NL2000232C2 - Huidpaneel voor een vliegtuigromp. - Google Patents

Description

Huidpaneel voor een vliegtuigromp

De uitvinding heeft betrekking op een huidpaneel van een vliegtuig, omvattende een laminaat van tenminste één metaalplaat. Voorts omvat de uitvinding de toepassing van 5 een dergelijk huidpaneel in een luchtvaartuig of ruimtevaartuig, in het bijzonder de romp ervan. De uitvinding betreft meer in het bijzonder een huidpaneel van een vliegtuig, omvattende een laminaat van tenminste één metaalplaat en een hiermee verbonden vezelversterkte kunststoflaag.

10 Vormdelen uit een laminaat van tenminste één metaalplaat en tenminste één hiermee verbonden vezelversterkte kunststoflaag (hieronder aangeduid als metaallaminaat, vezelmetaallaminaat of kortweg laminaat) worden in toenemende mate toegepast in onder andere de transportindustrie, zoals bijvoorbeeld in automobielen, treinen, vliegtuigen en ruimtevaartuigen. Dergelijke laminaten kunnen in de luchtvaart 15 bijvoorbeeld worden toegepast in vleugels, romppanelen, staartpanelen en/of andere huidpanelen van vliegtuigen, en zorgen doorgaans voor een verbeterde vermoeiingsbestendigheid van het betreffende vliegtuigonderdeel. Bovendien zijn vezelmetaallaminaten lichter dan bijvoorbeeld aluminium waardoor gewicht, en dus brandstof wordt bespaard.

20

Het bekende vezelmetaallaminaat is opgebouwd uit een groot aantal relatief dunne (typisch van 0.2 mm tot 0.4 mm breed) aluminiumplaten met daartussen, met aramide vezels (Arall®) of hoge sterkte glasvezels (Glare®) versterkte kunststof lijmlagen. Het vezelvolumegehalte in de lijmlagen is hierbij relatief hoog met typische waarden van 25 ongeveer 50 volume% voor Arall® en 60 volume% voor Glare®. Hoewel het bekende vezellaminaat goede vermoei ingseigenschappen vertoont, is een nadeel dat de stijfheid ervan laag is ten opzichte van de gebruikelijke aluminiumlegeringen. Wordt het bekende vezellaminaat bijvoorbeeld in de bovenkant van een romp van een vliegtuig toegepast, en aluminium in de onderkant ervan, dan kan dit een belastingverhoging 30 teweegbrengen in het aluminium gedeelte. Dit gedeelte dient dan verdikt te worden, waardoor de gewichtwinst door toepassing van het vezelmetaallaminaat althans gedeeltelijk verloren gaat. Een andere bekende mogelijkheid bestaat erin op plaatsen waar de spanning in de bovenkant van de romp hoger is dan gemiddeld, aldaar het aantal lagen van het vezelmetaallaminaat te verhogen. Ook dit leidt echter tot 2 gewichtsverhoging. Er is derhalve behoefte aan een verhoging van de stijfheid van in vliegtuigen en ruimtetuigen toegepaste huidplaten uit vezelmetaallaminaat, en met name een stijfheidsverhoging in de langsrichting van de romp van een vliegtuig of ruimtevaartuig, zonder dat dit leidt tot noemenswaardige gewichtsverhoging.

5

De uitvinding beoogt een huidpaneel van het in de aanhef vermelde type te verschaffen, waarmee nog beter kan worden voldaan aan de in de lucht- en ruimtevaart industrie gestelde hoge eisen, en die onder andere bovengenoemde nadelen niet of in mindere mate bezit.

10

Het huidpaneel volgens de uitvinding heeft hiertoe de kenmerken zoals verwoord in de eerste conclusie. In het bijzonder wordt een huidpaneel volgens de uitvinding gekenmerkt doordat deze een laminaat van tenminste één eerste metaalplaat omvat, en bij voorkeur tenminste één eerste metaalplaat en hiermee verbonden eerste 15 vezelversterkte kunststoflagen, waarbij het huidpaneel tevens is voorzien van tenminste één verstijvingselement, dat een laminaat van tweede metaalplaten en hiermee verbonden tweede vezelversterkte kunststoflagen omvat, met dien verstande dat de tweede vezelversterkte kunststoflaag vezels omvat met een elasticiteitsmodulus in trek groter dan 110 GPa. Gebleken is dat toepassing van een dergelijke huidpaneel in de 20 romp van een vliegtuig niet alleen leidt tot een verlaging van de belasting in aluminiumgedeeltes van de romp, zoals hierboven reeds werd beschreven, maar dat tevens de gemiddelde belasting in het vezelmetaallaminaat van het huidpaneel zelf wordt verminderd. Dit leidt tot een bijkomende mogelijkheid voor gewichtsbesparing en verhoogt bovendien de schadetolerantie (“damage tolerance”) van het huidpaneel. Ook 25 kan, afhankelijk van de gebruiksbelastingen, de plaatsing van het tenminste één verstijvingselement optimaal worden gekozen. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk de richting waarin het tenminste één verstijvingselement verloopt te kiezen volgens de hoofdspanningsrichting(en) in het huidpaneel. Dit is niet goed mogelijk wanneer bijvoorbeeld het aantal lagen in het vezelmetaallaminaat wordt verhoogd om een hogere 30 belasting op te vangen. Een verder voordeel van het huidpaneel volgens de uitvinding is dat de mogelijkheid ontstaat de eigenschappen van het tenminste één verstijvingselement anders te kiezen dan de eigenschappen van het laminaat van het huidpaneel. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk een tweede vezelversterkte kunststoflaag te kiezen met een lager soortelijk gewicht dan de eerste vezelversterkte kunststoflaag, 3 waardoor een bijkomende gewichtsbesparing kan worden gerealiseerd. Het heeft voordelen het huidpaneel volgens de uitvinding te kenmerken doordat de tweede vezelversterkte kunststoflaag vezels omvat met een elasticiteitsmodulus in trek groter dan 140 GPa, en met nog meer voorkeur groter dan 250 GPa. Door de verder verhoogde 5 stijfheid worden in deze voorkeursvariant bovengenoemde voordelen in sterkere mate bereikt. Opgemerkt wordt dat het gebruik van koolstofvezels in zowel de eerste als de tweede vezelversterkte kunststoflaag uitdrukkelijk wordt uitgesloten. Deze koolstofvezels leveren niet de in het kader van de uitvinding gewenste eigenschappen op.

