DE102004001078A1

DE102004001078A1 - Aircraft fuselage outer skin is a composite sandwich structure of carbon fiber, glass fiber, ceramic fibers, aluminium or titanium alloys

Info

Publication number: DE102004001078A1
Application number: DE200410001078
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Müller; Petra Dipl.-Ing. Turanski; Wilko Dipl.-Ing. Oestereich; Thorsten Reinelt
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2004-01-05
Filing date: 2004-01-05
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2024-01-06
Also published as: CN1906084A; DE102004001078B4; CN100418850C; DE102004001078B8

Abstract

An aircraft fuselage has a structure consisting of prior art frames and stringers within an outer skin. The skin is fabricated from a fire-resistant semi-finished non-metallic material, or from a fire-resistant semi-finished metal workpiece, or a combination of the two. The non-metallic material is carbon fiber, glass fiber, ceramic fibers or a combination of these. The metal is aluminium, titanium, or their alloys embedded within or coated by a resin. The skin is a sandwich composite material.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flugzeugrumpf gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2. Der Flugzeugrumpf wird dermaßen konzipiert, dass ein Feuerübergriff der von außerhalb der Flugzeugumgebung auf den Rumpf einwirkenden Flammen eines Brandherdes ausgeschlossen wird. Das Rumpfkonzept berücksichtigt Werkstoffe oder Werkstoffkombinationen, die es kaum ermöglichen werden, den Schutz des Kabinenbereiches eines (notgelandeten) Flugzeuges vor einem Feuerübergriff von außerhalb der Flugzeugumgebung zu gefährden, weshalb eine Evakuierung der Passagiere aus dem Flugzeug deutlich erleichtert wird.The The invention relates to a fuselage according to the preamble the claims 1 and 2. The fuselage is designed so that a fire attack the outside the aircraft environment on the fuselage acting flames of a fire is excluded. The hull concept considers materials or Material combinations that will hardly make it possible to protect of the cabin area of an (emergency landed) aircraft in front of a Fire assault from outside endanger the aircraft environment, which is why an evacuation of passengers from the plane significantly easier becomes.

In der Vergangenheit waren Aluminiumstrukturen im Flugzeugbau sehr erfolgreich. Ohne darauf näher einzugehen, ist jedem Fachmann im Flugzeugbau, wenn nicht sogar dem interessierten Laien, der sich für den Flugzeugbau begeistert, bekannt, dass die traditionelle Bauweise eines Flugzeugrumpfes eine Rumpfaußenhaut berücksichtigt, auf nur Aluminium oder Aluminiumlegierungen verwendet. Dafür stellt der Stand der Technik entsprechende Vorbilder bereit. Durch Geschehnisse, die bedauerlicherweise auf Brandausbrüche infolge ausgetretenen Kerosins zurückgehen, das einem notgelandeten Flugzeug verloren gegangen ist, wurden Bedürfnisse geweckt, das wenigsten keine Passagiere und flugbegleitende Personen, die eine Notlandung überlebten, an der Flugzeug-Evakuierung durch Feuer und/oder (giftigen) Rauchausbruch behindert geschweige denn dadurch noch verunfallen könnten. Der Ruf nach einem (zumindestens) brandschutzsicherer ausgeführten Verkehrsflugzeug wurde immer deutlicher gehört, wenn auch zur Lösung diese Problems nur wenige Maßnahmen publiziert wurden.In In the past, aluminum structures in aircraft construction were very successful. Without closer to it It is, if not possible, for any professional in aircraft construction the interested layman who is enthusiastic about aircraft construction, known that the traditional construction of a fuselage one Fuselage skin considered, used on aluminum or aluminum alloys only. Represents this The prior art corresponding examples ready. Through events, regrettably due to fires due to leaked kerosene, that an emergency-landed aircraft was lost became needs aroused, at least no passengers and flight attendants, who survived an emergency landing, at the aircraft evacuation by fire and / or (toxic) smoke outbreak hindered let alone cause accidents. Of the Call for a (at least) fire-safe running commercial aircraft was heard more and more clearly when also to the solution these problems only a few measures were published.

