DE102006050534B4

DE102006050534B4 - Leitungssystem für ein Luftfahrzeug, insbesondere ein Flugzeug

Info

Publication number: DE102006050534B4
Application number: DE102006050534A
Authority: DE
Inventors: Heiko Dannenberg
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: US20080185478A1; DE102006050534A1; US8128030B2

Abstract

Leitungssystem für ein Luftfahrzeug mit mehreren Rumpfsektionen und mit mehreren Flügelschalen, jeweils aus einer Vielzahl von schalenförmigen Baugruppen (1, 7, 15, 16, 24, 25), das eine Vielzahl von Leitungen (4–6, 12–14, 21–23, 28–30, 34) zur Energie- und/oder Informationsübertragung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (4–6, 12–14, 21–23, 28–30, 34) auf und/oder in einer Tragschicht (10) integriert sind, wobei die Tragschicht auf der Innenseite (11) der schalenförmigen Baugruppen (1, 7, 15, 16, 24, 25) angeordnet ist und die Leitungen (4–6, 12–14, 21–23, 28–30, 34) auf einer ersten schalenförmigen Baugruppe (1, 7, 15, 16, 24, 25) über mindestens ein Kopplungselement (19, 20, 31, 32) mit den jeweiligen Leitungen (4–6, 12–14, 21–23, 28–30, 34) auf einer zweiten schalenförmigen Baugruppe (1, 7, 15, 16, 24, 25) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leitungssystem für ein Luftfahrzeug, insbesondere ein Flugzeug, mit einer Vielzahl von Leitungen, wobei das Luftfahrzeug mit einer Vielzahl von Baugruppen, insbesondere mit mehreren Rumpfsektionen zur Bildung einer Rumpfzelle und mit mehreren Flügelschalen, gebildet ist.
Im Flugzeugbau findet die Schalenbauweise verbreitet Anwendung. Hierbei werden zur Herstellung einer Rumpfzelle vorgefertigte Rumpfschalen zu so genannten ”Tonnen” (vollständigen Rumpfsektionen) zusammengefügt. Die Rumpfschalen zur Bildung von Rumpfsektionen können beispielsweise mit Aluminiumblechen gebildet sein. Die Rumpfsektionen werden anschließend zur Bildung der Rumpfzelle des Flugzeugs aneinander gereiht und fest, zum Beispiel durch konventionelle Nietverbindungen, miteinander verbunden. Entsprechend wird bei der Herstellung von Tragflächen, Höhenleitwerken, Seitenleitwerken sowie Landeklappen oder dergleichen verfahren.
Bei der Verwendung von faserverstärkten Kunststoffmaterialien, insbesondere von kohlefaserverstärkten Epoxydharzen, kann gleichfalls in vorteilhafter Weise die Schalenbauweise Anwendung finden. Alternativ ist es bei diesen Materialien möglich, insbesondere eine Rumpfzelle einstückig beispielsweise im Wickelverfahren herzustellen.
Nach der Fertigstellung der Rumpfzelle erfolgt in einer Ausstattungsphase die Einbringung und die Verlegung von Leitungen aller Art in der Rumpfzelle, den Tragflächen, dem Höhenleitwerk sowie dem Seitenleitwerk. Bei den in das Flugzeug einzubringenden Leitungen handelt es sich zum Beispiel um elektrische Leitungen zur Energie- und/oder Informationsübertragung sowie um optische Leitungen, die ausschließlich zur Datenübertragung bestimmt sind.
Die einzelnen elektrischen Leitungen werden im Allgemeinen zu Kabelbündeln zusammengefasst. Der Verlauf der Kabelbündel erstreckt sich hierbei oftmals über die gesamte räumliche Ausdehnung des Flugzeugs. Die Kabelbündel weisen ein großes Volumen und Gewicht auf und werden mittels spezieller Kabelbinder zusammengehalten. Darüber hinaus lassen sich die Kabelbündel nur händisch unter hohem Kosten- und Personaleinsatz in die Flugzeugstruktur einbringen, verlegen und in ihrer Lage fixieren. Eine größere Anzahl von freien Reserveleitungen für zukünftige Funktionalitäten ist in der Regel aus Gewichtsgründen nicht vorgesehen.
Modifikationen in der Verkabelung lassen sich heutzutage nur schwer umsetzen, da unter Umständen einzelne Leitungen in den Kabelbündeln lokalisiert werden müssen, um diese aus dem Bündel herauszulösen und gegebenenfalls durch alternative Leitungen zu ersetzen. Auch das Einziehen von Leitungen in ein bestehendes Kabelbündel ist kompliziert, da auch in diesem Fall das Kabelbündel geöffnet und anschließend wieder zusammen gebunden werden muss.