10

In een voorkeursuitvoeringsvorm van het huidpaneel volgens de uitvinding wordt deze gekenmerkt doordat de tweede vezelversterkte kunststoflaag vezels omvat waarvan de verhouding van de elasticiteitsmodulus in druk tot de elasticiteitsmodulus in trek kleiner is dan 0,8· Met meer voorkeur is deze verhouding kleiner dan 0,6, met nog meer 15 voorkeur kleiner dan 0,4. Dergelijke vezels vertonen blijkbaar de eigenschap dat hun elasticiteitsmodulus in trek sterk toeneemt met de rek. In het laminaat volgens de uitvinding geschikt toe te passen vezels zijn verstrekte thermoplastische kunststofvezels, aramidevezels (Kevlar®), poly(p-fenyleen-2, 6-benzobisoxazole) vezels (PBO, Zylon®), poly(2,6-diimidazo-(4,5b-4’,5’e)pyridinyleen-l,4(2,5-20 dihydroxy)fenyleen) vezels (beter bekend als M5® vezels), en ultrahoog moleculair gewicht polyetheen of polypropeen vezels, boronvezels en/of combinaties van voomoemde vezels. Bij voorkeur wordt het laminaat volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de tweede vezelversterkte kunststoflaag vezels omvat gevormd uit polymeren gekozen uit de groep van aromatisch polyamide (aramide), poly(p-fenyleen-2, 6-25 benzobisoxazole) (PBO), boron, en M5, en met nog meer voorkeur uit de groep van poly(p-fenyleen-2, 6-benzobisoxazole) (PBO) en boron. Hoewel met bovengenoemde versterkingsvezels bijzonder gunstige eigenschappen worden verkregen kunnen in de tweede vezelversterkte kunststoflaag, al of niet in combinatie, tevens versterkingsvezels met relatief hoge treksterkte en/of -stijfheid worden toegepast op basis van glas, zoals 30 bij voorkeur S-glasvezels. Opgemerkt wordt dat met boronvezels tevens koolstof- en/of metaalvezels worden aangeduid die zijn voorzien van een laag boron.

4

Een bijzonder voordelige huidpaneel volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat in het verstijvingselement in onbelaste toestand ervan in elke tweede metaalplaat gemiddeld een drukspanning, en in elke tweede vezelversterkte kunststoflaag gemiddeld een trekspanning aanwezig is. Het moge duidelijk zijn dat met de aanwezigheid van een 5 trekspanning in de tweede vezelversterkte kunststoflaag niet wordt bedoeld dat deze laag enkel trekspanningen vertoont. Veeleer zal volgens de uitvinding gemiddeld in een bepaalde richting een trekspanning heersen. Deze richting komt overeen met de in het kader van de hieronder beschreven werkwijze voor het verkrijgen van een dergelijk verstijvingselement beschreven verstrekrichting. De in deze richting in de tweede 10 kunststoflaag heersende gemiddelde trekspanning geeft aanleiding tot een gemiddelde drukspanning in dezelfde richting in de metaalplaten van het verstijvingselement. Om maximaal voordeel te halen uit de toepassing van het verstijvingselement zal de verstrekrichting bij voorkeur nagenoeg in een vezelrichting van de tweede vezelversterkte laag verlopen. Omdat vers tij vingselementen voor een huidpaneel van 15 een vliegtuigramp doorgaans een langwerpige vorm hebben is de verstrekrichting bij voorkeur nagenoeg evenwijdig aan de langsrichting van het verstijvingselement.

Volgens de uitvinding wordt de spanningstoestand in het verstijvingselement verkregen door dit in een lengterichting ervan (bij voorkeur de langsrichting) een rek te geven, die 20 groter is dan de elastische rek van de metaalplaten en kleiner dan de breukrek van de tweede vezelversterkte kunststoflaag. Doordat de opgelegde rek groter is dan de elastische rekgrens van de metaalplaten zal het metaal een plastische deformatie ondergaan. Bij het wegnemen van de rek veert het verstijvingselement terug, doch door de plastische deformatie gebeurt dit slechts gedeeltelijk. De hoogte van de permanente 25 rek in het verstijvingselement is dan bepalend voor de hoogte van de gemiddelde drukspanning in de metaalplaten, en de gemiddelde trekspanning in de vezelversterkte kunststoflagen. Het verstijvingselement kan volgens de uitvinding op verschillende wijzen zijn voorgespannen of voorgestrekt. Zo is het mogelijk het verstijvingselement voor te spannen door het aan een trekkracht te onderwerpen in een trekinrichting. In een 30 voorkeursuitvoering wordt aan het verstijvingselement een rek gegeven door dit onder druk door een vormwals te voeren. Een dergelijke wijze van voorspannen heeft als voordeel dat deze continu kan worden uitgevoerd bij een hoge doorvoersnelheid.

Tevens kan met deze voorkeurswerkwijze een verstijvingselement met een verlopende dikte worden voorgespannen.

5

Een voorkeursuitvoeringsvorm van het huidpaneel volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het verstijvingselement is verkregen door een werkwijze waarin tenminste twee tweede metaalplaten worden verbonden met tenminste een 5 tussenliggende tweede vezelversterkte kunststoflaag, waarin na het verbinden hiervan het aldus verkregen stripvormig geheel wordt gevormd tot een driedimensionaal profiel, en waarin aan het aldus verkregen geheel in een lengterichting ervan een rek wordt gegeven, die groter is dan de elastische rek van de metaalplaten en kleiner dan de breukrek van de tweede vezelversterkte kunststoflaag. Door het verstrekken van het 10 verstijvingselement wordt een verstijvingselement verkregen met een verhoogde stijfheid ten opzichte van het onverstrekte verstijvingselement. Bovendien zorgt de aldus in het verstijvingselement aangebrachte spanningstoestand voor een verhoogde scheurtolerantie van het huidpaneel. Een verder voordeel van onderhavige voorkeursvariant van het huidpaneel bestaat hierin dat een hoge stijfheid kan worden 15 bereikt zonder dat het nodig is het volledige huidpaneel voor te strekken. Hoewel het huidpaneel volgens de uitvinding desgewenst kan worden voorgestrekt is het voorstrekken van volledige huidplaten met hoge stijfheidvezels ingewikkeld en leidt dit doorgaans niet tot het gewenste resultaat. Voor het verstrekken van volledige huidplaten worden deze ingeklemd in zeer stijve stalen bekken en gestrekt. De platen worden aan 20 weerskanten voorzien van verstevigende tabs om de kans op eventuele breuk bij de inklemming te verminderen en vervolgens onderworpen aan een rek, die groter is dan de elastische rekgrens van de metaalplaten. Het strekproces op zich kan typisch met een nauwkeurigheid van ± 0,05% worden doorgevoerd. Dit houdt in dat voor een ingestelde (permanente) rek van 0,4 % bijvoorbeeld, de werkelijke permanente rek zal variëren van 25 0,35% tot 0,45%. Omdat de werkelijke permanente rek niet homogeen over het oppervlak van het huidpaneel zal zijn verdeeld, en omdat bovendien onder andere dwarscontractie wordt verhinderd ter hoogte van de inklemming, zullen de werkelijke rekken doorgaans variëren van ca. 0,28% tot ca, 0,61%. Hierdoor zullen ook de eigenschappen van het vezelmetaallaminaat van het huidpaneel een dergelijke variatie 30 laten zien, wat niet optimaal is. Het huidpaneel volgens de uitvinding heeft dit nadeel niet.