Tatsache wird bleiben, dass im Brandfall eines auf dem Boden notgelandeten Flugzeuges aus letzterem austretendes und (entzündetes) brennendes Kerosin bewirken wird, dass sowohl die Aluminium-Zelle der Flugzeugstruktur als auch die Innenisolierung vollständig durch- bzw. abbrennt. Entsprechende Durchbrandtests mit Flugzeug-Rumpfstrukturen haben dem Beobachter die Tatsache(n) vermittelt, dass innerhalb einem Zeitrahmen von neunzig Sekunden sowohl die Aluminiumhaut der Außenhaut (Rumpfstruktur) eines Passagierflugzeuges als auch die Innenisolierung (und einschließlich die Innenverkleidung soweit) durchgebrannt ist, dass ein Flammendurchschlag in den Innenraum der Passagierkabine besteht. Diese gesammelte(n) Erkenntnis(se) werden jenen Beobachter sehr nachdenklich stimmen, weil auch er erkannt hat, dass damit eine Evakuierung aller verunfallten Personen und übrigen Flugpassagiere und -begleiter aus dem betroffenen Flugzeug oder der Eingriff von Rettungskräften der Feuerwehr sowie die Gewährleistung der ersten medizinischen Hilfe durch das medizinisches Personal sehr behindert wird, zumindestens erschwert wird.fact will remain that in the event of a fire of an emergency landed on the ground Aircraft from the latter emanating and (ignited) burning kerosene will cause both the aluminum cell of the aircraft structure as well as the inner insulation completely through or burns. Have appropriate burn through tests with aircraft fuselage structures the observer conveys the fact (s) that within a Time frame of ninety seconds both the aluminum skin of the outer skin (trunk structure) of a passenger plane as well as the interior insulation (and including the Interior lining so far) is blown that a flameout exists in the interior of the passenger cabin. These collected (s) Knowledge (se) will make those observers very thoughtful, because he also realized that this was an evacuation of all accident victims Persons and other passengers and attendants from the aircraft concerned or the intervention of rescue workers the fire department as well as the warranty the first medical help by the medical staff very much is hampered, at least made more difficult.

Nun offenbart die Druckschrift: "WO 00/75012 A1" eine Lösung, mit der man jenem Brandausbruch in der geschilderten Nottage prophylaktisch begegnen kann. Diese Lösung bezieht sich auf eine Rumpfisolierung für einen Flugzeugrumpf, die mit feuerhemmend" angegeben wird. Diese Druckschrift offenbart ein Isolierpaket, welches innerhalb einem räumlichen Bereich, der zwischen der Rumpfinnenverkleidung und der Rumpfaußenhaut liegt, als primäre Isolierung angeordnet ist. Dabei wird jenes Isolierpaket bereichsweise durch eine Folie aus feuerhemmendem Material (engl. fire-blocking material) geschützt, wobei dieser feuerhemmend wirkende Folienbereich direkt (nach der Art eines Schutzschildes vor Feuer) der Außenhaut des Flugzeugrumpfes zugewandt ist. Ungeachtet dessen, dass mit diesem Vorschlag nur ein unzureichender Schutz des Isolierpaketes und auch des Rumpfinnenbereiches vor auftretendem Feuer gewährt werden kann, da während einer Feuerkatastrophe die Flammen des Feuers, die eben von außerhalb des Flugzeuges durch eine beschädigte Außenhaut hindurchtreten und sich kurzzeitig später an der Innenisolierung nähren werden, also auch durch die (nur) feuerhemmend, aber nicht feuerbeständig ausgebildete Folie bei dauerhafter Feuerbeanspruchung treten werden, wird durch die beabsichtigte bereichsweise Anordnung einer nur feuerhemmenden Folie gegenüber dem Rumpfinnenbereich keine ausreichende brandschutztechnische Sicherheit bestätigt werden können. Auch werden druckschriftlich entsprechende Befestigungselemente zur Befestigung der Rumpfisolierung vorgeschlagen, die zumeist aus Kunststoff(en), beispielsweise aus einem Polyamid, bestehen. Hinsichtlich weitere Maßnahmen, die dem prophylaktischen Brandschutz zugänglich sind, die auf die brandschutztechnische Gestaltung des Flugzeugrumpfes und darüber hinaus auf die Rumpfaußenhaut gerichtet sind, werden druckschriftlich nicht erwähnt.Now discloses the document: "WO 00/75012 A1 "a solution with The one prophylactic that outbreak of fire in the described Nottage can encounter. This solution refers to a fuselage insulation for an aircraft fuselage with fire retardant "indicated becomes. This document discloses a Isolierpaket, which within a spatial Area that lies between the fuselage lining and the fuselage skin, as primary Insulation is arranged. In this case, that insulating package is regionally through a foil made of fire-inhibiting material (fire-blocking material) protected, wherein this fire-retardant film area directly (after the Type of protective shield against fire) of the outer skin of the fuselage is facing. Notwithstanding that with this proposal only Insufficient protection of the insulating package and also of the fuselage interior granted before the fire can be while there a fire disaster the flames of fire just from outside of the aircraft due to a damaged shell pass through and briefly later on the inner insulation nourish be made by the (only) fire-retardant, but not fire-resistant trained Foil will kick at permanent fire stress is going through the intended regional arrangement of a fire-retardant only Foil opposite the hull interior no sufficient fire protection safety beeing confirmed can. Also be printed by letter appropriate fasteners proposed for attachment of the hull insulation, which is usually made of plastic (s), for example, a polyamide exist. Regarding more Activities, which are accessible to the prophylactic fire protection, which is based on the fire protection Design of the fuselage and beyond on the fuselage skin are addressed, are not mentioned by print.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rumpfaußenhaut eines Flugzeugrumpfes dermaßen brandschutztechnisch zu verbessern, dass ein hohes Durchbrandverhalten der Haut erreicht wird.As a result, The invention is based on the object, a fuselage skin a fuselage so much To improve the fire protection, that a high burn-through behavior the skin is reached.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Maßnahmen gelöst. In den weiteren Ansprüchen werden zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Maßnahmen angegeben.These The object is achieved by the measures specified in claims 1 and 2 solved. In the other claims become expedient embodiments and further developments of these measures specified.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigenThe Invention is in one embodiment with the attached Drawings closer described. Show it