Darüber hinaus besteht immer die Gefahr, dass sich zwischen den einzelnen Leitungen im Kabelbündel Scheuerstellen bilden, die zu einer Beeinträchtigung der mechanischen Integrität der Leitungsisolation führen und die nur schwer zu detektieren sind. Hierdurch können Knickstellen, Trennungen, Kurzschlüsse oder Kabelbrände hervorgerufen werden.
Es wird auf die Druckschriften DE3531028A1 , US6870139B2 , US7086874B2 , US2006/0038070A1 , US2006/0102784A1 und US3601521A verwiesen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leitungssystem bzw. eine Verkabelung für Flugzeuge zu schaffen, das den Aufwand für die Leitungsverlegung signifikant verringert und das zudem gegebenenfalls erforderliche spätere Änderungen in der Leitungsführung mit einem vertretbaren Aufwand erlaubt. Darüber hinaus soll eine hohe Verfügbarkeit bzw. geringe Ausfallwahrscheinlichkeit der Verkabelung bzw. des Leitungssystems gegeben sein.
Diese Aufgabe wird durch eine Verkabelung bzw. ein Leitungssystem gelöst, dass die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Dadurch, dass die Leitungen integraler Bestandteil der Baugruppen sind, kann die Verkabelung eines Flugzeugs mit verhältnismäßig geringem Aufwand realisiert werden. Die Erfindung kann sowohl bei Baugruppen aus Aluminiumblechen als auch bei Baugruppen, die mit Verbundmaterialien gefertigt werden, eingesetzt werden. Darüber hinaus kann das Leitungssystem auch bei Mischformen dieser Herstellungsverfahren zur Anwendung kommen. Im Fall von Baugruppen, insbesondere in der Form von Schalen aus Aluminiumblechen zur Bildung von Rumpfsektionen, Tragflächen, Höhenleitwerken oder Seitenleitwerken eines Flugzeugs, werden diese bevorzugt mit einer Tragschicht versehen, auf die die Leitungen dann aufgebracht werden bzw. vorab aufgebracht wurden. Mehrere hintereinander gereihte und verbundene Rumpfsektionen bilden eine Rumpfzelle. Für den Fall, dass es sich bei den Leitungen um elektrische Leitungen handelt, werden die Leitungen auf die in diesem Fall elektrisch isolierend ausgebildete Tragschicht zum Beispiel durch Aufdrucken, Aufstreichen, Aufsprühen, Aufdampfen eines elektrisch leitfähigen Mittels erzeugt und stellen elektrische ”Leiterbahnen” im engeren Sinne dar, die mit den in der Elektronik verwendeten (Kupfer-)Leiterbahnen auf konventionellen Platinen bzw. Leiterplatten vergleichbar sind. Das Leitungsmaterial für die Leiterbahnen ist bevorzugt Aluminium oder Kupfer. Alternativ kann die Tragschicht auch als eine isolierende flexible Folie ausgebildet sein, auf die eine leitfähige Schicht zum Beispiel aus Aluminium oder Kupfer aufgebracht ist. Durch das Ätzen derjenigen Bereiche der leitfähigen Schicht, die nicht leitend sein sollen, lassen sich elektrische Leitungen (”Leiterbahnen”) ähnlich wie bei der Leiterplattenfertigung im Bereich der Elektronik auf der Folie mit nahezu beliebigen geometrischen Formen ausbilden. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Verkabelung bzw. das Leitungssystem auch optische Leiter umfassen. In diesem Fall ist die Tragschicht nicht zwingend elektrisch isolierend ausgebildet. Die optischen Leiter (Lichtwellenleiter) können auf und/oder in der Tragschicht angeordnet sein. Im Fall einer Fertigung von Baugruppen aus Verbundmaterialien, beispielsweise aus kohle- oder glasfaserverstärkten Epoxydharzen, können zumindest elektrische und/oder optische Leitungen mit einem kleinen Querschnitt direkt in die Faserverstärkung integriert, insbesondere mit dieser verwoben bzw. in diese eingelegt werden. Diese Vorgehensweise ist auch bei Rumpfzellen, die einstückig im Wickelverfahren hergestellt werden, in vorteilhafter Weise anwendbar. Bei glasfaserverstärkten Verbundbauteilen können die Leitungen einerseits zur mechanischen Verstärkung der Harzmatrix und andererseits zur Informationsweiterleitung dienen. Eine separate Isolierung der optischen Leiter ist dann nicht mehr erforderlich. Die erfindungsgemäße Verkabelung bzw. das Leitungssystem hat unter anderem den Vorteil, dass Kabelhalterungen zur Lagefixierung der Kabelbündel nicht mehr erforderlich sind, so dass sich der Montageaufwand reduziert. Weiterhin