Een verdere voorkeursvariant van het huidpaneel volgens de uitvinding heeft als kenmerk dat het verstijvingselement is verkregen door een werkwijze waarin tenminste 6 twee tweede metaalplaten worden verbonden met tenminste een tussenliggende tweede vezelversterkte kunststof!aag, waarin na het verbinden hiervan aan het aldus verkregen stripvormig geheel in een lengterichting ervan een rek wordt gegeven, die groter is dan de elastische rek van de metaalplaten en kleiner dan de breukrek van de tweede 5 vezelversterkte kunststoflaag, en waarin het aldus verkregen geheel wordt gevormd tot een driedimensionaal profiel. Door in deze voorkeursvariant het verstijvingselement in de vorm van een strip voor te strekken tot een stijfheid van bij voorkeur ten minste 80 GPa, wordt een huidpaneel verkregen dat niet alleen een verhoogde stijfheid en schadetolerantie vertoont, doch dat tevens een gevoelig lagere spreiding in 10 eigenschappen heeft dan een voorgestrekt huidpaneel. Het strekken van vlakke en relatief smalle strippen (bijvoorbeeld van de orde van grootte van minimaal 100 mm breed) is relatief eenvoudig, en kan worden uitgevoerd met een aannemelijk lagere tolerantie dan de bovengenoemde ±0,05%. Bovendien zal de ingestelde rek homogener verdeeld zijn over de relatief smalle strip. Ook kunnen de gebieden met inklemeffecten 15 voor smalle strippen zonder dat dit al te veel afval oplevert weggeknipt worden. Het verstij vingselement kan volgens de uitvinding als strip worden verlijmd met het vezelmetaallaminaat van het huidpaneel. Bij voorkeur echter wordt het verstijvingselement in de vorm van de voorgestrekte strip verder gevormd tot een driedimensionaal profiel. In deze vorm wordt het verstijvingselement ook wel 20 aangeduid met de term “langsverstijver”. Een dergelijk gevormde langsverstijver heeft als bijkomend voordeel dat de stijfheid van het huidpaneel verder wordt verhoogd. Voor dezelfde stijfheidsverhoging dienen strippen een relatief grote doorsnede hebben. Voor effectieve verstijving van de romp van een vliegtuig met strippen kunnen deze gemakkelijk tot ten minste 20% van de totale doorsnede van de romphuid uitmaken. Dit 25 leidt tot een relatief grote gewichtsverhoging en ruimtegebruik. Zo kunnen verstijvingselementen in de vorm van strippen het plaatsen van voldoende nagels in de huid-spant verbinding van de romp hinderen. Door het verstijvingselement te vormen tot langsverstijver kan dit worden voorkomen. Een langsverstijver met een driedimensionaal gevormde dwarsdoorsnede kan op elke bekende wijze worden 30 gevormd uit een stripvormig verstijvingselement. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door een stripvormig verstijvingselement in een hiervoor geëigend vormgevingswerktuig te kanten. Door dit meerdere malen te herhalen kan in beginsel elke denkbare dwarsdoorsnede worden gevormd. Een eveneens bijzonder geschikt verstijvingselement omvat een integraal van verstijvingsribben voorziene metaalplaat en tenminste één 7 tweede vezelversterkte kunststoflaag. Bij voorkeur omvat een dergelijk verstijvingselement een geëxtrudeerde aluminiumplaat, door de vakman ook wel aangeduid als een “extrusie”. Dergelijke extrusies omvatten een van verstijvingselementen voorzien hoofdzakelijk vlak plaatdeel dat wordt verkregen door 5 een buisvorm te extruderen, en deze vervolgens open te snijden, vlak te maken, na te frezen, en desgewenst voor te behandelen ten behoeve van verlijming.

Het tenminste één verstijvingselement kan in beginsel op elke denkbare wijze worden verbonden met het laminaat van het huidpaneel. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk het 10 verstijvingselement middels boutverbindingen aan het laminaat te bevestigen. Een bijzonder geëigende werkwijze omvat het verlijmen van een verstijvingselement aan het laminaat van het huidpaneel door middel van een lijmlaag uit een hiertoe geschikt lijmmateriaal. In een verdere voorkeursvariant van een huidpaneel volgens de uitvinding wordt de verbinding tussen verstijvingselement en huidpaneel gevormd door 15 een lijmlaag die een vezelversterkte kunststof omvat. Een bijzonder geschikt huidpaneel volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het tenminste één verstijvingselement is verbonden met het laminaat door tenminste één vezelversterkte kunststoflaag met verlaagd vezelvolumegehalte van ten hoogste 45 volume%. Deze voorkeursvariant van het huidpaneel vertoont een verder verhoogde schadetolerantie en in het bijzonder een 20 verbeterde weerstand tegen delaminatie. Een verdere voorkeursuitvoering van het huidpaneel volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het vezelvolumegehalte van genoemde vezelversterkte kunststoflaag ten hoogste 39 volume% bedraagt, met meer voorkeur ten hoogste 34 volume%, en met de meeste voorkeur ten hoogste 30 volume%. Dergelijke vezelvolumegehaltes zijn lager dan wat gebruikelijk wordt 25 toegepast in vezelversterkte kunststoffen. In het kader van onderhavige aanvrage wordt met een vezelversterkte kunststoflaag met verlaagd vezelvolumegehalte een laag bedoeld met een vezelvolumegehalte van ten hoogste 45 volume%, met meer voorkeur ten hoogste 39 volume%, met meer voorkeur ten hoogste 34 volume%, en met de meeste voorkeur ten hoogste 30 volume%. De vezelversterkte kunststoflaag met 30 verlaagd vezelvolumegehalte kan bijvoorbeeld worden verkregen door een halffabrikaat te gebruiken waarin de vezels in het aangegeven volumegehalte zijn geïmpregneerd met een geschikte kunststof in partieel uitgeharde toestand (zogenaamde prepregs). Ook is het mogelijk een prepreg met een gebruikelijk vezelvolumegehalte van bijvoorbeeld 60 volume% te combineren met een of meerdere kunststof lijmlagen om zo een gemiddeld 8 verlaagd vezelvolumegehalte te bereiken. Bij voorkeur wordt in een dergelijk geval een lijmlaag toegepast die is voorzien van een drager, bijvoorbeeld in de vorm van een netwerk van polymeervezels, bijvoorbeeld polyamidevezels. De drager zorgt ervoor dat de lijmlaag ook na verlijming en uitharding een bepaalde, vooraf ingestelde dikte 5 behoudt. Dit komt de weerstand tegen delaminatie verder ten goede. Het is volgens de uitvinding ook mogelijk droge - dus niet geïmpregneerde - vezels te combineren met een kunststof lijmlaag in de geschikte volumeverhoudingen.

Het heeft voordelen het huidpaneel volgens de uitvinding te kenmerken doordat de 10 eerste metaalplaten en/of de eerste vezelversterkte kunststoflagen in het laminaat een ander materiaal omvatten dan de tweede metaalplaten en/of de tweede vezelversterkte kunststoflagen. Zo wordt het mogelijk de eigenschappen van de metaalplaten en/of de vezelversterkte kunststoflagen dusdanig in te stellen dat deze optimaal zijn voor de in het huidpaneel vereiste functie. Zo is bijvoorbeeld gebleken dat het voordelen heeft als 15 de tweede vezelversterkte kunststoflaag in het verstijvingselement die zich het dichtst bij het laminaat bevindt een verlaagd vezelvolumegehalte heeft.

De dikte van de eerste metaalplaten in het laminaat en van de tweede metaalplaten in het verstijvingselement kunnen binnen brede grenzen worden gekozen. Bij voorkeur is 20 de dikte van de eerste metaalplaten lager dan 3,0 mm, en met meer voorkeur begrepen tussen 0,3 en 0,6 mm, waarbij desgewenst verschillende platen verschillende dikte kunnen hebben. Toepassing van dunnere metalen platen is op zich gunstig voor de eigenschappen maar leidt doorgaans tot hogere kosten. Het huidpaneel volgens de uitvinding heeft als extra voordeel dat toepassing van dikkere metaalplaten met diktes 25 tussen 0,6 en 0,8 mm bijvoorbeeld niet zondermeer leidt tot slechtere eigenschappen.