1 einen Flugzeugrumpf eines Verkehrsflugzeuges mit Darstellung von Elementen der Rumpfstruktur und der Innenausstattung; 1 a fuselage of a commercial aircraft showing elements of the fuselage structure and the interior;

2 einen ausgewählten Bereich der Außenhaut und weiteren Bauelementen der Rumpfstruktur. 2 a selected area of the outer skin and other structural elements of the fuselage structure.

In der 1 wird der Auszug eines Rumpfquerschnittes eines Passagierflugzeuges dargestellt, der sich auf einen Ausschnittbereich einer Flugzeugpassagierkabine 1 beschränkt. Diese Anordnung, die einem Fachmann im Flugzeugbau geläufig sein dürfte, offenbart Relationen, aus denen der Betrachter erkennen wird, dass eine (traditionell verwendete) brennbare Innenverkleidung 3 sehr nah (rumpfnah) an der Außenhaut 2 angeordnet ist, welche im installierten Zustand mit der Außenhaut 33 einen Zwischenraum 19 einschließt, innerhalb dem die (in der 1 nicht gezeigte) Rumpfisolierung installiert wird. Sofern in dieser Konfiguration eine Außenhaut 2 installiert wird, die traditionell mit einem Aluminium-Werkstoff oder einer Aluminium-Legierung realisiert ist, wird jener Betrachter das Ausmaß eines Feuerkatastrophenfalls, der eingangs beschrieben wird, erwägen können. Deswegen wird die nachfolgende Lösung vorgeschlagen, damit dieses Problem der Vergangenheit angehören kann, sofern der Flugzeughersteller auf Kundenwunsch von dieser Lösung entsprechenden Gebrauch machen wird. Auf eine Beschreibung der weiteren Teile und Elemente der Innenausstattung und der Rumpfstruktur, die in der 1 dargestellt und (nach deren Vorbild) einer Flugzeug-Passagierkabine 21 integriert sind, wird verzichtet, weil sie für die Lösung der eingangs angegeben Problemstellung unerheblich sind.In the 1 the extract of a fuselage cross-section of a passenger aircraft is shown, which refers to a cutting area of an aircraft passenger cabin 1 limited. This arrangement, which should be familiar to a person skilled in the aircraft industry, discloses relations from which the viewer will recognize that a (traditionally used) combustible interior lining 3 very close (close to the hull) on the outer skin 2 is arranged, which in the installed state with the outer skin 33 a gap 19 includes, within which the (in the 1 not shown) fuselage insulation is installed. Unless in this configuration an outer skin 2 which is traditionally realized with an aluminum material or an aluminum alloy, that viewer will be able to consider the extent of a fire disaster event, which will be described in the beginning. Therefore, the following solution is proposed so that this problem may be a thing of the past, if the aircraft manufacturer will make use of this solution at the customer's request. On a description of the other parts and elements of the interior and the fuselage structure used in the 1 represented and (after its model) an airplane passenger cabin 21 are integrated, is omitted because they are irrelevant for the solution of the problem stated above.

