DE102007003275A1

DE102007003275A1 - Schalenelement als Teil eines Flugzeugrumpfes

Info

Publication number: DE102007003275A1
Application number: DE102007003275A
Authority: DE
Inventors: Ralf Herrmann; Wolf-Dietrich Dolzinski; Hans-Peter Wentzel; Michael Kolax
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2027-01-24
Also published as: CN101631665B; DE102007003275B4; EP2117814A1; US20100025532A1; WO2008090176A1; CN101631665A; RU2009124192A; EP2117814B1; CA2671920A1; JP2010516539A; BRPI0806718A2; RU2466905C2

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Schalenelement (4) als Teil eines Flugzeugrumpfes, wobei das Schalenelement (4) als gekrümmtes Flächenelement ausgebildet und zumindest teilweise in CFK-Bauweise hergestellt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schalenelement, das zum Aufbau eines Flugzeugrumpfes verwendet wird und teilweise oder vollständig in CFK-Bauweise hergestellt ist.
Der Anmelderin ist bekannt, einen Flugzeugrumpf durch das Zusammenfügen von einer Mehrzahl von kurzen Rumpftonnen herzustellen. Der Flugzeugrumpf wird dabei über den Umfang integriert. In einer weiteren alternativen Bauweise wird der Flugzeugrumpf aus Rumpfschalen aufgebaut. Diese haben den Vorteil gegenüber Rumpftonnen, dass sie leichter zu fertigen sind und des Weiteren bei der Rumpfgestaltung eine größere Flexibilität erlauben.
Solche Rumpfschalen oder Rumpftonnen werden für große zivile Verkehrs- und Transportflugzeuge normalerweise aus Metall bzw. einer Metalllegierung hergestellt. Diese Metall-Rumpfschalen bzw. Metall-Rumpftonnen haben jedoch verschiedene Nachteile. Insbesondere sind die Rumpfschalen bzw. Rumpftonnen in ihrer Erstreckung limitiert, beispielsweise durch begrenzte Halbzeuge wie Bleche, begrenzte Umformwerkzeuge oder die Größe chemischer Bäder bei der Verarbeitung. Bei Rumpfschalen aus Metall müssen daher relativ viele kleinere Metallschalen zu größeren Abschnitten und letztlich zum Rumpf zusammengesetzt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Rumpfschalen bzw. Rumpftonnen aus Metall ein erhebliches Gewicht aufweisen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schalenelement für einen Flugzeugrumpf bereitzustellen, das eine einfache und kostengünstige Herstellung eines Flugzeugrumpfes erlaubt und eine zusätzliche Gewichtseinsparung zulässt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Schalenelement mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 beziehungsweise durch einen Flugzeugrumpf mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12 und ein Flugzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 14 gelöst.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft das Bereitstellen eines Schalenelements für einen Flugzeugrumpf, das als gekrümmtes Flächenelement ausgebildet und teilweise oder vollständig in CFK-Bauweise hergestellt ist. Dies hat den Vorteil, dass das Schalenelement mit beliebigen Abmessungen einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Dies ist besonders von Vorteil gegenüber Schalenelementen aus Metall, die, wie bereits mit Bezug auf den Stand der Technik beschrieben wurde, in ihren Abmessungen limitiert sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die CFK-Bauweise Gewicht eingespart werden kann gegenüber einem Schalenelement aus Metall.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist zumindest die Außenhaut des Schalenelements in einer CFK-Bauweise ausgebildet. Die Außenhaut kann dabei beispielsweise als Laminat ausgebildet sein oder dieses aufweisen. Das Laminat weist vorzugsweise eine oder mehrere Lagen aus einem CFK-Werkstoff auf und kann zusätzlich beispielsweise mit wenigstens einer Lage aus einem GFK- und/oder AFK-Werkstoff versehen werden. Die CFK-Bauweise der Außenhaut hat den Vorteil, dass dadurch erheblich Gewicht eingespart werden kann gegenüber einer vergleichbaren Außenhaut aus Metall, wie sie im Stand der Technik verwendet wird.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Schalenelement eine Länge in einem Bereich von wenigstens 10 m bis 60 m auf bzw. ist in seiner Länge derart angepasst, dass es sich bei einem Flugzeug beispielsweise im Wesentlichen von hinter dem Cockpit ausgehend bis zum hinteren Druckschott erstreckt.
