本发明专利技术涉及一种用于航天和航空器(28)的压力舱室(30)的压力舱壁，其中所述压力舱壁(10)包括：压力壁(14)；以及框架(12)，所述框架用于连接所述压力壁(14)与所述航天和航空器(28)；其中所述框架(12)与所述压力壁(14)相连；其中所述压力壁(14)具有：芯层(18)；以及第一覆盖层(16)和第二覆盖层(17)；其中所述芯层(18)安排在所述第一覆盖层(16)与所述第二覆盖层(17)之间；并且其中所述芯层(18)具有拉胀泡沫。因此，本发明专利技术提供一种改进的压力舱壁(10)，所述压力舱壁具有增大的刚度，从而产生更小的弯曲变形和应力并且因此能够节省成本，并且可以为机组人员和乘客提供的压力舱室的容积得以最大化。
Pressure bulkheads in pressure compartments of spacecraft and aircraft and spacecraft
【技术实现步骤摘要】
航天和航空器的压力舱室的压力舱壁以及航天和航空器本专利技术涉及一种用于航天和航空器的压力舱室的压力舱壁以及一种航天和航空器。航天和航空器、例如乘用飞行器在空气压力显著地低于地面的高度飞行。因此，机组人员和乘客所在的区域被设计为压力舱室。在压力舱室中施加有舱室压力，该舱室压力大致对应于地球表面的空气压力。该压力舱室沿着飞行器延伸并于飞行器尾部以压力舱壁封闭，该压力舱壁可以在相对于飞行方向的横向方向上延伸过几乎整个机身直径。因此，压力舱壁具有大的面积，压力舱室中占主导的压力作用于该面积上以抵抗外部的、较低的压力。因此，这些压力舱壁必须满足特别的稳定性和安全性要求。如果要将压力舱壁设计为节省材料和重量的，则其通常具有突出至压力舱室中的弯曲部。然而，这减少了压力舱室中的可用空间。出于稳定性缘故，对于平坦地设计的压力舱壁而言需要更多材料，因而其重量大而且非常厚。平坦的压力舱壁例如是从DE102006029231B4中已知的。在此，该压力舱壁有主舱壁区段和框架，该框架承载主舱壁区段并将其连接到航天和航空器。在此，在无荷载状态下主舱壁区段以形成为具有近似平坦的设计。就节省重量的构造元件而言，从由Obrecht等人的“lightweightdesign–DieFachzeitschriftfürdenLeichtbaubewegterMassen(轻量化设计——关于移动质量的轻质结构的专业杂志)”(2011年05月，第37-42页)中已知具有拉胀开放式三维网格芯的夹层元件，其用于防止受到物体撞击。本专利技术的目的是提供一种改进的压力舱壁。该目的通过独立权利要求的特征来实现。有利的改进方案是从属权利要求和以下说明的主题。在此提出一种用于航天和航空器的压力舱室的压力舱壁，其中压力舱壁包括：压力壁；以及框架，该框架用于连接压力壁与航天和航空器，其中该框架与压力壁相连；其中该压力壁具有：芯层；以及第一覆盖层和第二覆盖层；其中芯层安排在第一覆盖层与第二覆盖层之间；并且其中芯层具有拉胀泡沫。拉胀泡沫应理解为具有拉胀特性的泡沫。在此，拉胀泡沫具有如下特性，即其泊松比为负的，其中泊松比表示沿荷载方向上的变形与沿横向于荷载方向的变形的比率。在此负比率意味着：当在一个方向上拉开拉胀泡沫时，其也在横向于该方向的方向上扩展。非拉胀材料可能沿此方向收缩。这还意味着：在压缩拉胀材料时材料横向于压缩方向而压缩。压缩时，材料比传统材料的压缩程度更大。这增加了拉胀材料的抗弯刚度。拉胀芯层的抗弯刚度取决于所谓的泊松值。当泊松值接近-1时，抗弯刚度极大地增加。因此，与传统材料相比，由于舱室与周围环境之间的压力差在拉胀芯层中产生小得多的弯曲变形。此外，减小的弯曲变形使得压力壁的边缘处的拉伸力减小。由于这种减小的弯曲变形和减小的拉伸力，压力壁和由此压力舱壁可以比现有技术中设计得更薄且更轻。因此减小了压力舱壁所需的空间，从而当安装在航天和航空器中时，可以为乘客和/或机组人员提供更多的空间。由于刚度的提高，进一步提高了压力壁的固有频率，使得压力舱壁对振动和共振变得不敏感。因此提供一种压力舱壁，该压力舱壁具有增大的刚度，从而产生更小的弯曲变形和应力并且因此能够节省成本，并且可以为机组人员和乘客提供的压力舱室的容积得以最大化。此外有利地提出：所述拉胀泡沫所具有的泊松值在-0.5至-1的范围内、优选在-0.85至-1的范围内、进一步优选为-1。在此范围内，拉胀泡沫具有用于压力舱壁中的最有利的特性。在航天和航空飞行期间占主导的压力差下，具有在该范围内的泊松比的拉胀泡沫的刚度在材料成本低的情况下实现了小的弯曲变形。还有利的是，芯层具有两个平行的、远离彼此指向的表面；并且这两个平行的、远离彼此指向的表面中的一个安排在第一覆盖层上，且两个平行的表面中的另一个安排在第二覆盖层上。在此便利的是，这两个平行的、远离彼此指向的表面所具有的间距在50mm至200mm的范围内、优选在75mm至150mm的范围内、进一步优选在90至100mm的范围内、最优选间距为96mm。有利的是，第一覆盖层和第二覆盖层是平坦的。因此，压力舱壁形成为平坦的并且因此仅需小的压力舱室空间用于安装，使得为机组人员和乘客所提供的压力舱室容积最大化。此外，第一覆盖层和第二覆盖层可以有利地具有铝或碳纤维增强塑料(CFRP)。