In der 2 wird nun ein Ausschnitt eines Hautfeldes der Außenhaut 2 gezeigt, die am Stringer 8 gefügt ist. Das Hautfeld beschränkt sich auf jenen Hautbereich, den zwei stringerbefestigte Spante 6, 7, die lotrecht zur Rumpflängsachse gerichtet sind, eingrenzen. Der Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass die Außenhaut 2, der (die) Stringer 8 und die Spante 6, 7 Bestandteile des Festigkeitsverbandes des Rumpfwerkes sind und an dessen Kräfteaufnahme beteiligt sind, wobei die Außenhaut 2 aus jeweils unterschiedlichen Werkstoffen, i. d. R. aus dem erwähnten Werkstoff: „Aluminium oder Aluminium-Legierung", besteht, deren Bauweise schubsteif ist. Die Außenhaut 2 ist als tragendes Element in den Festigkeitsverband zur Aufnahme und Übertragung der auf sie einwirkenden Kräfte und Momente einbezogen.In the 2 now becomes a section of a skin field of the outer skin 2 shown at the stringer 8th is added. The skin field is limited to that skin area, the two stringerbefestigte Spante 6 . 7 , narrow perpendicular to the fuselage longitudinal axis. For completeness, it is mentioned that the outer skin 2 , the (the) Stringer 8th and the frame 6 . 7 Components of the Strength Association of the fuselage are and are involved in its absorption of forces, the outer skin 2 Each consists of different materials, usually from the mentioned material: "aluminum or aluminum alloy", whose construction is shear-resistant 2 is included as a supporting element in the strength bandage for receiving and transmitting the forces and moments acting upon it.

Die vorgeschlagene Lösung verfolgt das Konzept eines prophylaktischen Brandschutzes für ein Flugzeug, um mit einem bezweckten hohen Durchbrandverhalten der Außenhaut 2 den technischen Brandschutz eines zivilen oder militärischen Flugzeuges bzw. in der Hauptsache eines Passagierflugzeuges dramatisch zu erhöhen, damit jene eingangs geschilderte Situation eben nicht zur Katastrophe, bspw. nach dem Zeitpunkt einer erfolgreichen Notlandung eines Flugzeuges, auswächst.The proposed solution pursues the concept of a prophylactic fire protection for an aircraft, with a targeted high burn-through behavior of the outer skin 2 to dramatically increase the technical fire safety of a civil or military aircraft or in the main of a passenger plane, so that the situation described above just not to disaster, eg. After the time of a successful emergency landing of an aircraft, grows.

Der Lösungsvorschlag basiert A) auf einen Werkstoffeinsatz für die Außenhaut 2, die mit einem durchbrandsicheren (blechtafelartigen) Halbzeug aus einem nichtmetallischen Werkstoff oder einem feuerfesten metallenen Werkstoff, wobei das Halbzeug sich durch weitere Bearbeitung umformen lassen wird, um die nach innen gewölbte Kontur der Rumpfhaut 2 umzusetzen.The proposed solution is based A) on a material insert for the outer skin 2 made with a fire-proof (sheet-like) semi-finished product of a non-metallic material or a refractory metal material, wherein the semifinished product will be transformed by further processing, to the inwardly curved contour of the fuselage skin 2 implement.

Anderenfalls wird B) vorgeschlagen, dass die Außenhaut 2 durch die Kombination eines Halbzeuges aus einem nichtmetallischen Werkstoff und einem Metallwerkstoff realisiert ist. Das produzierte Außenhautprodukt jener Werkstoffkombination ist ein Hybridwerkstoff, der sich durch weiter Bearbeitung umformen und fügen lassen wird. Diese Werkstoffkombination ist durch einen aus Kohle- und Glasfasern (bei einer Mischfaser-Architektur) oder nur Kohle- oder Glasfasern und/oder Keramikfasern bestehenden nichtmetallischen Werkstoff und einen Metallwerkstoff verwirklicht, wobei der Metallwerkstoff aus einem Aluminium oder einem Titan oder einer Aluminium- oder Titanlegierung besteht. Die gewünschte Anordnung ist einer Harzschicht geschichtet oder einem Harz gebettet. Das erhaltene Außenhautprodukt jener Werkstoffkombination besitzt einen Sandwich-Aufbau. Dieser Sandwich-Aufbau ist mit einem Composite-Werkstoff (Verbundwerkstoff) und dem genannten Metallwerkstoff schichtenartig (folienartig) verklebt, mit dem ein durchbrandsicheres Verhalten der Außenhaut gegenüber dauerhaft einwirkenden Flammen eines Feuers realisiert ist. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass der Sandwich-Aufbau mit einem Glare-Werkstoff realisiert ist, dessen Durchbrandverhalten hoch ist.Otherwise, B) is suggested that the outer skin 2 is realized by the combination of a semi-finished product of a non-metallic material and a metal material. The produced outer skin product of this combination of materials is a hybrid material that will undergo further processing and reshaping. This material combination is realized by a non-metallic material consisting of carbon and glass fibers (in a mixed fiber architecture) or only carbon or glass fibers and / or ceramic fibers, and a metal material, wherein the metal material is made of an aluminum or a titanium or an aluminum or titanium alloy consists. The desired arrangement is layered in a resin layer or embedded in a resin. The obtained skin product of that combination of materials has a sandwich construction. This sandwich construction is glued with a composite material (composite material) and the aforementioned metal material layer-like (film-like), with a fireproof behavior of the outer skin against permanently acting flames of a fire is realized. In addition, there is the possibility that the sandwich construction is realized with a glare material whose burn-through behavior is high.