können Kabelbinder zur Bildung von Kabelbündeln ersatzlos entfallen, wodurch der Montageaufwand signifikant reduziert wird. Da die Leitungen bereits integraler Bestandteil der vorgefertigten Baugruppen sind, können die Baugruppen in gewohnter Weise zur Bildung einer Rumpfzelle zusammengefügt werden. Zur Fertigstellung der Verkabelung bzw. des gesamten Leitungssystems des Flugzeugs in der Ausstattungsphase ist es dann nur noch erforderlich, die Leitungen im Bereich der Nahtstellen zwischen den Baugruppen durch geeignete Kopplungselemente untereinander zu verbinden. Im Fall einer beispielsweise aus einer Vielzahl von aneinander gereihten Rumpfsektionen (”Tonnen”) gebildeten Rumpfzelle, werden die bereits in den Rumpfschalen bzw. den Rumpfsektionen integrierten Leitungen lediglich im Bereich der Quernähte zwischen den Rumpfsektionen durch Kopplungselemente verbunden, um das Leitungssystem fertig zu stellen. Um beispielsweise elektrische oder optische Abnehmer anzuschließen, werden Abzweigungselemente in die Leitungen eingeschleift. Hierbei werden die Rumpfsektionen aus mehreren, insbesondere vier Rumpfschalen (Oberschale, Unterschale, mindestens ein Fußbodengerüst, zwei Seitenschalen) zusammengesetzt. Aufgrund des geringen Gewichts und der geringen Raumausdehnungen kann auf einfache Art und Weise zudem eine Vielzahl von optischen oder elektrischen Reserveleitungen vorgesehen werden, die zu Reparaturzwecken und/oder Schaltungsänderungen dienen. Erforderliche Änderungen am Leitungssystem bzw. an der Verkabelung des Flugzeugs können auf einfache Art und Weise, beispielsweise durch Umschalten von einer Leitung auf eine Reserveleitung, durchgeführt werden. Darüber hinaus ergibt sich eine hohe Ausfallsicherheit bzw. Redundanz des Leitungssystems.
Eine Fortbildung des Leitungssystems sieht vor, dass die Leitungen zumindest bereichsweise auf und/oder in den Baugruppen angeordnet sind. Hierdurch können die Leitungen vor dem Zusammenfügen der Baugruppen in die Baugruppen integriert werden, so dass sich die in der Regel für ein Luftfahrzeug erforderliche komplexe Leitungsführung im Vergleich zu einem konventionellen Verdrahtungsaufbau deutlich einfacher realisieren lässt.
Nach Maßgabe einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass insbesondere im Bereich von Quernähten zwischen den Rumpfsektionen Kopplungselemente zur Verbindung der Leitungen zwischen den Baugruppen angeordnet sind. Die Kopplungselemente können, je nachdem ob elektrische oder optische Leitungen verbunden werden sollen, beispielsweise in der Form von herkömmlichen elektrischen Steckverbindungen bzw. als optische Steckverbindungen ausgebildet sein. Hierdurch wird während des Zusammenfügens der einzelnen Rumpfsektionen zu einer Rumpfzelle zugleich das komplette elektrische Leitungssystem aufgebaut.
Nach Maßgabe einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass bevorzugt im Bereich der Kopplungselemente Abzweigungselemente zum Anschluss der benötigten elektrischen und/oder optischen Komponenten an das Leitungssystem angeordnet sind. Bei den elektrischen Komponenten handelt es sich um elektrische Verbraucher oder um elektrische Quellen, wie zum Beispiel Beleuchtungseinrichtungen, Motoren, Klimatisierungseinrichtungen, Bordelektronik, Aktuatoren, Messsensoren, Generatoren, Batterien, Akkumulatoren oder dergleichen. Optische Komponenten sind zum Beispiel Lichtwellenleiter, optische Signalgeber oder optische Signalempfänger zur Informationsübertragung.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Baugruppen insbesondere mit einem faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildet sind, wobei die Leitungen in die Faserverstärkung integriert sind bzw. selbst einen Teil der Armierung des Verbundbauteils darstellen. Hierdurch ist ein ausfallsicheres Leitungssystem realisierbar, das zudem parallel mit dem Herstellungsprozess der Baugruppe herstellbar ist. Gegebenenfalls müssen ergänzende Sicherheitsvorkehrungen gegen Einschläge von Fremdkörpern (”Impact-Festigkeit”) vorgesehen werden. Dies kann beispielsweise durch mechanische Panzerungen in der Form von metallischen Einlagen erfolgen.