Dies hat den Vorteil gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Rumpftonnen und Rumpfschalen, dass eine Vielzahl von diesen bisherigen Rumpftonnen und Rumpfschalen die zur Bildung eines Flugzeugrumpfs notwendig sind durch das erfindungsgemäße Schalenelemente zusammengefasst werden können. Dadurch können erhebliche Kosten eingespart werden, da das Verbinden der Vielzahl von Einzelelementen wegfällt. Des Weiteren können Kräfte besser von dem erfindungsgemäßen Schalenelement aufgenommen werden, da nur wenige Schalenelemente zur Bildung eines Rumpfs in Längsrichtung aneinander befestigt werden müssen, im Gegensatz beispielsweise zu den bekannten Rumpftonnen mit ihren Quernähten. Ein Flugzeugrumpf kann beispielsweise aus zwei, drei, vier oder fünf Schalenelementen gebildet werden, die über den Umfang integriert werden und dabei in Längsrichtung aneinander befestigt werden.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Schalenelement zumindest teilweise oder vollständig eine CFK-Monolithbauweise, eine CFK-Hybridbauweise und/oder eine CFK-Sandwichbauweise auf. Bei der Sandwichbauweise wird dabei beispielsweise zwischen zwei CFK-Häuten ein Kern angeordnet. Die Sandwichbauweise hat den Vorteil, dass das Schalenelement eine höhere Steifigkeit aufweist als bei der klassisch monolithischen Bauweise.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann bei der Sandwichbauweise als ein Kern beispielsweise eine Wabenstruktur und/oder eine andere geeignete Verstärkungsstruktur vorgesehen werden, die sich beispielsweise aus Platten und/oder Profilen zusammensetzt, die geeignete Stützstrukturen bzw. Verstrebungen bilden können. Dies hat den Vorteil, dass ein Schalenelement mit einer großen Stabilität gebildet werden kann. Als Kernwerkstoff können dabei faserverstärkte Kunst stoffe, wie beispielsweise CFK, GFK oder AFK eingesetzt werden, sowie Kunststoffschäume, Wachspapier, wie beispielsweise Nomexpapier, und/oder geeignete Metalllegierung, wie beispielsweise Aluminium-, Stahl- und/oder Titan-Legierungen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Aufbau des Schalenelements in Längs- und/oder Breitenrichtung variiert werden, beispielsweise hinsichtlich seiner Festigkeit, Steifigkeit, seiner Dicke, seiner Faserorientierung bei faserverstärkten Materialien wie CFK, AFK oder GFK und/oder seines Materials bzw. Materialien. Der Aufbau des Schalenelements wird dabei beispielsweise hinsichtlich unterschiedlicher Dicken usw. vorzugsweise auf der Seite des Schalenelements variiert, die zur Kabine ausgerichtet ist. Ein solches Schalenelement hat den Vorteil, dass es an unterschiedlichste Belastungen angepasst werden kann, die in verschiedenen Bereichen des Schalenelements auftreten können. So kann beispielsweise das Schalenelement in Bereichen in denen besonders große Belastungen auftreten, beispielsweise im Bereich wo die Flügel am Rumpf angreifen, verstärkt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Schalenelemente im Gegensatz zu Rumpftonnen leicht zugänglich sind, wenn beispielsweise einzelne Bereiche in ihrer Dicke verstärkt werden sollen, da das Schalenelement mit seiner Außenseite in einer Form liegt währen die Innenseite, die dem Flugzeuginneren zugewandt ist, frei liegt und so individuell bearbeitet werden kann. Würden statt der Schalenelemente Rumpftonnen aus CFK-Werkstoff hergestellt, so müssten diese mit einem Kern versehen werden, auf dem der CFK-Werkstoff aufgebracht wird. Eine Variation beispielsweise der Materialdicke müsste daher vorab in dem Kern entsprechend eingearbeitet werden, um zu verhindern, dass die Rumpftonnen später auf ihrer Außenseite eine ungleichmäßige Struktur aufweisen. Das ist jedoch mit einem erheblichen Aufwand und zusätzlichen Kosten verbunden.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Schalenelement entweder direkt mit Aussparungen beispielswei se für Fenster oder Türen versehen werden oder diese Aussparungen können später aus dem Schalenelement, beispielsweise mittels Laser herausgeschnitten werden. Das spätere Herausschneiden der Aussparungen aus dem Schalenelement hat den Vorteil, dass es besonders kostengünstig in der Herstellung ist.
Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen einen Flugzeugrumpf der aus den Schalenelementen gemäß der Erfindung aufgebaut ist, sowie ein Flugzeug mit einem solchen Flugzeugrumpf.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
Von den Figuren zeigen:
1 eine perspektivische, schematische Ansicht einer Schalenbauweise, bei der Schalen aus Metall verwendet werden; und
2 eine perspektivische schematische Ansicht eines Flugzeugs mit einem Rumpf aus Schalenelementen gemäß der Erfindung.
In 1 ist schematisch eine Rumpfkonstruktion in Monocoque-Bauweise gezeigt, bei der an einem Gerüst aus Spanten 2 Metallbeplankungen 3 befestigt werden. Dabei müssen relativ viele kleinere Metallschalen an dem Spantengerüst befestigt werden und mehrere solcher Rumpftonnen 1 später zu einem Rumpf zusammengesetzt werden, wobei die Rumpftonnen 1 über Querstöße aneinander befestigt werden.