Zurückkommend auf jene Maßnahmen A) und B) wird erweitert, dass zur Fertigung der Außenhaut 2 respektive: zur Bearbeitung des Halbzeuges] ein nichtmetallischer Werkstoff verwendet wird, der aus einem Kohlefaser-Werkstoff oder einem Glasfaser-Werkstoff oder einem Keramikfaser-Werkstoff oder einem Silikat-Faser-Werkstoff bestehen wird. Auch wäre zu beachten, dass bei der Fertigung der Außenhaut (2) nach B) eine Werkstoffkombination aus den verschiedenen nichtmetallischen Werkstoffen berücksichtigt ist. Dabei ist vorgesehen, dass der nichtmetallische Werkstoff mit Kunststoffen, die mit Glas- oder Kunststofffasern (einem GFK und/oder CFK-Werkstoff) verstärkt sind, realisiert ist. Dabei kann die erwähnte Werkstoffkombination durch einen GFK- oder CFK-Werkstoff und einem Aluminium oder Titan oder deren Legierungen verwirklicht ist.Coming back to those measures A) and B) is extended to that for the manufacture of the outer skin 2 respectively: for working the semi-finished product] a non-metallic material is used, which will consist of a carbon fiber material or a glass fiber material or a ceramic fiber material or a silicate fiber material. It should also be noted that in the production of the outer skin ( 2 ) to B) a combination of materials from the different non-metallic materials is taken into account. It is envisaged that the non-metallic material with plastics with glass or plastic fibers (a GRP and / or CFRP material) are reinforced is realized. In this case, the mentioned material combination is realized by a GRP or CFK material and an aluminum or titanium or their alloys.

Bei dem genannten Composite-Werkstoff handelt es sich um einen hitzefesten Verbundwerkstoff, dessen Verhalten hinzukommend temperaturbeständig und zugfest ist. Es wird vorgeschlagen, dass jener hitzefeste Werkstoff mit Kohlenstofffasern, denen ein Stoff einer Nitrid- oder Karbid-Verbindung, bspw. Siliziumkarbid, Siliziumnitrid oder Bornitrid, beschichtet ist, und einem Metall- oder Keramikwerkstoff, dem die beschichteten Kohlenstofffasern eingebettet sind, realisiert ist.at The said composite material is a heat-resistant Composite material, whose behavior is temperature resistant and tensile strength is. It is suggested that that heat resistant material with carbon fibers containing a substance of a nitride or carbide compound, eg. Silicon carbide, silicon nitride or boron nitride, is coated, and a metal or ceramic material containing the coated carbon fibers are embedded, realized.

Hinzukommend wird ergänzt, dass der hinsichtlich A) erwähnte feuerfeste metallene Werkstoff mit einem Titan oder einer Titan-Legierung realisiert ist.In addition Coming will be added, that mentioned with regard to A) refractory metal material with a titanium or a titanium alloy is realized.