Bij voorkeur is de dikte van de tweede metaalplaten begrepen tussen 0,2 mm en 1,0 mm, met meer voorkeur begrepen tussen 0,2 en 0,6 mm, en met de meeste voorkeur begrepen tussen 0,2 en 0,4 mm, waarbij desgewenst verschillende platen verschillende dikte kunnen hebben.

30

De in het vezelmetaallaminaat en het verstijvingselement van het huidpaneel toegepaste vezelversterkte kunststoffen zijn licht en sterk en omvatten versterkingsvezels die zijn ingebed in een kunststof. De kunststof dient tevens als hechtmiddel tussen de verschillende lagen. Geschikt toe te passen versterkingsvezels in de eerste 9 vezelversterkte kunststoflagen omvatten bijvoorbeeld glasvezels en/of metaalvezels, doch kunnen desgewenst tevens verstrekte thermoplastische kunststofvezels, zoals bijvoorbeeld aramidevezels, PBO vezels (Zylon®), M5® vezels, en ultrahoog moleculair gewicht polyetheen of polypropeen vezels, alsmede natuurvezels zoals 5 bijvoorbeeld vlas-, hout- en hennepvezels, en/of combinaties van voomoemde vezels zijn. Ook is het mogelijk zogenaamde commingled en/of intermingled rovings toe te passen. Dergelijke rovings omvatten een versterkingsvezel en een thermoplastische kunststof in vezelvorm. Voorbeelden van geschikte matrixmaterialen voor de versterkingsvezels van eerste en tweede vezelversterkte kunststoflagen zijn 10 thermoplastische kunststoffen zoals polyamides, polyimides, polyethersulfonen, polyetheretherketon, polyurethanen, polyetheen, polypropeen, polyfenyleensulfides (PPS), polyamide-imides, acrylonitrile-butadieen-styreen (ABS), styreen/maleinezuuranhydride (SMA), polycarbonaat, polyfenyleenoxide (PPO), thermoplastische polyesters zoals polyetheentereftalaat, polybutyleentereftalaat, 15 alsmede mengsels en copolymeren van één of meerdere van bovengenoemde polymeren. De thermoplastische kunststoffen van voorkeur omvatten verder een nagenoeg amorfe thermoplastische kunststof met een glasovergangstemperatuur Tg van groter dan 140°C, bij voorkeur groter dan 160°C, zoals polyarylaat (PAR), polysulfon (PSO), polyethersulfon (PES), polyetherimide (PEI) of polyfenyleenether (PPE), in het 20 bijzonder poly-2,6 dimethyl fenyleenether. Ook kan volgens de uitvinding een semi-kristallijne of para-kristallijne thermoplastische kunststof worden toegepast met een kristallijn smeltpunt Tm groter dan 170°C, bij voorkeur groter dan 270°C, zoals polyfenyleensulfide (PPS), polyetherketonen, in het bijzonder polyetheretherketon (PEEK), polyetherketon (PEK) en polyetherketonketon (PEKK), "liquid crystal 25 polymers" zoals XYDAR van Dartco samengesteld uit de mono meren bifenol, tereftaalzuur en hydrobenzoezuur. Geschikte matrixmaterialen omvatten eveneens thermohardende kunststoffen zoals epoxies, onverzadigde polyesterharsen, melamineformaldehyde harsen, fenolformaldehyde harsen, polyurethanen, en dergelijke meer. Zowel de eerste als de tweede vezelversterkte kunststoflagen kunnen desgewenst 30 meerdere types vezels en/of matrixmaterialen omvatten.

In het huidpaneel volgens de uitvinding omvatten de vezelversterkte kunststoflagen bij voorkeur in hoofdzaak continue vezels die zich hoofdzakelijk in één richting uitstrekken (zogenaamd UD-materiaal). Het heeft voordelen de vezelversterkte kunststof in de vorm 10 van een vooraf geïmpregneerd halffabrikaat toe te passen. Een dergelijke “prepreg” vertoont na uitharding ervan doorgaans goede mechanische eigenschappen, onder andere omdat de benatting van de vezels door het matrixpolymeer reeds vooraf heeft plaatsgevonden. In een voorkeursuitvoering van het huidpaneel volgens de uitvinding 5 omvatten althans een gedeelte van de eerste vezelversterkte kunststoflagen in hoofdzaak twee groepen onderling evenwijdig verlopende continue vezels waarvan de richtingen in hoofdzaak loodrecht op elkaar staan. Een dergelijke stapeling van prepregs wordt door de vakman ook wel aangeduid met “cross-ply”.

10 Het vezelmetaallaminaat en/of het verstijvingselement kunnen volgens de uitvinding worden verkregen door een aantal metaalplaten en tussenliggende vezelversterkte kunststoflagen door verhitten onder druk met elkaar te verbinden, en vervolgens af te koelen. Het aldus verkregen vezelmetaallaminaat en/of versterkingselement kan desgewenst worden voorverstrekt om een gunstige spanningstoestand te verkrijgen, 15 zoals hierboven reeds uitvoerig werd toegelicht. De verstijvingselementen worden bij voorkeur verlijmd met het vezelmetaallaminaat onder tussenkomst van een lijmlaag, bij voorkeur in de vorm van een vezelversterkte kunststoflaag met verlaagd vezelvolumegehalte. Verlijming kan op, op zich bekende wijze worden uitgevoerd, door de te verbinden oppervlakken van een geschikte lijm te voorzien en deze lijm 20 vervolgens althans gedeeltelijk uit te harden op een geschikte temperatuur.

In het huidpaneel volgens de uitvinding geschikt toe te passen metalen omvatten lichtmetalen, in het bijzonder aluminiumlegeringen, zoals bijvoorbeeld aluminiumkoper en/of aluminiumzink en/of aluminiumlithium legeringen, of titaanlegeringen. De bij 25 voorkeur uit een aluminiumlegering bestaande metalen platen kunnen volgens de uitvinding met name worden geselecteerd uit de volgende groep van aluminiumlegeringen, zoals types AA(USA) No. 2024, AA(USA) No. 7075, AA(USA) No. 7085, AA(USA) No. 7475 en/of AA(USA) No. 6013. Overigens is de uitvinding niet beperkt tot laminaten met deze metalen, zodat desgewenst andere 30 aluminiumlegeringen en/of bijvoorbeeld staal en/of een ander geschikt constructiemetaal kunnen worden toegepast.

Een bijzonder gunstige uitvoeringsvorm van het huidpaneel volgens de uitvinding omvat metaalplaten waarvan althans een gedeelte een aliminium-lithiumlegering omvat.

11

Dergelijke legeringen verhogen de afschuifstijfheid van het laminaat en/of het verstijvingselement. Nog een andere voorkeursvariant omvat een laminaat met metaalplaten waarvan althans een gedeelte een aluminium-magnesium-scandium legering omvat. Dergelijke legeringen verhogen de bestandheid tegen corrosie verder, 5 en worden in het bijzonder toegepast in de eerste metaalplaten.