Nach Maßgabe einer weiteren vorteilhaften Fortbildung des Leitungssystems ist vorgesehen, dass die Baugruppen insbesondere mit vernieteten Blechen aus einer Aluminiumlegierung gebildet sind, wobei die Leitungen zumindest bereichsweise auf den Aluminiumlegierungsblechen angeordnet sind. Wenn insbesondere elektrische Leitungen direkt auf den in der Regel elektrisch leitfähigen Aluminiumlegierungsblechen angeordnet werden sollen, ist eine ausreichende Isolierung der Leitungsadern durch eine Ummantelung oder dergleichen erforderlich. Die Leitungen können zum Beispiel als diskrete Rundmantelleitungen, als Flachbandleitungen oder dergleichen ausgebildet sein. Bei einer Baugruppe, die mit einem elektrisch ausreichend isolierenden Verbundmaterial gebildet ist, können zumindest elektrische Leitungen unmittelbar auf den Innenseiten der Baugruppen zum Beispiel in der Form von Leiterbahnen erzeugt werden. Eine Isolierung kann dann zum Beispiel durch Aufbringen eines Decklacks oder dergleichen erfolgen. Bei Leitungen in der Form von optischen Lichtwellenleitern stellt sich im Hinblick auf das Baugruppenmaterial das Problem der elektrischen Isolierung im Allgemeinen nicht, jedoch kann zum Beispiel eine Kunststoffummantelung (”Isolierung”) der eigentlichen Lichtleitfaser bzw. des Lichtleiters als zusätzlicher mechanischer Schutz und/oder zur Vermeidung der Einkopplung von äußeren optischen Störstrahlungen in den Lichtleiter erforderlich sein.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass auf einer Innenseite der Aluminiumlegierungsbleche zumindest bereichsweise eine Tragschicht aufgebracht ist, wobei die Leitungen insbesondere auf und/oder in der Tragschicht verlaufen. Die bevorzugt elektrisch isolierend ausgebildete Tragschicht erlaubt zum Beispiel das problemlose Aufbringen von elektrischen Leitungen in der Form von Leiterbahnen auch auf Baugruppen aus einem elektrisch leitenden Material, wie zum Beispiel im Fall von Schalen, die mit Aluminiumlegierungsblechen in konventioneller Fertigungsweise gebildet sind. Damit lässt sich das erfindungsgemäße Leitungssystem im Rahmen der heutzutage üblichen Schalenfertigung mit Aluminiumblechen ohne größere Änderungen des Fertigungsprozesses einsetzen. Darüber hinaus werden die elektrischen Leiterbahnen bevorzugt vorab auf und/oder in der Tragschicht ausgebildet, die im Fall einer bevorzugt selbstklebenden Ausführung dann nur noch auf die Innenseite der Aluminiumbleche aufgeklebt zu werden braucht. Ferner können zusätzlich oder ausschließlich diskrete elektrische und/oder optische Leiter auf und/oder in die Tragschicht integriert werden, wobei die Tragschicht anschließend auf die Innenseite der Baugruppe aufgebracht wird. Bei Baugruppen, die mit kohlefaserverstärkten Verbundmaterialien gefertigt sind, ist es aufgrund der in der Regel auch nicht zu vernachlässigenden elektrischen Leitfähigkeit der Kohlefasern ebenfalls erforderlich, eine Tragschicht vorzusehen oder bei einer direkten Aufbringung von elektrischen Leitungen auf die Innenseite des Kohlefaserverbundbauteils eine zusätzliche Isolierung durch eine Ummantelung vorzusehen.
Zudem ermöglicht das erfindungsgemäße Leitungssystem mit den in die Baugruppen integrierten Leitungen eine optisch ästhetische, weil fast ”unsichtbare” Leitungsführung.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Leitungssystems sind in den weiteren Patentansprüchen dargelegt.
In der Zeichnung zeigt:
1 Einen Schnitt durch eine Baugruppe mit innerhalb der Struktur der Baugruppe verlaufenden Leitungen,
2 eine Seitenansicht einer Baugruppe mit auf einer Tragschicht aufgebrachten Leitungen,
3 eine Draufsicht auf ein Kopplungselement zwischen zwei Baugruppen, und
4 eine Draufsicht auf ein Abzweigungselement.
In der Zeichnung weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils die gleiche Bezugsziffer auf.
Die 1 zeigt einen Schnitt durch eine Baugruppe mit einem direkt in die Struktur integrierten Leitungssystem.
