专利名称：飞机窗框的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安装在飞机外壳上的窗框，包括至少一个外凸缘、一个内凸缘和垂直布置在内外凸缘之间的垂直凸缘，其中通过外凸缘与飞机结构连接，在内凸缘上附连有所要保持的窗元件，窗元件通过垂直凸缘保持。另外，本发明涉及一种制造这种窗框的方法。
背景技术：
在当今大多数所制造及运行的飞机中，使用的是铝制窗框，其包括通过锻造和修整制成的部件。该部件被安排成总共三个区域外凸缘、内凸缘和垂直设置于上述两凸缘之间的垂直凸缘。窗框通常通过外凸缘用两行铆钉连接在飞机结构上或者飞机外壳上。窗元件搁置在内凸缘上，通常包括两片窗玻璃和设置在其间的密封件，通过一限位件保持在其位置上，该限位件与垂直凸缘相连。
除了固定窗元件外，这种窗框也具有吸收所增大的应变的功能，应变通常发生于安装在载荷传递外壳上的窗户上相对较大切口的边缘处。从而一方面窗框的外凸缘用于加强该切口，而另一方面，通过外凸缘，窗框和外壳通过铆钉相互连接到一起。由于制造这种现有的铝窗框通常通过锻造，因此无法得到有利于铆钉力分布的窗框轮廓截面分布，因为为了能够进行简单铆接，凸缘的倾斜度最大可能会达到约两度的角度。内凸缘用于容纳窗元件，这里简化了窗安装的倾斜度。同时，由存在于客舱的内部压力所产生的载荷通过该内凸缘传递到飞机外壳上。
垂直凸缘专门用作窗框上的加强肋，以在最小的可能重量下最小化外壳上的张力。在该垂直凸缘上，还附连有有眼螺栓，窗元件的限位件或者保持件通常通过该螺栓保持在其位置上。同时，当安装窗元件时，垂直凸缘还构成引导件。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种上述类型的窗框，与现今针对此应用而使用的窗框相比其可以显著减轻重量。同时，制造这种窗框的成本也应当尽可能降低。另外，通过本发明，可以提供制造这种窗框的简便且能节约成本的方法。
本发明通过提供一种包括纤维增强热塑性材料的窗框达到第一目的。另一目的通过一种方法达到，其中一种由网状热塑性材料制成的半成品部件被加工成准各向同性的片层材料并通过深拉工序进行变形。
本发明可以利用纤维复合结构的窗框，从而与迄今使用的铝窗框相比，可以减轻20％的重量。除了能大大减轻重量的效果之外，这种部件的成本与铝锻构件制成的窗框相比并未升高。
同时，可以使得根据本发明的纤维窗框的制造公差为平均每5mm壁厚大约仪为0.5mm，相当于约10％的制造公差。相反地，对于铝锻窗框，根据加工方法的不同，对于同样壁厚会达到大约1.5mm的公差，相当于大约30％的制造公差。因此，通过本发明，不仅可以在各窗框之间大大减轻重量波动，而且同时大大简化了窗框在飞机上的安装以及窗元件在窗框上的安装。最后，本发明窗框的其它优点包括增强了安全性以及大大改善了绝热性。
下面，将参考附图中所示实施例来更详细地介绍本发明。附图中图1示出了窗框的透视图；
图2示出了根据图1窗框的安装位置的详细剖面图；图3示出了图1窗框结构的分解视图；图4示出了图1窗框的详细剖面图；图5示出了根据图1窗框的主要方向视图；图6示出了图5中VIII区域的详细视图。
具体实施例方式
图1所示窗框由纤维结构制成，与现有的铝锻窗框类似，也具有外凸缘2、内凸缘3以及设置在两内外凸缘之间的垂直凸缘4。然而与传统的铝窗框相反，在这种情况下外凸缘1具有均匀一致的周缘，同样该周缘与铝锻构件不同，具有不变的厚度。图2示出了该窗框1安装在飞机外壳5上的安装位置的详细剖面图。在该图中还示出了窗框连接外壳5的铆钉位置6，以及两个窗玻璃7和8，其和密封件9一起构成了窗元件。