Afhankelijk van de beoogde toepassing en de gestelde eisen kan het optimale aantal metaalplaten eenvoudig door de vakman worden vastgesteld. De uitvinding is niet beperkt tot laminaten met een bepaald aantal metaalplaten. Hoewel het 10 verstijvingselement volgens de uitvinding in het bijzonder geschikt is voor huidplaten uit een vezelmetaallaminaat wordt hier nadrukkelijk opgemerkt dat een samenstel van een huidplaat uit een metaal, en in het bijzonder uit aluminiumlegeringen, en tenminste één verstijvingselement volgens de uitvinding eveneens deel uitmaakt van onderhavige uitvinding. Hierbij wordt opgemerkt dat de huidplaat uit metaal desgewenst uit 15 meerdere metaalplaten kan bestaan, welke metaalplaten onderling zijn verbonden door middel van een lijmfilm en/of vezel versterkte kunststoflaag, en/of vezelversterkte kunststoflaag met verlaagd vezelvolumegehalte. Een dergelijke opbouw van de huid treedt bijvoorbeeld op rond deuren en ramen in de romp, waar een locale spanningsverhoging optreedt en de huid derhalve verdikt dient te worden.

20

De uitvinding omvat eveneens een luchtvaartuig of ruimtevaartuig, waarvan de romp geheel of gedeeltelijk is opgebouwd uit huidplaten volgens de uitvinding. Huidplaten voor vliegtuigrompen en dergelijke hebben doorgaans een min of meer rechthoekige vorm en worden aangebracht op een raamwerk van in de langsrichting van de romp en 25 loodrecht daarop verlopende ribben. Een huidpaneel volgens de uitvinding is met voordeel hierdoor gekenmerkt, dat de vezels van de eerste vezelversterkte kunststoflaag zich nagenoeg evenwijdig uitstrekken aan de ene rechthoekszijde en dat de vezels van de tweede vezelversterkte kunststoflaag zich nagenoeg evenwijdig uitstrekken aan de andere rechthoekszijde van de plaat. Hierbij wordt opgemerkt dat het huidpaneel vlak 30 kan worden uitgevoerd maar dat het huidpaneel ook enkel gekromd of dubbel gekromd kan worden uitgevoerd, hetgeen bijvoorbeeld mogelijk is door deze te lamineren op een overeenkomstig gevormde mal.

12

Volgens een voorkeursvariant strekt het tenminste één verstijvingselement zich uit over slechts een gedeelte van het oppervlak van het laminaat van het huidpaneel, bijvoorbeeld in de vorm van in hoofdzaak rechthoekige strippen en/of langsverstijvers, die zich min of meer evenwijdig aan de langsrichting van de romp uitstrekken. Een 5 huidpaneel voor de romp van een luchtvaartuig of ruimtevaartuig is volgens de uitvinding bij voorkeur gevormd uit een laminaat dat van buiten naar binnen symmetrisch is opgebouwd uit tenminste een metaalplaat en tenminste twee eerste vezelversterkte kunststoflagen, waarbij de dikte van de metaalplaten is gelegen tussen 0,1 en 0,5 mm. Bij voorkeur wordt de romp van een luchtvaartuig of ruimtevaartuig 10 volgens de uitvinding van dergelijke huidplaten voorzien, en wel zodanig dat de vezels van de eerste vezelversterkte kunststoflaag zich in hoofdzaak uitstrekken in de omtreksrichting van de romp en dat de vezels van de tweede vezelversterkte kunststoflaag zich in hoofdzaak in de langsrichting van de romp uitstrekken. Op deze wijze wordt een romp verkregen met uitzonderlijk goede eigenschappen. Met de 15 huidplaten volgens de uitvinding kan een romp voor een luchtvaartuig worden verkregen met goede vermoeiingseigenschappen in dwars- en langsrichting van de romp, een hoge sterkte in de omtreksrichting van de romp, en een verhoogde weerstand tegen knik bij een verlaagd oppervlaktegewicht (kg/m2). Het moge duidelijk zijn dat een romp voorzien van meerdere verstijvingselementen volgens de uitvinding in 20 verschillende richtingen eveneens deel uitmaakt van de uitvinding.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de volgende schematische figuren, zonder hier overigens toe te worden beperkt. Hierin toont: - figuur 1 een gedeelte van een vliegtuigramp in opengewerkte toestand, voorzien van 25 huidplaten volgens de uitvinding, - figuur 2 een gedeelte van een huidpaneel voorzien van langsverstijvers volgens de uitvinding, - figuur 3 een uitvoeringsvorm van een verstijvingselement volgens de uitvinding in de vorm van een voorverstrekte strip, 30 - figuur 4 een andere uitvoeringsvorm van een langsverstijver volgens de uitvinding verkregen uit het in figuur 3 getoonde verstijvingselement, en - figuur 5 tenslotte een aantal voorkeursuitvoeringsvormen van een huidpaneel volgens de uitvinding.

13 Ίη figuur 1 wordt een gedeelte van een vliegtuig 1 getoond, voorzien van een romp 2 die is vervaardigd uit een aantal huidplaten 3 overeenkomstig de uitvinding. De huidplalen 3 zijn voorzien van een aantal langsverstijvers 4 (in het vak ook wel aangeduid met “stringers”), die zich in hoofdzaak evenwijdig uitstrekken aan de in de langsrichting 6 5 van de romp verlopende zijden van het huidpaneel 3. Romp 2 omvat een aantal in de omtreksrichting ervan verlopende dwarsribben 5. Deze zijn min of meer gekromd volgens de in de romp 2 gewenste kromming. Een van langsverstijvers 4 voorzien huidpaneel 3 wordt aan de dwarsribben 5 bevestigd door middel van hiertoe geschikte, en op zich bekende, verbindingen (niet in detail getoond). Hierdoor ontstaat een 10 raamwerk van onderling verbonden langsverstijvers 4 en dwarsribben 5, zoals dit is weergegeven in figuur 1, waarbij de langsverstijvers 4 worden ondersteund door de dwarsribben 5. In figuur 1 zijn de langsverstijvers 4 in het raamwerk met een stippellijn weergegeven, om aan te geven dat de langsverstijvers 4 onderdeel uitmaken van het huidpaneel 3, en pas na plaatsing van de huidplaten 3 onderdeel uitmaken van het 15 raamwerk. De huidplaten 3 worden in hoofdzaak aansluitend aan elkaar aangebracht. Zo toont figuur 1 dat een eerste huidpaneel 3a grenst aan een tweede huidpaneel 3b langs een laterale voegnaad 7. Op dezelfde wijze grenst het eerste huidpaneel 3a aan een derde huidpaneel 3c langs een laterale voegnaad 8. Lateraal aangrenzende huidpanelen kunnen onderling worden verbonden door middel van een onderliggende strip, die aan 20 beide panelen wordt bevestigd door middel van bijvoorbeeld drie rijen klinknagels (niet getoond), hoewel andere verbindingswijzen eveneens mogelijk zijn. Voorts grenzen een vierde, respectievelijk vijfde huidpaneel (3d, 3e) aan het eerste huidpaneel 3a langs respectievelijk langsvoegen (9, 10). In de langsrichting kunnen de huidpanelen met gedeeltelijk overlappende rand (bijvoorbeeld met 75 mm overlap) worden verbonden 25 middels drie rijen klinknagels (niet getoond), hoewel ook hier andere verbindingswijzen mogelijk zijn. Huidpaneel 3 omvat een huidplaat 11 uit Glare® vezelmetaallaminaat op basis van S-glasvezels. Het is echter ook mogelijk wanneer het huidpaneel 3 een huidplaat 11 omvat uit een metaal, bij voorkeur aluminium.

30 Figuur 2 toont een detail van een huidpaneel 3 volgens de uitvinding, voorzien van 2 langsverstijvers 4. De langsverstijvers 4 kunnen bijvoorbeeld op de huidplaat 11 van huidpaneel 3 worden aangebracht door middel van een tussenliggende lijmlaag 12.