Die Baugruppe 1 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Seitenschale 2 zur Bildung einer nicht dargestellten Rumpfsektion (sog. ”Tonne”). Die Rumpfsektion kann beispielsweise mit einer weiteren Seitenschale, einer Oberschale, einer Unterschale sowie mindestens einem Fußbodengerüst zu einer kompletten Rumpfsektion vervollständigt werden. Aus mehreren, hintereinander gereihten und fest miteinander verbundenen Rumpfsektionen wird dann eine vollständige Rumpfzelle für ein Flugzeug gebildet.
Die Seitenschale 2 ist mit einem faserverstärkten Kunststoffmaterial 3, beispielsweise mit einem kohlefaserverstärkten Epoxydharz gebildet. Unmittelbar in das faserverstärkte Verbundmaterial 3 sind eine Vielzahl von elektrischen Leitungen eingelegt, von denen der besseren zeichnerischen Übersicht halber lediglich die elektrischen Leitungen 4 bis 6 mit einer Bezugsziffer versehen sind. Die elektrischen Leitungen 4 bis 6 können in die Harzmatrix des faserverstärkten Verbundmaterials 3 eingelegt sein. In diesem Fall werden die elektrischen Leitungen 4 bis 6 vor dem Imprägnierungsprozess des Verbundbauteils auf die Faserverstärkung aufgelegt. Weiterhin ist es möglich, die elektrischen Leitungen 4 bis 6 auf die bereits fertig gestellte, das heißt mit Harz imprägnierte Seitenschale 2 durch Aufkleben oder dergleichen aufzubringen. Alternativ können die elektrischen Leitungen 4 bis 6 auch unmittelbar in die Faserverstärkung des Verbundmaterials 3 ein- oder aufgelegt oder mit dieser verwoben oder auf anderweitige Art verbunden sein. In diesem Fall erfolgt die Imprägnierung der Faserverstärkung mit den darin angeordneten elektrischen Leitungen erst nach erfolgter Integration der Leitungen. Im Ergebnis stellen die elektrischen Leitungen 4 bis 6 erfindungsgemäß einen integralen Bestandteil der Seitenschale 2 dar.
Bei den elektrischen Leitungen 4 bis 6 kann es sich um konventionelle Leitungen, mit mindestens einem elektrischen Leiter und einer diesen umschließenden isolierenden Ummantelung handeln. Die Leiter können mit Aluminium oder Kupfer gebildet sein. Die elektrischen Leitungen 4 bis 6 können beispielsweise auch als eine so genannte Flachbandleitung mit einer Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden elektrischen Leitungen ausgebildet sein. Hiervon abweichend können zusätzlich oder ausschließlich auch optische Leiter in die Seitenschale 2 in entsprechender Weise zu den elektrischen Leitungen integriert werden. Die optischen Leiter können mindestens eine optisch wirksam Lichtleiter aufweisen, der gegebenenfalls mit einer Ummantelung aus Kunststoff versehen sein kann.
Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Leitungssystem in Baugruppen integrierbar, die mit glasfaserverstärkten Kunststoffmaterialien gebildet sind. In diesem Fall ist es möglich, die zur mechanischen Verstärkung eingesetzten Glasfasern, die optische Leitungen (”Lichtwellenleiter”) darstellen, gleichzeitig zur Informationsübertragung zu nutzen. Weiterhin kann das Leitungssystem zur integralen Verkabelung von Baugruppen dienen, die mit einem mehrschichtigen Lagenaufbau aus Aluminiumfolien und dazwischen angeordneten Lagen aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffmaterial (GLARE^®) gebildet sind. In diesem Fall dienen die Glasfasern zum einen zur Informationsübertragung und zum anderen zur mechanischen Verstärkung der Struktur. Darüber hinaus können mechanische Belastungen der Glasfasern, zum Beispiel in der Form von Zugkräften, unter Umständen direkt durch eine hierdurch verursachte Änderung ihrer optischen Eigenschaften gemessen und ausgewertet werden (”integrales Sensorsystem”, sog. ”Healthmonitoring”), so dass beispielsweise Ermüdungserscheinungen in der Struktur rechtzeitig erkannt werden können.