相比于钢或其他传统的材料，铝更加成本有效且更易于加工和维修。CFRP还更轻，且强度和刚性还更高。此外，CFRP更耐腐蚀和疲劳。有利的是，第一覆盖层和第二覆盖层在远离芯层指向的方向上所具有的厚度在0.5mm至6mm的范围内、优选在1mm至3mm的范围内、进一步优选厚度为2mm。此外有利的是，压力舱壁所具有的直径可以在500mm至6000mm的范围内、优选在1500mm至4500mm的范围内、进一步优选在1750mm到2250mm的范围内、最优选为2000mm。在此压力舱壁被设计成使得其适合航天和航空器的结构。此外，提出一种航天和航空器，其中该航天和航空器包括：带有尾部区段的压力舱室；以及如上所述的压力舱壁；其中压力舱壁在尾部区段处与压力舱室连接并形成压力舱室的后壁。该航天和航空器的优点和改进方案类似地从对于压力舱壁的描述中得出。因此，在这方面参考以上描述。下面参考附图借助于示例性的实施方式来描述本专利技术。在附图中：图1示出了压力舱壁的示意图；图2示出了压力作用下压力壁的示意图；图3a、b示出了拉胀网格结构的示意图；图4a、b示出了晶间拉胀结构的示意图；以及图5示出了在尾部带有压力舱壁的飞行器的示意图。压力舱壁在下文中(如图1所示)用附图标记10表示其整体。压力舱壁10具有框架12和压力壁14。压力壁14装入框架12中。框架12用于连接压力壁14和航天和航空器28。在此，框架12形成为在其整个圆周上用于连接到航天和航空器28。压力壁14形成为平面式的并且填满框架12。因此，在压力壁14与框架12之间以及还通过压力壁14或通过框架12可以不发生压力补偿。在此，压力舱壁10所具有的直径在500mm至6000mm的范围内、优选在1500mm至4500mm的范围内、进一步优选在1750mm至2250mm的范围内、最优选为2000mm。根据图2，压力壁14包括芯层18，该芯层在一侧被第一覆盖层16包围，在相反侧被第二覆盖层17包围。第一覆盖层和第二覆盖层16、17具有远离芯层18引导的伸展尺寸，即在0.5mm至6mm、优选为1mm至3mm范围内的厚度、进一步优选为2mm的厚度。在此，第一覆盖层16、芯层18和第二覆盖层17形成夹层结构，其中第一覆盖层16连接到芯层18的第一表面13。第二覆盖层17连接到平行于第一表面13的第二表面11。在此，第一表面13远离第二表面11指向。第一表面与第二表面11、13之间的间距可以在50mm至200mm、优选75mm至150mm、进一步优选90至100mm的范围内，最优选间距为96mm。芯层18还具有拉胀泡沫，其中所述拉胀泡沫所具有的泊松值在-0.5至-1的范围内、优选在-0.85至-1的范围内、进一步优选为-1。在此范围内，拉胀泡沫具有用于压力舱壁中的最有利的特性。此外，如图2所示，在沿方向24受到挤压时芯层18的抗弯刚度增加。因此，如图5所示，用于关闭压力舱室32的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于航天和航空器(28)的压力舱室(30)的压力舱壁，其中所述压力舱壁(10)包括：‑压力壁(14)；以及‑框架(12)，所述框架用于连接所述压力壁(14)和所述航天和航空器(28)；其中所述框架(12)与所述压力壁(14)相连；其中所述压力壁(14)具有：‑芯层(18)；以及‑第一覆盖层(16)和第二覆盖层(17)；其中所述芯层(18)安排在所述第一覆盖层(16)与所述第二覆盖层(17)之间；并且其中所述芯层(18)具有拉胀泡沫。
【技术特征摘要】
2017.12.20 DE 102017130816.41.一种用于航天和航空器(28)的压力舱室(30)的压力舱壁，其中所述压力舱壁(10)包括：-压力壁(14)；以及-框架(12)，所述框架用于连接所述压力壁(14)和所述航天和航空器(28)；其中所述框架(12)与所述压力壁(14)相连；其中所述压力壁(14)具有：-芯层(18)；以及-第一覆盖层(16)和第二覆盖层(17)；其中所述芯层(18)安排在所述第一覆盖层(16)与所述第二覆盖层(17)之间；并且其中所述芯层(18)具有拉胀泡沫。2.根据权利要求1所述的压力舱壁，其中所述拉胀泡沫所具有的泊松值在-0.5至-1的范围内、优选在-0.85至-1的范围内、进一步优选为-1。3.根据权利要求1或2所述的压力舱壁，其中所述芯层(18)具有两个平行的、远离彼此指向的表面(11，13)；并且其中这两个平行的、远离彼此指向的表面(11，13)中的一个安排在所述第一覆盖层(16)上，且这两个平行的表面(11，13)中的另一个安排在所述第二覆盖层(17)上。4.根据权利要求3所述的压力舱壁，其中这两个平行的、远离彼此指向的表面(11，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王正贵，穆赫辛·欧卡尔，
申请(专利权)人：空中客车德国运营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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