Voor het aanbrengen van de lijm wordt huidplaat 11 desgewenst op bekende wijze voorbehandeld. De lijmlaag kan in principe elke geschikte lijm omvatten. Een bijzonder 14 geschikte lijmsoort omvat de epoxylijmen, bijvoorbeeld van het type AF 163-2 K, verkrijgbaar bij de firma 3M. Zoals is getoond in figuur 2 kan de verbinding tussen de langsverstijvers 4 en de huidplaat 11 desgewenst worden versterkt door twee Glare® glasvezellaminaten 13 aan te brengen, zoals is getoond in figuur 2 met tussenkomst van 5 een lijmlaag 12b, die desgewenst gebruik maakt van dezelfde lijm als lijmlaag 12a. Toepassing van deze bijkomende versterking is voor de uitvinding echter hoegenaamd niet noodzakelijk. Het samenstel van huidplaat 11 en verstijvingselementen 4 kan desgewenst in een autoclaaf onder druk en bij verhoogde temperatuur worden gehouden om de lijmlagen (12a, 12b) uit te harden en de verbinding tussen huidplaat 11 en 10 verstijvingselementen 4 tot stand te brengen.

In figuur 3 is een uitvoeringsvorm van een verst ij vingselement 4 volgens de uitvinding in de vorm van een rechthoekige vlakke plaat of strip getekend. Het verstijvingselement 4 is in de getoonde uitvoeringsvorm opgebouwd uit een aantal tweede metaalplaten 40 15 met een dikte van bijvoorbeeld 0,2 mm, die bestaan uit een aluminium legering, bijvoorbeeld 2024-T3. De tweede metalen platen 40 zijn onderling vast verbonden met behulp van een tweede vezelversterkte kunststoflaag 41 op basis van een epoxyhars, die tevens een goede metaallijm is. De vezelversterkte verbindingslaag 41 bevat en is gevormd uit met de genoemde kunststof geïmpregneerde PBO-vezels met een 20 vezelvolumegehalte van ongeveer 50 vol.-%. Deze voorgeimpregneerde prepregs 41 met een dikte van ongeveer 0,25 mm zijn gevormd uit onderling evenwijdig in richting 42 verlopende (unidirectionele) PBO-vezels. Het stripvormige verstijvingselement 4 wordt in een eerste stap vervaardigd door de genoemde lagen 40 en 41 op elkaar aan te brengen in de in figuur 3 getoonde volgorde, bijvoorbeeld op een vlakke mal. Na het 25 lamineren wordt het geheel uitgehard op een voor de epoxyhars geschikte temperatuur. Voor de meeste toepassingen zal een epoxyhars met een hoge glasovergangstemperatuur het meest geschikt zijn. Dergelijke epoxyharsen worden doorgaans uitgehard bij een temperatuur van ongeveer 120°C of ongeveer 175°C. Na het uitharden ontstaan doorgaans residuele drukspanningen in de vezelversterkte 30 kunststoflagen en residuele trekspanningen in de aluminiumplaten van het vezelmetaallaminaat. Deze spanningstoestand wordt volgens de uitvinding omgedraaid door het vezelmetaallaminaat te strekken tot in het plastisch gebied van het metaal, in het bijzonder aluminium. Na wegnemen van de hiertoe aangebrachte trekbelasting willen de gedurende het strekproces in hoofdzaak elastisch vervormde vezels terugkeren 15 naar hun oorspronkelijke lengte, terwijl het plastisch verlengde aluminium hier weerstand tegen biedt. Hierdoor komen de vezels van de vezel versterkte kunststoflaag gemiddeld onder een trekspanning te staan, en het aluminium onder een drukspanning, waarbij het spanningssysteem in metaalplaten en vezelversterkte kunststoflagen 5 hoofdzakelijk met elkaar in evenwicht is. Onder verwijzing naar figuur 3, wordt, nadat het daarin getoonde geheel is uitgehard, in een lengterichting ervan (richting 42) een rek ε gegeven, die groter is dan de elastische rek van de tweede metaalplaten 40 en kleiner dan de breukrek van de tweede vezelversterkte kunststoflaag 41. De aangebrachte rek ε geeft aanleiding tot een permanente rek na wegnemen van de belasting die bijvoorbeeld 10 gelegen is tussen 0,1 en 2 procent (de daadwerkelijk opgelegde rek is groter).

Afhankelijk van de in de tweede vezelversterkte kunststoflaag toegepaste vezels kan deze permanente rek ook anders liggen. Zo zal een permanente rek bij voorkeur gelegen zijn tussen 0,2 en 1,4 procent, meer in het bijzonder tussen 0,3 en 0,7 procent. De in de werkwijze volgens de uitvinding aan het verst ij vingselement te geven gemiddelde rek ε 15 kan door de vakman eenvoudig worden bepaald. Opgemerkt wordt nog dat het in principe mogelijk is een rek ε te geven in een willekeurige langsrichting van het verstijvingselement 4. Zo kan een rek ε worden opgelegd evenwijdig aan de korte zijde BC van het in figuur 3 getoonde verstijvingselement 4, of onder een hoek met deze korte zijde. Het heeft echter voordelen de rek op te leggen in de richting van de lange 20 zijde AB van het in figuur 3 getoonde verstijvingselement 4, omdat deze lange zijde AB evenwijdig verloopt aan de vezelrichting 42 van de tweede vezelversterkte kunststof. Verder heeft het voordelen het verstijvingselement 4 voor te spannen door dit onder druk door een vormwals te voeren. In een dergelijke voorkeurs werkwijze wordt het verstijvingselement in de vorm van een doorlopende plaat op continue wijze aangevoerd 25 en onder druk gebracht. Op deze wijze wordt een op industriële schaal toepasbare werkwijze verschaft, waarbij een hiertoe geschikte inrichting bijvoorbeeld tenminste één stel boven elkaar of ten opzichte van elkaar geschrankt opgestelde cilindrische walsrollen kan omvatten waartussen het verstijvingselement 4 kan worden geleid. Door de uitgeoefende drukkracht hoog genoeg te kiezen worden de vervormingen in het vlak 30 van het verstijvingselement dusdanig groot dat de opgelegde rek ε in de lengterichting de plasticiteitdrempel van het metaal van de tweede metaalplaten 40 overschrijdt, waardoor permanente vervorming van de tweede metaalplaat of -platen 40 optreedt, zonder dat dit leidt tot breuk van de tweede vezelversterkte kunststoflaag of-lagen 41.

16

Door het verstrekken van het verstijvingselement 4 in de lengterichting zal hierin een bijzonder gunstige spanningstoestand ontstaan, waarbij in onbelaste toestand ervan in elke tweede metaalplaat 40 gemiddeld een drukspanning, en in elke tweede vezelversterkte kunststoflaag 41 gemiddeld een trekspanning aanwezig is. Volgens de 5 uitvinding is het onder deze spanningstoestand dat het verstijvingselement de gewenste stijfheid en/of andere in deze aanvrage reeds vernoemde eigenschappen kan vertonen.

