten Ausführung am Zentralabschnitt 12 eine konvexe Ausbuchtung 14 auf, welche an die Gestalt des mittleren Lagerelements 6 angepasst ist. Die Se- kundärversteifungselemente 11 sind als Abzweigungen des Primär ¬ versteifungselements 10 ausgebildet, welche vom Zentralabschnitt 12 und von den Seitenabschnitten 13 ausgehen.

In der Ausführung gemäß Fig. 1 bis 3 ist der Zentralabschnitt 12 des Primärversteifungselements 10 auf einer vom Lagerelement 6 abgewandten Rückseite mit zwei im Wesentlichen V-förmig angeordneten, in Richtung der hinteren Längskante des Faserverbundele ¬ ments 3 auseinanderlaufenden Sekundärversteifungselementen 11' verbunden. Diese gabelförmigen Sekundärversteifungselemente 11' bewirken eine Lastabtragung in Querrichtung des Steuerflächenelements 4. Die Höhe der V-förmig angeordneten Sekundärverstei ¬ fungselemente 11' nimmt zur hinteren Längskante des Faserverbun ¬ delements 3 hin ab.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die untere Außenhaut 1 des Fa ¬ serverbundelements 3 zur integralen Ausbildung des Primärversteifungselements eine Einbuchtung 15 auf. Entsprechend weist die untere Außenhaut 1 des Faserverbundelements 1 zur integralen Ausbildung der Sekundärversteifungselemente 11 entsprechende Vertiefungen 16 auf. Demnach weist die untere Außenhaut 1 im Be ¬ reich der Versteifungsstruktur 9 eine im Wesentlichen gleichbleibende Wandstärke auf. In der gezeigten Ausführung sind sämt ¬ liche Versteifungselemente 10, 11 an der unteren Außenhaut 1 in ¬ tegral ausgebildet. Darüber hinaus kann auch das mittige La ¬ gerelement 6 zur beweglichen Verbindung mit dem Flugzeugflügel integral mit der unteren Außenhaut 1 gebildet sein. Die weiteren Lagerelemente 7 an den Seiten sind in der gezeigten Ausführung als Beschläge, insbesondere aus Metall, an der Unterseite der unteren Außenhaut 1 angebracht.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführung der unteren Außenhaut 1. Bei dieser Ausführung sind ebenfalls V-förmige bzw. gabelförmige Sekundärversteifungselemente 11' an der Rückseite des Zent ¬ ralabschnitts 12 des Primärversteifungselements 10 vorgesehen. Darüber hinaus steht bei dieser Ausführung von den V-förmig angeordneten Sekundärversteifungselementen 11' jeweils genau ein Tertiärversteifungselement 17 nach innen ab. Die Tertiärverstei ¬ fungselemente 17 sind daher als Verzweigungen der V-förmigen Se- kundärversteifungselements 11' ausgebildet. Die Rückseite des Zentralabschnitts 12 des Primärversteifungselements 10 ist hier geradlinig, in Längsrichtung des Steuerflächenelements 4 ange ¬ ordnet. Die Breite bzw. Quererstreckung und die Höhe bzw. verti ¬ kale Erstreckung des Primärversteifungselements 10 nimmt an den Seitenabschnitten 13 nach außen kontinuierlich ab.

Wie aus Fig. 4 weiters ersichtlich, sind bei dieser Ausführung eigene Faserverbundbauteile 19 zur Ausbildung je einer Gruppe von Sekundärversteifungselementen 11 vorgesehen. Die Faserverbundbauteile 19 sind auf geeignete Weise, insbesondere über Kle ¬ beverbindungen, mit der unteren Außenhaut 1 verbunden, an welcher das Primärversteifungselement 10 integral ausgebildet ist.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführung der unteren Außenhaut 1, bei welcher ein bogenförmiges Primärversteifungselement 10 vor ¬ gesehen ist. Darüber hinaus sind zwei im Wesentlichen parallel zum Primärversteifungselement verlaufende, ebenfalls bogenförmi ¬ ge Sekundärversteifungselemente 11'' vorgesehen, welche über ei ¬ nen in Querrichtung des Steuerflächenelements 4 verlaufenden Verbindungssteg 18 mit dem Primärversteifungselement 10 verbun ¬ den sind. Die zwei bogenförmigen Sekundärversteifungselemente 11'' weisen eine zur hinteren Längskante hin abnehmende Höhe auf. Darüber hinaus ist der Verbindungssteg 18 zur hinteren Längskante hin verjüngt ausgebildet.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführung der unteren Außenhaut 1, bei welcher das Primärversteifungselement 10 keilförmig zu den Schmalseiten des Steuerflächenelements zusammenläuft. Darüber hinaus sind diverse steg- bzw. wandförmige Sekundärversteifungs ¬ elemente 11 vorgesehen, welche an das Primärversteifungselement

10 angrenzen. Wie bei der Ausführung der Fig. 4 sind die V- förmig angeordneten Sekundärversteifungselemente 11 mit Tertiär ¬ versteifungselementen 17 verbunden. Bei dieser Ausführung sind die Sekundärversteifungselemente 11, welche auch einen I- förmigen, L-förmigen oder T-förmigen Querschnitt haben können, im Querschnitt voll ausgebildet, im Unterschied zu den zuvor be ¬ schriebenen Sekundärversteifungselemente 11 in Form von Vertie ¬ fungen der unteren Außenhaut 1. Die Sekundärversteifungselemente

11 sind bevorzugt integral bzw. einteilig an dem Faserverbunde ¬ lement ausgebildet.