Um das Konzept des (hier betrachteten) prophylaktischen Brandschutzes für ein Flugzeug abzurunden, wird C) hinzufügend vorgeschlagen, dass der äußeren Oberfläche der (durchbrandsicheren) Außenhaut 2, nämlich jener Hautbereich, der dem wetterbedingten Einfluss der Außenumgebung eines Flugzeuges ausgesetzt ist, eine plattenartige Beplankung 5 nach dem Vorbild der 2 gefügt ist. Diese Beplankung 5 soll ebenfalls mit jenem durchbrandsicheren Halbzeug aus einem nichtmetallischen Werkstoff oder einem feuerfesten metallenen Werkstoff verwirklicht sein. Anderenfalls besteht die Möglichkeit dass die Beplankung 5 nach B) durch die erwähnte Werkstoffkombination des Halbzeuges aus einem nichtmetallischen Werkstoff und einem Metallwerkstoff, deren produziertes Außenhautprodukt ein Hybridwerkstoff ist, verwirklicht ist, wobei die Beplankung sich auch durch weitere Bearbeitung umformen und fügen lässt. Die Beplankung 5 wird ein durchbrandsicher(rer)es Verhalten besitzen, die sich außerdem der äußeren Kontur der Außenhaut 2 anpasst umformen lässt. Sie soll mit einem Glare-Werkstoff realisiert sein. Anderenfalls würde es zur Umsetzung des prophylaktischen Brandschutzes bereits genügen, der Außenhaut 2 eine ihrer Außenkontur angepasste Beplankung 5 zu fügen, natürlich gänzlich über die äußerer Oberfläche der Außenhaut 2 geschichtet. Bei dieser Annahme kann die Außenhaut 2 sogar mit einem Werkstoff, der mit einem Aluminium oder einer Aluminium-Legierung gegeben ist, verwirklicht sein, dem eben die durchbrandsichere plattenartige Beplankung gefügt ist.To round off the concept of prophylactic fire protection (here considered) for an aircraft, C) adding that the outer surface of the (burn-through) outer skin is proposed 2 namely, that skin area which is exposed to the weather-related influence of the external environment of an aircraft, a plate-like planking 5 on the model of 2 is added. This planking 5 should also be realized with that burn-resistant semi-finished product of a non-metallic material or a refractory metal material. Otherwise there is the possibility that the planking 5 to B) by the mentioned material combination of the semifinished product of a non-metallic material and a metal material whose produced outer skin product is a hybrid material, is realized, wherein the planking can be transformed and add by further processing. The planking 5 a burn-through-resistant (rer) will have it's behavior, which also affects the outer contour of the outer skin 2 adapts reshaping. It should be realized with a glare material. Otherwise, it would be sufficient to implement the prophylactic fire protection already, the outer skin 2 one of its outer contour adapted planking 5 to add, of course, entirely on the outer surface of the outer skin 2 layered. With this assumption, the outer skin 2 even be realized with a material that is given with an aluminum or an aluminum alloy, which just the burn-resistant plate-like planking is joined.

Zusammenfassend wird jenem erwähnten Betrachter mitgeteilt, dass man den größten Schutz für ein Passagierflugzeug gegenüber Feuereinwirkung von außen durch einen durchbrandsicher gemachten Flugzeugrumpf realisiert wird. Ein durchbrandsicher Flugzeugrumpf ist der optimale Schutz gegenüber Feuereintritt in die Kabine, da er am weitesten vom rumpfintern eingerüsteten Passagiersitz entfernt ist und dort den Flammdurchschlag verhindert, wo er auch auftritt. Wird der Flugzeugrumpf nun aus durchbrandsicheren Werkstoffen (Materialien) hergestellt, wie es z. B. mit Kohlefaserstrukturen möglich ist, dann ist es auch nicht notwendig, durchbrandsichere Befestigungselemente für die Halterung einer zusätzlichen (hier nicht näher betrachteten: "Feuer Barriere", die mit einer im Zwischenraum 4 angeordneten Rumpfisolierung, die vollkommen von einer durchbrandsicheren Folie aus einem feuerfesten Folienwerkstoff umhüllt ist, zu montieren. Die Funktion der sogenannten Feuer-Barriere sollte man als minimale Anforderung für die Rumpfstruktur definieren, weil dadurch keine gewichtserhöhenden, zusätzlichen Bauteile erforderlich werden, um die Durchbrandsicherheit sicher zu stellen, die wahrscheinlich aber nicht so hoch ausfallen wird, wie das mit dem vorgestellten Flugzeugrumpf der Fall sein wird.In summary, the said viewer is informed that the greatest protection for a passenger aircraft against external fire is realized by a fire fighter fuselage. A burn-through fuselage is the best protection against the ingress of fire into the cabin, as it is farthest from the passenger seat equipped inside the hull and prevents flame penetration wherever it occurs. If the fuselage is now made of burn-through materials (materials), as z. B. with carbon fiber structures is possible, then it is not necessary, burn-resistant fasteners for holding an additional (not considered here in detail: "fire barrier", with one in the space 4 arranged hull insulation, which is completely surrounded by a burn-through film made of a refractory film material to assemble. The function of the so-called fire barrier should be defined as a minimum requirement for the fuselage structure, as this no weight-increasing, additional components are required to ensure the burn-through security, which will probably not be as high as that with the featured aircraft fuselage Case will be.