窗框1通过所谓的热塑、深拉技术进行制造。对于这种技术，首先，作为主要材料，半成品部件由加强网状热塑性材料制成，然后被深拉成准各向同性片层材料。该半成品部件10本身被制成各子结构元件16到19的形状，如图3的分解视图所示，而在图4中，在剖面图中示出了各子结构16至19所构成的热塑性窗框1的完整结构。子结构16和19分别由一块薄板被深拉，而子结构18由一块厚板拉伸并被机加工。这三个子结构参照图5所示的固定坐标系具有准各向同性的层结构。相反，子结构17是一单向性的子结构，其加强纤维位于窗框的圆周方向。
各纤维层的方向对于本文所述窗框的重量减轻来说至关重要。图5示出了主方向0°和90°的主要层方向。在这点上，0°方向表示窗框1的横向方向，90°方向为垂直方向。对于0°缠绕的半成品部件，即子结构17，如图6箭头所示的圆周方向至关重要。然后根据图5分解视图所示的工序通过热塑焊组装各子结构。
用这种方式制造的窗框1与普通的铝窗框相比在相同的制造成本下大约能减轻20％的重量。其公差基本低于相应铝部件的公差。同时，该窗框与普通的铝窗框相比能提供更高的安全性和更好的绝热性。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种安装在飞机外壳上的窗框，包括至少一个外凸缘、至少一个内凸缘和垂直设置在该至少一个外凸缘和该至少一个内凸缘之间的至少一个垂直凸缘，其中通过该至少一个外凸缘与飞机结构相连，并且在该至少一个内凸缘上附连有所要保持的窗元件，该窗元件通过该至少一个垂直凸缘保持，其特征在于该窗框(1)包括相互焊接到一起的多个子结构(16-19)并且由纤维增强热塑性材料构成。
2.如权利要求1所述的窗框，其特征在于该窗框(1)具有包括单向延伸网状材料的芯部(17)。
3.制造如权利要求1或2所述的窗框的方法，其特征在于包括网状热塑性材料的所述半成品部件被加工成准各向同性的片层材料并在深拉工序中变形以制造多个子结构(16-19)，所述多个子结构通过热塑焊接顺序组合。
权利要求
1.一种安装在飞机外壳上的窗框，包括至少一个外凸缘、至少一个内凸缘和垂直设置在该至少一个外凸缘和该至少一个内凸缘之间的至少一个垂直凸缘，其中通过该至少一个外凸缘与飞机结构相连，并且在该至少一个内凸缘上附连有所要保持的窗元件，该窗元件通过该至少一个垂直凸缘保持，其特征在于该窗框(1)包括纤维增强热塑性材料。
2.如权利要求1所述的窗框，其特征在于该窗框(1)包括相互焊接到一起的多个子结构(16-19)。
3.如权利要求1或2所述的窗框，其特征在于该窗框(1)具有包括单向延伸网状材料的芯部(17)。
4.制造如权利要求1至3任意一个所述的窗框的方法，其特征在于包括网状热塑性材料的所述半成品部件被加工成准各向同性的片层材料并在深拉工序中变形。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于首先通过深拉来加工多个子结构(16-19)，并且这些子结构通过热塑焊接顺序结合。
全文摘要
一种安装在飞机外壳(5)上的窗框(1)，其在各种情况下都包括至少一个外凸缘(2)、一个内凸缘(3)和一个垂直设置在内外凸缘之间的垂直凸缘(4)，该窗框用纤维增强热塑性材料制成，首先用网状热塑性材料制成半成品部件，然后在模具中进行深拉。该窗框(1)包括相互焊接到一起的多个子结构(16－19)并且具有包括单向延伸网状材料的芯部(17)。
文档编号B29C51/14GK1956880SQ200580016771
公开日2007年5月2日 申请日期2005年5月24日 优先权日2004年5月24日
发明者延斯·博尔德 申请人:空中客车德国有限公司