Das erfindungsgemäße Leitungssystem ermöglicht auf einfache Art und Weise die Herstellung einer kompletten Verdrahtung eines Flugzeugs. Zur Fertigstellung der vollständigen Verdrahtung ist es nur noch erforderlich, die bereits in die Baugruppen integrierten Leitungen nach dem Zusammenfügen der (Einzel-)Baugruppen zu verbinden. Eine in der Regel aufwändige Verkabelung des Flugzeugs in einer sich an die Rohbauphase anschließenden so genannten Ausstattungsphase kann ersatzlos entfallen. Darüber hinaus können Änderungen an der Verkabelung relativ leicht vorgenommen werden, da es aufgrund des geringen Gewichts der erfindungsgemäß ausgebildeten elektrischen Leitungen 4 bis 6 ohne weiteres möglich ist, eine größere Anzahl von zunächst unbenutzten Reserveleitungen in die Baugruppe zu integrieren. Zusätzlich erforderliche Leitungskapazitäten können durch die Aufschaltung dieser Reserveleitungen leicht erreicht werden.
Die 2 zeigt eine Baugruppe mit einer Vielzahl von auf die Struktur der Baugruppe aufgebrachten Leitungen.
Die Baugruppe 7 ist wiederum als eine Seitenschale 8 ausgebildet. Abweichend von der Ausführungsvariante nach Maßgabe der 1 ist die Seitenschale 8 jedoch nicht mit einem faserverstärkten Kunststoffmaterial, sondern mit einem Aluminiumlegierungsblech 9 gebildet.
Um eine ausreichende Isolation zu erreichen, ist eine elektrisch isolierende Tragschicht 10 zumindest bereichsweise auf eine Innenseite 11 des Aluminiumlegierungsblechs 9 aufgebracht. Die Tragschicht 10 kann beispielsweise selbstklebend ausgebildet sein, um das Aufbringen derselben auf die Innenseite 11 des Aluminiumlegierungsblechs 9 zu erleichtern. Alternativ kann die Tragschicht 10 auch aufgestrichen oder auf andere Art und Weise gebildet werden. Auf der Tragschicht 10 sind dann eine Vielzahl von elektrischen Leitungen, von denen lediglich die elektrischen Leitungen 12 bis 14 repräsentativ für die übrigen mit einer Bezugsziffer versehen sind, aufgebracht. Die elektrischen Leitungen 12 bis 14 können beispielsweise durch Aufstreichen, Aufdampfen, Aufdrucken oder dergleichen auf der Tragschicht 10 gebildet werden und stellen dann Leiterbahnen im engeren Sinne dar. Die elektrischen Leitungen 12 bis 14 können ferner direkt in die Tragschicht 10 integriert sein. In diesem Fall ist eine separate elektrische Isolierung der in die Tragschicht integrierten elektrisch leitfähigen Drähte nicht erforderlich. Weiterhin ist es möglich, die Tragschicht 10 mit einer durchgehenden elektrisch leitfähigen Beschichtung, beispielsweise einer dünnen Kupferschicht zu versehen. Diejenigen Bereiche der Tragschicht 10, die elektrisch leitfähig sein sollen, können dann in einem Ätzprozess, der mit dem Ätzprozess bei der konventionellen Leiterplattenfertigung vergleichbar ist, herausgebildet werden. Hierbei lassen sich nahezu beliebige geometrische Formen der elektrischen Leitungen 12 bis 14 erzeugen, die dann gleichfalls in der Form von Leiterbahnen vorliegen.
Anstatt oder zusätzlich zu den elektrischen Leitungen 12 bis 14 können auch optische Leitungen unmittelbar in die Tragschicht 10 eingelassen oder auf dieser aufgebracht werden. Auf einer Seitenschale 8, die mit einem elektrisch isolierenden faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildet ist, ist eine elektrisch isolierende Tragschicht in der Regel nicht erforderlich. Im Falle von kohlefaserverstärkten Kunststoffmaterialien kann jedoch die Leitfähigkeit der Kohlefaserverstärkung eine elektrisch isolierende Tragschicht notwendig machen.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Leitungssystems können entsprechend zur vollständigen, vorkonfektionierten Verkabelung von Tragflächen, Höhenleitwerken, Seitenleitwerken oder Landeklappen eines Flugzeugs eingesetzt werden.