Fortschrittliche, wirklich zuverlässig durchbrandsichere Flugzeuge können dadurch realisiert werden, indem die Außenhaut 2, die herkömmlich meistens aus einem cirka 1,5 bis 3 mm dicken Aluminium-Blech bestehen, gegen durchbrandsichere Bleche der vorgestellten Art ersetzt wird.Advanced, really reliable fire-proof aircraft can be realized by the outer skin 2 , which usually consist of a 1.5 to 3 mm thick aluminum sheet, is replaced by burn-resistant sheets of the type presented.

Durchbrandsichere Außenhaut-Bleche können beispielsweise eben durch die folgenden Materialien realisiert werden:

a) Kohlefaser-Werkstoffe (CFK) – bestehend aus Aramid,
b) Glasfaser-Werkstoffe (GFK),
c) Feuerfeste Metalle wie Titan,
d) Keramikfaser-Werkstoffe und
e) Silikat-Faser-Werkstoffe.

Through-fireproof skin panels can be realized, for example, just by the following materials:

a) carbon fiber materials (CFRP) - consisting of aramid,
b) glass fiber materials (GRP),
c) refractory metals such as titanium,
d) ceramic fiber materials and
e) silicate fiber materials.

Diese Werkstoffe haben den Vorteil, dass sie gegenüber Aluminium einen deutlich höheren Schmelzpunkt aufweisen, als es beim Aluminium der Fall ist. Dadurch verhalten sich diese Werkstoffe im Brandfall deutlich beständiger.These Materials have the advantage that they have a clear advantage over aluminum higher melting point have, as it is the case with aluminum. Behave as a result These materials are significantly more resistant in case of fire.

Die unterschiedlichen Materialien können miteinander kombiniert werden, um bezüglich Verarbeitung, Festigkeit, Gewicht und Durchbrandverhalten optimale Eigenschaften zu erzielen. Man spricht dann von sogenannten "Composite-Werkstoffen" oder "Sandwitch-Aufbauten". Dabei werden die verschiedenen Materialien geklebt miteinander verbunden. Werden auch hier Klebstoffe verwendet, die besonders temperaturbeständig sind, kann das Brandverhalten noch optimiert werden.The different materials can be together be combined to respect Workmanship, strength, weight and burn through optimal To achieve properties. One speaks then of so-called "composite materials" or "Sandwitch constructions". Here are the various materials glued together. Become also uses adhesives that are particularly temperature resistant, the fire behavior can still be optimized.

Die auf diese Weise hergestellten, durchbrandsicheren Bleche können dann wie herkömmliche Aluminium-Außenhaut-Bleche des Flugzeuges mit den Spanten 6, 7 und dem Stringer 8 vernietet werden.The fire-resistant sheets produced in this way can then be like conventional aluminum outer skin panels of the aircraft with the frames 6 . 7 and the stringer 8th riveted become.

Die für die besondere strukturelle Integrität des Flugzeugrumpfes verantwortlichen Versteifungselemente, genannt Stringer 8 und Spante 6, 7 können weiterhin aus herkömmlichen Werkstoffen (Aluminium) produziert werden, da sie bereits innenliegend von der Außenhaut 2 des Flugzeuges angeordnet sind und durch die durchbrandsichere Beplankung 5 vor den Flammen eines sogenannten "Post-Crash-Fires" geschützt sind. Es ist trotzdem möglich, alle anderen Bauteile wie Stringer 8, Spante 6, 7 und Clips aus dem gleichen durchbrandsicheren Material herzustellen.The stiffening elements responsible for the particular structural integrity of the fuselage, called stringer 8th and frame 6 . 7 can still be produced from conventional materials (aluminum), as they are already internal to the outer skin 2 of the aircraft are arranged and through the burn-proof planking 5 protected from the flames of a so-called "post-crash fires". It is still possible, all other components such as Stringer 8th , Frame 6 . 7 and make clips from the same burn-through resistant material.

Folgende Vorteile der vorgestellten Lösung könnten erreicht werden. Gegenüber allen anderen Anordnungen einer Feuer-Barrier eines Passagierflugzeuges ist die Anwendung eines durchbrandsicheren Flugzeugrumpfes besonders effektiv. Es sind keine zusätzlichen Bauteile notwendig, was besonders kostengünstig und gewichtsneutral ist. Dabei wird der begleitende Passagier im Vergleich zu allen anderen vergleichbaren Lösungen optimal gegen Flammeintrag in die Kabine geschützt. Da die eigentliche Rumpfstruktur des Flugzeuges vor einem Durchbrand geschützt ist, wird verhindert, dass die traditionell an der Flugzeugzelle angebrachten Bauteile, wie beispielsweise die Innenverkleidung 3 und die Rumpfisolierung, im Brandfall auf die Passagiere fallen und selbige gefährden oder die Evakuierung behindern.The following advantages of the proposed solution could be achieved. Compared with all other arrangements of a fire barrier of a passenger aircraft, the use of a burn-through safe fuselage is particularly effective. There are no additional components necessary, which is particularly cost-effective and weight-neutral. In this case, the accompanying passenger is optimally protected against flame input into the cabin in comparison to all other comparable solutions. Since the actual fuselage structure of the aircraft is protected from burnout, prevents the traditionally attached to the airframe components, such as the interior trim 3 and the hull insulation, in case of fire fall on the passengers and endanger themselves or hinder the evacuation.