Versterkingselement 4 kan vervolgens in de in figuur 3 getoonde variant worden verbonden met de huidplaat 11 teneinde het huidpaneel 3 volgens de uitvinding te 10 verkrijgen. Een mogelijke werkwijze hiervoor werd reeds hierboven beschreven. Het heeft hierbij de voorkeur de verstijvingselementen met één zijde van de huidplaat 11 te verbinden, bij voorkeur de naar binnen (van de vliegtuigromp) gekeerde zijde, zoals duidelijk wordt uit figuur 1. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van het huidpaneel volgens de uitvinding wordt de dwarsdoorsnede van het voorverstrekte stripvormige 15 verstijvingselement verder vervormd tot een driedimensionaal profiel. Een voorbeeld van een dergelijk gevormde langsverstijver 4 wordt in figuur 4 weergegeven. De nummering van de onderdelen is overeenkomstig de in de andere figuren aangegeven nummering.

20 Op huidplaten van vliegtuigrompen en vleugels aangebrachte verstijvingselementen volgens de uitvinding verhogen de buigstijfheid van de huidplaten. Hierdoor worden deze stabieler met betrekking tot uitknikken wanneer ze op druk belast worden en kunnen krachten in de huidplaten worden ingeleid zonder dat deze lokaal noemenswaardig buigen. De driedimensionale vorm van de verstijvingselementen is 25 mede bepalend voor de uiteindelijk te behalen voordelen. In figuur 5 worden een aantal mogelijke verstijvingselementen 4 getoond in dwarsdoorsnede. Figuur 5(a) toont een zogenaamde bladverstijver 4 in eenzijdige vorm, figuur 5(b) een zelfde type verstijver in tweezijdige vorm. Bij deze laatste worden de - volgens de figuur - verticale delen van de verstijver onderling verbonden (lijmen is hierbij de meest geëigende 30 verbindingstechniek maar klinken is ook een mogelijkheid). Figuur 5(c) toont een zogenaamde C-verstij ver. Ook deze kan desgewenst in tweezijdige vorm worden toegepast (figuur 5(d)). Nog een andere variant wordt getoond in figuur 5(e) waar een hoedverstijver is afgebeeld. Deze vorm wordt bij voorkeur in vleugelhuiden gebruikt, vanwege de grote vormstabiliteit ervan. Doorgaans wordt een huidplaat 11 voorzien van 17 een aantal langs verstij vers 4, die met een bepaalde tussenafstand in de omtreksrichting van de romp worden aangebracht. Deze tussenafstand of steek is onder andere afhankelijk van het type vliegtuigromp, doch bedraagt bij voorkeur tussen 50 en 300 mm, met meer voorkeur tussen 60 en 250 mm, en met de meeste voorkeur tussen 80 en 5 200 mm. De afmetingen van de langsverstijver 4 volgens de uitvinding kunnen eveneens binnen brede grenzen worden gekozen. Typische hoogtes bedragen bij voorkeur tussen 20 en 130 mm, met meer voorkeur tussen 25 en 100 mm, en met de meeste voorkeur tussen 30 en 60 mm. De dikte van de langsverstijver 4 volgens de uitvinding is bij voorkeur begrepen tussen 0,6 en 10 mm, met meer voorkeur tussen 0,8 10 en 5 mm, en met nog meer voorkeur tussen 0,8 en 3 mm. De kromtestraal R waaronder twee benen van een langsverstijver verlopen (zie voor de definitie van de kromtestraal figuur 5(a)) dient in beginsel zo klein mogelijk te zijn, doch bedraagt bij voorkeur tussen 1 en 8 mm, met nog meer voorkeur tussen 2 en 6 mm, en met de meeste voorkeur tussen 3 en 5 mm.

15

Een langsverstijver volgens de uitvinding kan op veel manieren worden vervaardigd.

Zo is het mogelijk de langsverstijver uit vlak plaatmateriaal te vormen door deze bij een geschikte temperatuur met behulp van een vormgevingswerktuig te vouwen, kanten, zetten, zwenkbuigen, of te onderwerpen aan een overeenkomstig proces. Het is hierbij 20 niet altijd mogelijk de buigradius van een vouwnaad bijvoorbeeld voldoende klein te maken. In het algemeen is een kleine buigradius gunstig voor de stabiliteit van de langsverstijver onder een drukbelasting. De langsverstijver volgens de uitvinding kan tevens worden opgebouwd uit meerdere extrusie profielen of reeds voorgevormde plaatdelen. Relatief vlakke strippen met vezels in de langsrichting van de verstijver 25 worden in deze werkwijze gekant tot een driedimensionaal profiel. Om te voorkomen dat schade optreed aan de buitenste metaalplaten en/of vezelversterkte kunststoflagen van de verstijver wordt bij voorkeur een minimale buigstraal in acht genomen. Zo zal voor een vezelmetaallaminaat met twee 2024-T3 aluminium lagen van 0,4 mm dik met daartussen een PBO-vezel epoxylaag, deze buigstraal ongeveer gelijk aan 4 mm worden 30 genomen. Hoe dikker het vezelmetaallaminaat van de verstijver wordt opgebouwd, hoe groter de minimaal vereiste buigstraal is. Een voorkeurs werkwijze in dit verband bestaat erin meerdere strippen van het tweede vezelmetaallaminaat, bij voorbeeld in de in figuur 1 getoonde “2/1 configuratie” (1 vezelversterkte kunststoflaag tussen 2 metaalplaten) apart te vervormen tot Z-verstijvers, bijvoorbeeld door vouwen of kanten.

18

De aldus verkregen Z-verstijvers worden vervolgens tezamen verlijmd zodat een verstijver van de gewenste dikte ontstaat. Deze wordt vervolgens door middel van lijmen met een lijmfilm en/of met een vezelversterkte kunststof met verlaagd vezelvolumegehalte en/of door middel van klinken met de huidplaat verbonden. Een 5 bijzonder voordelig huidpaneel volgens de uitvinding wordt verkregen door een enkele of eventueel twee Z-verstijvers uit vezelmetaallaminaat in een 2/1 configuratie te verbinden met de huidplaat ervan, welke in deze uitvoeringsvorm bij voorkeur metaalplaten omvat met een dikte gelegen tussen 0,4 mm en 0,7 mm. Door de iets verhoogde dikte van de metaalplaten ten opzichte van wat gangbaar is in de stand der 10 techniek wordt een voordeel met betrekking tot productiesnelheid bereikt, zonder dat dit evenwel ten koste gaat van de eigenschappen.

Een andere voorkeurswerkwijze voor de vervaardiging van een langsverstijver volgens de uitvinding omvat het stapelen van het gewenste aantal (stripvormige) metaalplaten en 15 tussenliggende vezelversterkte kunststoflagen. Deze stapeling wordt in niet of slechts gedeeltelijk uitgeharde toestand in de gewenste driedimensionale vorm gebracht, bijvoorbeeld door middel van het op zich bekende rolvormen. Daarna wordt het aldus gevormde pakket in een mal, die de vorm heeft van de langsverstijver, uitgehard. Na uitharding wordt de verstijver overeenkomstig de uitvinding verstrekt zoals hierboven 20 reeds uitvoerig werd besproken.

