DE10154063B4

DE10154063B4 - Doppelwandiger Kernverbund, vorzugsweise Faserverbund

Info

Publication number: DE10154063B4
Application number: DE10154063A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Hachenberg Dieter; Dipl.-Ing. Rückert Christian
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2021-11-03
Also published as: DE10154063A1; US20030087049A1; US7005175B2; JP2003191897A; JP4174294B2

Abstract

Für die Primärstruktur eines Flugzeuges verwendeter doppelwandiger Kernverbund, vorzugsweise Faserverbund unter Verwendung eines Kernelementes, welches zwischen zwei Decklagen aus Metall, Aluminium oder Faserverbundwerkstoff angeordnet ist, wobei die beiden Decklagen die Hauptlasten tragende Flugzeug-Innenhaut und die anteilig lasttragende Flugzeug-Außenhaut bilden. Das Kernelement ist belüftbar ausgeführt. Ferner ist eine dem Kernverbund nachgeschaltete Feuchte-Managementeinrichtung zur Kondensation der Feuchte vorgesehen, die über den das Kernelement durchsetzenden Belüftungsstrom abgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen für die Primärstruktur eines Flugzeuges verwendeten doppelwandigen Kernverbund, unter Verwendung eines Kernelementes, welches zwischen zwei Decklagen aus Metall, Aluminium oder Faserverbundwerkstoff angeordnet ist, wobei die beiden Decklagen die Hauptlasten tragende Flugzeug-Innenhaut und die anteilig lasttragende Flugzeug-Außenhaut bilden.
Doppelwandige Kernverbunde mit einem Kunststoffkernelement und zwei das Kernelement einschließenden Decklagen aus Aluminium, faserverstärkten Kunststoffen oder dergleichen, beispielsweise sogenannte Nomex-Honeycombs, haben im Flugzeugbau bisher vorzugsweise Anwendung als Sekundär-Bauteile gefunden. Ein Einsatz in der Primärstruktur ist bisher aufgrund einer unerwünschten Feuchteaufnahme im Service und wegen Reparaturanfälligkeit der geschlossenen Kernverbundelemente nachteilig.
Aus der DE 44 17 889 A1 ist ein Flugzeugkörper, zum Beispiel Rumpf, Flügel oder Flosse eines Flugzeuges, bekannt, welches aus zwei Schalen, einer Ober- und einer Unterschale, besteht. Diese beiden Schalen sind durch Stege miteinander verbunden, wobei sowohl die Stege wie auch die Schalen aus einer Kunststoffverbundbauweise aufgebaut sind. Für ein zuverlässiges Verbinden der Stege mit den Schalen sind Winkellaminate vorgesehen, die jeweils mit den Seitenlaminaten der Stege und mit dem Innen- oder dem Außenlaminat einer Schale fest verbunden sind. Einen Lösungshinweis für die oben angesprochenen Feuchte- und Reparaturprobleme ist der Druckschrift jedoch nicht zu entnehmen.
In der DE 298 16 091 U1 ist ein Flugzeug mit einem flächenförmigen Sandwichbauteil, das eine Außenhaut, eine Innenhaut und mindestens eine Zwischenschicht aufweist, und mit einem Aussteifungselement beschrieben. Das Aussteifungselement ist auf der Innenseite des Sandwichbauteiles in einem Winkel zu dem Sandwichbauteil angeordnet. Es ist auf Stoß mit dem Sandwichbauteil verbunden, und zwar mit dessen Innenhaut. Somit werden Kräfte von dem Aussteifungselement in die Innenhaut des in Sandwichbauweise hergestellten Rumpfes oder dergleichen eingeleitet und umgekehrt werden auf den in Sandwichbauweise hergestellten Rumpf einwirkende Kräfte von dessen Innenhaut auf das Aussteifungselement übertragen. Auch diese Druckschrift enthält keinen Lösungshinweis für die oben genannten Probleme.
Die EP 0 849 164 A2 bezieht sich auf ein Wandelement bestehend aus einer biegesteifen Leichtbauverbundplatte mit zwei Deckschichten. Diese Deckschichten sind quer zu ihrer Flächenerstreckung luftdurchlässig ausgebildet, wobei mindestens einer der Deckschichten eine luftdurchlässige biegeweiche dekorative Außenschicht zugeordnet ist. Die Außenschicht schließt mit der betreffenden Deckschicht einen Zwischenraum ein und ist vorzugsweise in ihrem Randbereich mit der Deckschicht verbunden. Dieses Wandelement ist insbesondere für die Innenverkleidung von Flugzeugkabinen vorgesehen, dessen Schallabstrahlung gegenüber herkömmlichen Wandelementen wesentlich reduziert ist.
Die WO 02/098644 A2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Schichtkörpern, die aus Kernelementen und Abdecklagen bestehen, und ein Verfahren zur Herstellung der Kernelemente.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen doppelwandigen Kernverbund zu schaffen, bei dem die unerwünschte Feuchteaufnahme im Service und die Reparaturanfälligkeit beseitigt sind und welches somit für den Einsatz in der Primärstruktur eines Flugzeuges geeignet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kernelement belüftbar ausgeführt ist und dass eine dem Kernverbund nachgeschaltete Feuchte-Managementeinrichtung zur Kondensation der Feuchte, die über den das Kernelement durchsetzenden Belüftungsstrom abgeführt wird, vorgesehen ist.
Erfinderische Ausgestaltungen sind gekennzeichnet:

– durch eine Ventile zum Ablassen der kondensierten Feuchte aufweisende Feuchte-Managementeinrichtung;
– durch ein Kernelement aus glasfaserverstärktem Kunststoff;
– durch ein Kernelement aus kohlefaserverstärktem Kunststoff;
– durch ein Kernelement aus Phenolharzpapier und
– durch die Ausbildung des Kernelementes als Faltwabenstruktur.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt in der Unverschlossenheit und damit Belüftbarkeit des Kernverbundes, wodurch ein Feuchtemanagement und eine Drainagefähigkeit des Kernverbundes erreicht und damit erst sein Einsatz in der Primärstruktur eines Flugzeuges ermöglicht wird, beispielsweise innerhalb einer Rumpfschale. Weitere erfinderische Vorteile bestehen in einer Verbesserung der akustischen und thermischen Isolierung und in der Erhöhung des Durchbrandwiderstandes (Full Scale Fire).
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt die einzige Figur einen Ausschnitt einer Primärstruktur eines Flugzeuges, beispielsweise einen Rumpfschalenausschnitt in Form eines doppelwandigen Kernverbundes.
Gemäß 1 weist der doppelwandige Kernverbund 5 zwei aus faserverstärktem Kunststoff bestehende Decklagen 1 und 3 auf, von denen die erste Decklage 1 die Außenhaut und die zweite Decklage 3 die Innenhaut eines Flugzeuges bilden. Hierbei trägt die Flugzeug-Innenhaut die Hauptlast, während die Flugzeug-Außenhaut die anteilig auftretende Last aufnimmt. Zwischen beiden Decklagen 1 und 3 ist ein Kernelement 2 angeordnet, welches belüftbar ausgeführt ist. Ein das Kernelement 2 durchsetzender Belüftungsstrom ist durch Belüftungspfeile dargestellt, wobei der Lufteintritt bzw. Luftaustritt in das bzw. aus dem Kernelement 2 mit 6 bzw. 7 bezeichnet sind. Weiterhin ist eine Dekorfolie 4 gezeigt, die die Flugzeug-Innenhaut 3 in Richtung der Flugzeugkabine abschließt. Die über den durchsetzenden Belüftungsstrom abgeführte Feuchte wird über eine nachgeschaltete Feuchte-Managementeinrichtung 8 kondensiert und kann über zeichnerisch nicht dargestellte Ventile abgelassen werden.
Das Kernelement 2 ist als Faltwabenstruktur ausgebildet. Es kann aus glasfaserverstärktem Kunststoff, aus kohlefaserverstärktem Kunststoff oder aus Phenolharzpapier hergestellt sein. Bei dem Kernelement 2 handelt es sich nicht um ein Kernelement herkömmlicher Art, da es quasikontinuierlich stützt, thermische und akustische Dämmung anteilig ersetzt, den Taupunkt außerhalb der Flugzeugkabine derart verlegt, daß kein Kondenswasser entsteht, ein Feuchtetransport-Management und die Absorption von Impactenergie ermöglicht sowie zu einer Erhöhung des Durchbrandwiderstandes führt.
Bezugszeichenliste

1: Decklage/Flugzeug-Außenhaut
2: Kernelement
3: Decklage/Flugzeug-Innenhaut
4: Dekorfolie
5: Kernverbund
6: Belüftungspfeil (für eintretende Luft)
7: Belüftungspfeil (für austretende Luft.)
8: Feuchte-Managementeinrichtung

Claims

Für die Primärstruktur eines Flugzeuges verwendeter doppelwandiger Kernverbund, unter Verwendung eines Kernelementes, welches zwischen zwei Decklagen aus Metall, Aluminium oder Faserverbundwerkstoff angeordnet ist, wobei die beiden Decklagen die Hauptlasten tragende Flugzeug-Innenhaut und die anteilig lasttragende Flugzeug-Außenhaut bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (2) belüftbar (6, 7) ausgeführt ist und dass eine dem Kernverbund nachgeschaltete Feuchte-Managementeinrichtung (8) zur Kondensation der Feuchte, die über den das Kernelement (2) durchsetzenden Belüftungsstrom abgeführt wird, vorgesehen ist.
Kernverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchte-Managementeinrichtung (8) Ventile zum Ablassen der kondensierten Feuchte aufweist.
Kernverbund nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Kernelement (2) aus glasfaserverstärktem Kunststoff.
Kernverbund nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Kernelement (2) aus kohlefaserverstärktem Kunststoff.
Kernverbund nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Kernelement (2) aus Phenolharzpapier.
Kernverbund nach Anspruch 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (2) als Faltwabenstruktur ausgebildet ist.