Systematic approach to develop a stringer coupling concept

Abstract

A stringer trade was to be done in Airbus A350 XWB-1000 in the lower shell of section 16 – 18 but the trade means that there has to be a connection part or a coupling. To develop a coupling concept many aspects had to be taken into consideration. Therefore it was necessary to develop the concept with the help of a systematic guideline. The VDI 2221 guideline was selected to be the guideline to follow because of its adaptability.

The coupling location was defined and the misalignment distance was also defined during the research phase of the development. The coupling was designed to create a very local stiffness increase to cover the stiffness loss due to the stringer change. Various coupling concept were designed up to a concept level but only three were embodied and hand calculated and only two were calculated with DFEM model and optimized. Only one load case was considered in the calculations due to the time limitations in the post processing phase.

The developed concepts are fulfilling their selected requirements and the weight impact to the aircraft is small. The concepts have to be researched and developed more before they can be used in the aircraft due to the complexity of the aircraft requirements and the certification processes. The researched concepts are a good base to future development for the possibility of creating the stringer trade in the A350 XWB – 1000 aircraft.

Pituusjäykisteen vaihdos on tarkoitus tehdä Airbus A350 XWB-1000 osan 16 – 18 pohjakuoressa, mutta tämä tarkoittaa sitä, että konseptiliitoskappale tarvitaan kahden pituusjäyskisteen yhdistämiseen. Konseptin kehityksessä tarvitsee ottaa monia asioita huomioon, jotta kytkentä voidaan suorittaa systemaattisesti. Tästä syystä kehitys suoritettiin VDI 2221 standardin avulla.

Kahden pituusjäykisteen muutoksen paikka määritettiin sekä kahden pituusjäykisteen linjauksen poikkeama asetettiin konseptin kehitysvaiheessa, jotta konsepti pystyttiin määrittämään. Kytkimen tarkoitus on luoda erittäin paikallinen jäykistys siihen kohtaan, jossa pituusjäykisteiden muutos tapahtuu. Konsepteja kehitettiin monia, mutta kolme konseptia mallinnettiin ja lujuuslaskettiin käsin. Kaksi konseptia lujuuslaskettiin ja optimoitiin yksityiskohtaisen elementti-menetelmän avulla. Lujuuslaskennassa käytettiin Airbus työkaluja. Ainoastaan yksi kuormitustapaus on otettu huomioon laskennoissa koska laskennat ovat erittäin aikaa kuluttavaa.

Kehitetyt konseptit täyttävät niille asetetut määreet ja painonlisäys koneeseen on pieni. Konsepteja tarvitsee kehittää ja analysoida lisää ennen kuin niitä voidaan käyttää lentokoneessa, koska lentokone määräykset ja säädökset ovat erittäin monimutkaisia. Tutkitut konseptit ovat erittäin hyvä pohja tuleville tutkimuksille ja kehitysprojekteille, jotta pituusjäykiste vaihdos voidaan suorittaa Airbus A350XWB-1000 koneessa.