Overal in de beschrijving en de conclusies waar wordt gesproken over de elasticiteitsmodulus, de treksterkte en de breukrek van de vezels, worden daarbij de waarden bedoeld bij belasting op trek in de lengterichting van de vezel en bepaald door 25 metingen aan het voltooide laminaat. Binnen het raam van de vinding kunnen verschillende wijzigingen worden aangebracht. Hoewel in de eerste plaats in de huidplaat volgens de uitvinding metaalplaten met onderling gelijke dikte worden toegepast, is het in beginsel ook mogelijk in één en dezelfde huidplaat metaalplaten met twee of meer verschillende dikten toe te passen in een al of niet symmetrische stapeling. 30 In het algemeen zal in het verstijvingselement de dikte van de kunststoflaag tussen twee op elkaar volgende metalen platen ongeveer van dezelfde grootte orde zijn als die van ieder der metaalplaten. Voorts kunnen de verstijvingselementen desgewenst naast een verlopende dikte tevens een verlopende breedte vertonen.

Claims (29)

1. Huidpaneel van een vliegtuig, omvattende een laminaat van tenminste één eerste metaalplaat, welk huidpaneel is verbonden met tenminste één verstijvingselement, welk 5 verstijvingselement een laminaat van tweede metaalplaten en hiermee verbonden tweede vezelversterkte kunststoflagen omvat, met dien verstande dat de tweede vezelversterkte kunststoflaag vezels omvat met een elasticiteitsmodulus in trek groter dan 110 GPa.

2. Huidpaneel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het laminaat tenminste één eerste vezelversterkte kunststoflaag omvat, die is verbonden met de tenminste één metaalplaat.

3. Huidpaneel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de tweede 15 vezelversterkte kunststoflaag vezels omvat met een elasticiteitsmodulus in trek groter dan 140 GPa.

4. Huidpaneel volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de tweede vezelversterkte kunststoflaag vezels omvat met een elasticiteitsmodulus in trek groter 20 dan 250 GPa.

5. Huidpaneel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de tweede vezelversterkte kunststoflaag vezels omvat gekozen uit de groep van aromatisch polyamide (aramide), boron, poly(p-fenyleen-2, 6-benzobisoxazole) (PBO), en/of M5 25 vezels.

6. Huidpaneel volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de tweede vezelversterkte kunststoflaag vezels omvat gevormd uit de groep van poly(p-fenyleen-2, 6-benzobisoxazole) (PBO) en/of boron vezels. 30

7. Huidpaneel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in het verstijvingselement in onbelaste toestand ervan in elke tweede metaalplaat gemiddeld een drukspanning, en in elke tweede vezelversterkte kunststoflaag gemiddeld een trekspanning aanwezig is.

8. Huidpaneel volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het verstijvingselement is verkregen door een werkwijze waarin tenminste twee tweede metaalplaten worden verbonden met tenminste een tussenliggende tweede vezelversterkte kunststoflaag, 5 waarin na het verbinden hiervan het aldus verkregen stripvormig geheel wordt gevormd tot een driedimensionaal profiel, en waarin aan het aldus verkregen geheel in een lengterichting ervan een rek wordt gegeven, die groter is dan de elastische rek van de metaalplaten en kleiner dan de breukrek van de tweede vezelversterkte kunststoflaag.

9. Huidpaneel volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het verstijvingselement is verkregen door een werkwijze waarin tenminste twee tweede metaalplaten worden verbonden met tenminste een tussenliggende tweede vezelversterkte kunststoflaag, waarin na het verbinden hiervan aan het aldus verkregen stripvormig geheel in een lengterichting ervan een rek wordt gegeven, die groter is dan de elastische rek van de 15 metaalplaten en kleiner dan de breukrek van de tweede vezelversterkte kunststoflaag, en waarin het aldus verkregen geheel wordt gevormd tot een driedimensionaal profiel.

10. Huidpaneel volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk dat een rek wordt gegeven aan een geheel door dit geheel onder druk door een vormwals te voeren.

11. Huidpaneel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de tweede vezelversterkte kunststoflaag vezels omvat waarvan de verhouding van de elasticiteitsmodulus in druk tot de elasticiteitsmodulus in trek kleiner is dan 0,8.

12. Huidpaneel volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de verhouding van de elasticiteitsmodulus in druk tot de elasticiteitsmodulus in trek kleiner is dan 0,6.

13. Huidpaneel volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de verhouding van de elasticiteitsmodulus in druk tot de elasticiteitsmodulus in trek kleiner is dan 0,4. 30

14. Huidpaneel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het tenminste één verstijvingselement is verbonden met het laminaat door tenminste één vezelversterkte kunststoflaag met verlaagd vezelvolumegehalte van ten hoogste 45 volume%.

15. Huidpaneel volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het vezelvolumegehalte van de vezelversterkte kunststoflaag met verlaagd vezelvolumegehalte ten hoogste 39 volume% bedraagt. 5

16. Huidpaneel volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het vezelvolumegehalte van de vezelversterkte kunststoflaag met verlaagd vezelvolumegehalte ten hoogste 34 volume% bedraagt.

17. Huidpaneel volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het vezelvolumegehalte van de vezelversterkte kunststoflaag met verlaagd vezelvolumegehalte ten hoogste 30 volume% bedraagt.

18. Huidpaneel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het 15 tenminste één verstijvingselement is verbonden met het laminaat door tenminste één kunststof lijmlaag, die is voorzien van een drager in de vorm van een netwerk van polymeervezels.

19. Huidpaneel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de 20 eerste vezelversterkte kunststoflagen in hoofdzaak twee groepen onderling evenwijdig verlopende continue vezels omvatten, waarbij de vezelrichtingen van de groepen in hoofdzaak loodrecht op elkaar staan.

20. Huidpaneel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het 25 laminaat eerste metaalplaten omvat met een dikte begrepen tussen 0,6 en 0,8 mm.

21. Huidpaneel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het metaal van althans een gedeelte van de metaalplaten een aliminium-lithiumlegering omvat. 30

22. Huidpaneel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het metaal van althans een gedeelte van de metaalplaten gekozen is uit de groep van aliminium-zink- en aluminium-koperlegeringen.

23. Huidpaneel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het metaal van althans een gedeelte van de metaalplaten een aluminium-magnesium-scandium legering omvat.

24. Huidpaneel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de eerste vezelversterkte kunststoflaag vezels omvat gekozen uit de groep van aromatisch polyamide (aramide), koolstof, boron, poly(p-fenyleen-2, 6-benzobisoxazole) (PBO), en/of M5 vezels.

25. Luchtvaartuig of ruimtevaartuig, met het kenmerk, dat de romp ervan huidplaten volgens één der conclusies 1-24 omvat.

26. Luchtvaartuig of ruimtevaartuig volgens conclusie 25, met het kenmerk, dat de huidplaten zodanig zijn aangebracht, dat de vezels van de eerste vezelversterkte 15 kunststoflaag zich in hoofdzaak uitstrekken in de omtreksrichting van de romp en dat de vezels van de tweede vezelversterkte kunststoflaag zich in hoofdzaak in de langsrichting van de romp uitstrekken.

27. Luchtvaartuig of ruimtevaartuig volgens conclusie 25 of 26, met het kenmerk, 20 dat de romp een raamwerk omvat van in de langsrichting van de romp verlopende verstijvingselementen en in de omtreksrichting van de romp verlopende verstijvingselementen.

28. Luchtvaartuig of ruimtevaartuig volgens één der conclusies 25 - 27, met het 25 kenmerk, dat de verstijvingselementen stripvormig zijn.

29. Luchtvaartuig of ruimtevaartuig volgens één der conclusies 25 - 28, met het kenmerk, dat in de langsrichting verlopende verstijvingselementen een driedimensionaal profiel bezitten, en in de omtreksrichting verlopende 30 verstijvingselementen stripvormig zijn.