11: FlugzeugpassagierkabineAircraft passenger cabin
22: Außenhaut (des Flugzeugrumpfes)shell (of the fuselage)
33: Innenverkleidunginterior panelling
44: Zwischenraumgap
55: Beplankungplanking
6, 76 7: Spantrib
88th: StringerStringer

Claims

Aircraft fuselage whose hull structure, in addition to other structural elements, which are all components of the structure of strength of the fuselage and are involved in its absorption of forces, an outer skin ( 2 ), which is made of different materials, the construction is shear-resistant and which is included as a supporting element in the strength bandage for receiving and transmitting the forces and moments acting on them, characterized in that the outer skin ( 2 ) is executed with a burn-through semi-finished product made of a non-metallic material or a refractory metal material, wherein the semifinished product can be formed by further processing.

Aircraft fuselage whose hull structure, in addition to other structural elements, which are all components of the structure of strength of the fuselage and are involved in its absorption of forces, an outer skin ( 2 ), which is made of different materials, the construction is shear-resistant and which is included as a supporting element in the strength bandage for receiving and transmitting the forces and moments acting on them, characterized in that the outer skin ( 2 ) is realized by the combination of a semi-finished product made of a non-metallic material and a metal material and the outer skin product produced is a hybrid material that can be transformed and pasted by further processing.

Aircraft fuselage according to claim 2, characterized in that that the material combination by a carbon and / or glass fibers and / or Ceramic fibers existing non-metallic material and a Metal material consisting of an aluminum or a titanium or a Consisting of aluminum or titanium alloy, is realized, which are laminated to a resin layer or embedded in a resin.

Aircraft fuselage according to claims 2 or 3, characterized that the obtained outer skin product that combination of materials is a sandwich construction, with a Bonded composite material, and the metal material layered is, with the a fire-resistant behavior of the outer skin across from permanently acting flames of a fire is realized.

Aircraft fuselage according to claims 1 and 2, characterized in that for the production of the outer skin ( 2 ) of a carbon fiber material or a glass fiber material or a ceramic fiber material or a silicate fiber material existing non-metallic material is used.

Aircraft fuselage according to claim 5, characterized in that in the production of the outer skin ( 2 ) a combination of materials from the different non-metallic materials is taken into account.

Aircraft fuselage according to claims 1 and 2, characterized that the non-metallic material is mixed with plastics or reinforced plastic fibers are, realized.

Aircraft fuselage according to claim 1, characterized that the refractory metal material with a titanium or a Realized titanium alloy.

Aircraft fuselage according to claims 3 and 7, characterized in that the material combination by a GFK or CFK material and egg aluminum or titanium or their alloys is realized.

Aircraft fuselage according to claim 4, characterized in that that the composite material is a heat-resistant composite material, whose behavior is also temperature resistant and tensile.

Aircraft fuselage according to claim 10, characterized in that that the heat-resistant material with carbon fibers, which is a substance a nitride or carbide compound is coated, and a Metal or ceramic material containing the coated carbon fibers are embedded, realized.

Aircraft fuselage according to claims 4 and 10, characterized that the sandwich construction is realized with a glare material whose burn-through behavior is high.

Aircraft fuselage according to claims 1 and 2, characterized in that the outer surface of the outer skin ( 2 ), which is exposed to the weather-related influence of the external environment of an aircraft, a plate-like planking ( 5 ) is realized, which is realized with the burn-through semi-finished product of a non-metallic material or a refractory metal material, or by the material combination of the semifinished product of a non-metallic material and a metal material whose produced outer skin product is a hybrid material is realized, the planking by reshape and paste further processing.

Aircraft fuselage according to claim 13, characterized in that the behavior of the planking is burn-through resistant to the outer contour of the outer skin ( 2 ) is adjusted.

Aircraft fuselage according to claim 14, characterized in that that the planking is realized with that glare material.

Aircraft fuselage according to claims 13 to 15, characterized in that the outer skin ( 2 ) is realized with a material which is given with an aluminum or an aluminum alloy, to which the plate-like planking is joined.