Die 3 zeigt die Verbindung von zwei Baugruppen mittels eines Kopplungselements. Eine erste Baugruppe 15 ist mit einer zweiten Baugruppe 16 in konventioneller Weise durch eine Nietverbindung 17 unter Bildung einer Quernaht 18 verbunden. Bei den Baugruppen 15, 16 kann es sich beispielsweise um vollständige Rumpfsektionen handeln, die jeweils in konventioneller Nietbauweise mit Aluminiumblechen gebildet sind. Beidseitig zu der Quernaht 18 sind Kopplungselemente 19, 20 angeordnet. Mit dem Kopplungselement 19 sind die elektrischen Leitungen 21 und mit dem Kopplungselement 20 sind die elektrischen Leitungen 22 verbunden. Die Richtung des Informations- bzw. Energieflusses in den elektrischen Leitungen wird jeweils durch die schwarzen Pfeilspitzen angedeutet. Zur Komplettierung der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Baugruppe 15 und der zweiten Baugruppe 16 sind die Kopplungselemente 19, 20 durch einzelne, oberhalb der Baugruppen 15, 16 verlaufende elektrische Leitungen 23 oder durch ein geeignetes Flachbandkabel miteinander verbunden, wodurch neben der erforderlichen elektrischen Kontaktierung des in die Baugruppen integrierten Leitungssystems zugleich eine ausreichende mechanische Flexibilität des Leitungssystems gegen Biegebewegung zwischen den Baugruppen erreicht wird. Die elektrische Kontaktierung zwischen den elektrischen Leitungen 21, 22 sowie 23 innerhalb der Kopplungselemente 19, 20 erfolgt bevorzugt mittels schnell zu montierender elektrischer Klemmverbindungen. Für den Fall, dass die Leitungen 21, 22, 23 teilweise oder vollständig als optische Leiter ausgebildet sind, erfolgt eine optisch wirksame Verbindung mittels entsprechend ausgebildeter Kopplungselemente 19, 20.
Die 4 zeigt die Verbindung von zwei Baugruppen sowie den Anschluss von elektrischen Abnehmern (Verbrauchern) oder Quellen mittels eines Kopplungselements und eines Abzweigungselements.
Eine erste Baugruppe 24 ist mit einer zweiten Baugruppe 25 durch eine Nietverbindung 26 unter Bildung einer Quernaht 27 verbunden.
Die elektrische Verbindung zwischen den Leitungen 28 sowie 29 erfolgt durch die diskreten, oberhalb der Baugruppen 24, 25 verlaufenden elektrischen Leitungen 30, die zwischen die Kopplungselemente 31, 32 geschaltet sind. Die elektrischen Leitungen 30 können auch als ein Flachbandkabel, eine Folienleitung oder dergleichen ausgebildet sein. Abweichend von der gezeigten Ausführungsform können die Kopplungselemente 31, 32 auch ohne die Zwischenschaltung der elektrischen Leitungen 30 direkt durch Zusammenstecken bzw. Zusammenklemmen verbunden werden. Im Fall von optischen Leitungen sind die Leitungen 30, beispielsweise in der Form von parallel zu einander angeordneten, flexiblen optischen Leitern, zur Übertragung der optischen Signale ausgebildet. In diesem Fall wird jedoch bevorzugt eine direkte optische Steckverbindung zwischen den Kopplungselementen 31, 32 eingesetzt, um die Übertragungsverluste gering zu halten und die Übertragungssicherheit zu erhöhen.
Hinter dem Kopplungselement 32 ist ein Abzweigungselement 33 angeordnet, wodurch der elektrische Zustand der Leitungen 29 gleichzeitig auf die elektrischen und/oder optischen Leitungen 34 geführt wird. Im Ergebnis besteht zwischen den elektrischen Leitungen 29 und 34 eine so genannte ”1 zu 1-Verschaltung”. Innerhalb des Abzweigungselements 33 können auch andere Verschaltungen erfolgen. An die Leitungen 34 können zum Beispiel elektrische Abnehmer bzw. Verbraucher aller Art oder Quellen wie zum Beispiel Generatoren oder elektrische Sekundär- oder Primärelemente angeschlossen werden. Das Kopplungselement 32 sowie das Abzweigungselement 33 sind bevorzugt in einem Bauteil integriert, können aber in einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform auch als separate Bauteile ausgebildet sein. Darüber hinaus können das Kopplungselement 32 und das Abzweigungselement 33 in einem Bauteil zusammengefasst sein, an das im Bedarfsfall die (Abzweigungs-)leitungen 34 anschließbar sind. Wenn darüber hinaus das Kopplungselement 31 direkt mit dem so zusammengefassten Kopplungselement 32 und dem Abzweigungselement 33 elektrisch bzw. optisch koppelbar ist, sind darüber hinaus auch die separaten elektrischen bzw. optischen Leitungen 30 entbehrlich.
Für den Fall, dass anstatt der elektrischen Leitungen 28 bis 30 sowie 34 zumindest teilweise optische Leiter zur Anwendung kommen, müssen die Kopplungselemente 31, 32 sowie das Abzweigungselement 33 als optische Kopplungselemente mit einer ausreichenden optischen ”Leitfähigkeit” ausgebildet sein, um die Übertragungsverluste gering zu halten und eine ausreichende Übertragungssicherheit zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß werden die Leitungen 4–6, 12–14, 21–23, 28–30, 34 unmittelbar in die Baugruppen 1, 7, 15, 16, 24, 25 integriert, bevor diese zu größeren Strukturen zusammengefügt werden. Im Fall von Baugruppen aus Aluminiumblechen bzw. aus Blechen aus Aluminiumlegierungen wird zumindest bereichsweise eine Tragschicht auf eine Innenseite der Baugruppe aufgebracht bzw. auf dieser ausgebildet, auf und/oder in der die Leitungen verlaufen. Bei Baugruppen aus faserverstärkten Kunststoffmaterialien ist eine besonders elegante Integration der Leitungen in die Faserverstärkung und/oder in die umgebende Harzmatrix möglich. Im Falle einer Glasfaserverstärkung können als optische Leitungen ausgebildete Leitungen sogar unmittelbar als ein Teil der Faserarmierung ausgebildet sein. Zwischen den Baugruppen erfolgt eine Verbindung der Leitungen durch optische und/oder elektrische Kopplungselemente. Elektrische und/oder optische Abnehmer bzw. Verbraucher oder elektrische und/oder optische Quellen werden durch Abzweigungselemente an das Leitungssystem angebunden.
Bezugszeichenliste

1: Baugruppe
2: Seitenschale
3: faserverstärktes Kunststoffmaterial
4: elektrische Leitung
5: elektrische Leitung
6: elektrische Leitung
7: Baugruppe
8: Seitenschale
9: Aluminiumblech
10: Tragschicht
11: Innenseite (Aluminiumblech)
12: elektrische Leitung
13: elektrische Leitung
14: elektrische Leitung
15: erste Baugruppe
16: zweite Baugruppe
17: Nietverbindung
18: Quernaht
19: Kopplungselement
20: Kopplungselement
21: elektrische Leitungen
22: elektrische Leitungen
23: elektrische Leitungen
24: erste Baugruppe
25: zweite Baugruppe
26: Nietverbindung
27: Quernaht
28: elektrische Leitungen
29: elektrische Leitungen
30: elektrische Leitungen
31: Kopplungselement
32: Kopplungselement
33: Abzweigungselement
34: elektrische Leitungen

Claims

Leitungssystem für ein Luftfahrzeug mit mehreren Rumpfsektionen und mit mehreren Flügelschalen, jeweils aus einer Vielzahl von schalenförmigen Baugruppen (1, 7, 15, 16, 24, 25), das eine Vielzahl von Leitungen (4–6, 12–14, 21–23, 28–30, 34) zur Energie- und/oder Informationsübertragung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (4–6, 12–14, 21–23, 28–30, 34) auf und/oder in einer Tragschicht (10) integriert sind, wobei die Tragschicht auf der Innenseite (11) der schalenförmigen Baugruppen (1, 7, 15, 16, 24, 25) angeordnet ist und die Leitungen (4–6, 12–14, 21–23, 28–30, 34) auf einer ersten schalenförmigen Baugruppe (1, 7, 15, 16, 24, 25) über mindestens ein Kopplungselement (19, 20, 31, 32) mit den jeweiligen Leitungen (4–6, 12–14, 21–23, 28–30, 34) auf einer zweiten schalenförmigen Baugruppe (1, 7, 15, 16, 24, 25) verbunden sind.
Leitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (4–6, 12–14, 21–23, 28–30, 34) elektrische Leitungen umfassen, die auf die Tragschicht (10) durch Aufdrucken, Aufstreichen, Aufsprühen, Aufdampfen eines elektrisch leitfähigen Mittels erzeugt werden.
Leitungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschicht (10) elektrisch isolierend ausgebildet ist.
Leitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (4–6, 12–14, 21–23, 28–30, 34) optische Leiter, insbesondere Lichtwellenleiter, umfassen.
Leitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise im Bereich des mindestens einen Kopplungselementes (19, 20, 31, 32) mindestens ein Abzweigungselement (33) zum Anschluss von elektrischen und/oder optischen Komponenten angeordnet ist.
Leitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schalenförmigen Baugruppen (1, 7, 15, 16, 24, 25) insbesondere mit einem faserverstärkten Kunststoffmaterial (3) gebildet sind, wobei die Leitungen (4–6, 12–14, 21–23, 28–30, 34) insbesondere im Bereich der Faserverstärkung angeordnet sind.
Leitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppen (1, 7, 15, 16, 24, 25) insbesondere mit Aluminiumlegierungsblechen (9) gebildet sind, wobei die Leitungen (4–6, 12–14, 21–23, 28–30, 34) zumindest bereichsweise auf den Aluminiumlegierungsblechen (9) angeordnet sind.