Im Gegensatz dazu wird der erfindungsgemäße Flugzeugrumpf aus wenigstens zwei langen Schalenelementen 4 gebildet, wie in
2 stark vereinfacht dargestellt ist, wobei die Lage der Schalenelemente 4 zum Aufspannen des Rumpfs ebenfalls nur schematisch angedeutet ist. Die Anzahl und Lage der Schalenelemente 4 kann beispielsweise nach Funktion, Flugzeugtyp usw. beliebig variiert werden und ist nicht an die stark vereinfachte Darstellung in 2 gebunden.
Die Schalenelemente 4 sind in CFK-Bauweise hergestellt und können in Längsrichtung beispielsweise konventionell mittels Nieten (nicht dargestellt) miteinander verbunden werden, um lediglich eine von vielen Befestigungsmöglichkeiten zu nennen. Die CFK-Bauweise hat den Vorteil gegenüber Schalenelementen aus Metall, dass die Schalenelemente 4 grundsätzlich in beliebigen Abmessungen bzw. Größen hergestellt werden können, da CFK-Werkstoffe quasi als endloses Halbzeug bezogen und verwendet werden können.
Allgemein bekannt sind eine Vielzahl von Fertigungsverfahren zur Herstellung von CFK-Verbundteilen. Im Nachfolgenden sollen daher nur einige Beispiele für Verfahren genannten werden. Beim Autoklav-Verfahren erfolgt der Aushärtungsprozess der durch Harz imprägnierten Matten (beispielsweise Prepregs) im Autoklaven Standardprepregs haben einen Harzanteil von ca. 40%. Bei der Verwendung von Waben werden sogenannte Klebeprepregs (erhöhter Harzanteil) als direkte Verbindung zu der Wabe verwendet, um die Benetzung der Wabe ohne Ausmagerung des Laminats sicherzustellen. Ein weiteres Verfahren ist das Resin Transfer Molding (RTM). Dieses ist ein Harzinjektionsverfahren. Weiter bekannt ist das sogenannte Single-Line-Injection(SLI)-Verfahren. Bei dem SLI-Verfahren werden im Gegensatz zu dem klassischen, mit zwei Formhälften arbeitenden RTM-Verfahren die Kräfte zum Verdichten des Fasermaterials nicht mechanisch durch ein massives Werkzeug sondern über eine vergleichsweise flexible Formhälfte durch Autoklavdruck aufgebracht. Des Weiteren bekannt ist auch das sogenannte Laminierungsverfahren, bei dem eine Form bereitgestellt wird, die die spätere Bauteiloberfläche bildet und bei dem abwech selnd dünne Harzschichten auf Fasermatten aufgetragen werden. Ein solches Verfahren eignet sich insbesondere zum Herstellen der erfindungsgemäßen Schalenelemente. Des Weiteren ist das sog. Faserspritzverfahren bekannt, bei dem eine sogenannte Faserspritzpistole eingesetzt wird. Bei diesem Verfahren werden Harz, Härter, Beschleuniger und Langfasern gemischt und auf eine Form aufgetragen. Auch dieses Verfahren kann bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Schalenelemente eingesetzt werden. Allgemein sind auch Kalt- oder Warmpressen bekannt. Dabei werden Prepregs oder faserverstärkte Harzpressmassen entweder kalt oder bei erhöhter Temperatur zu Bauteilen verpresst.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Schalenelements 4 ist nicht auf ein bestimmtes Verfahren oder auf eine bestimmte Bauweise beschränkt. So kann das Schalenelement 4 neben einer monolithischen Bauweise auch eine CFK-Metall Hybridkonstruktion aufweisen. Dabei kann die Rumpfhaut aus einem CFK-Werkstoff bestehen und Stringer und/oder Spanten aus Metall bzw. einer Metalllegierung. Sind die Stringer bzw. Spanten dabei aus einem Metall bzw. einer Metalllegierung die zu einer galvanischen Korrosion bei Kontakt mit CFK und einem Elektrolyten führen, so müssen zur Verhinderung von Korrosion entsprechende Schutzmaßnahmen getroffen werden, wie beispielsweise das Verwenden von Glasfasermatten oder Tedlarfolie zwischen CFK- und Metallbauteilen und das Verwenden von geeigneten Befestigungsmitteln, die beispielsweise aus einem nicht leitenden Material hergestellt sind oder mit GFK umkapselt sind oder deren Schaft mit einer Hülse aus einem nichtleitenden Material versehen ist.
Wahlweise kann das Schalenelement 4 auch eine Sandwichbauweise aufweisen, bei der beispielsweise zwischen zwei CFK-Häuten (nicht dargestellt) bzw. zwischen zwei CFK-Laminaten wenigstens ein Kern eingelegt ist. Der Kern (nicht dargestellt) kann dabei beispielsweise eine Wabenstruktur aufweisen oder eine geschäumte Struktur oder beispielsweise aus Platten und/oder Profilen zusammensetzt sein. Das Kernmaterial kann dabei aus wenigstens einem faserverstärkten Kunststoff, wie beispielsweise CFK, GFK und/oder AFK, einem Kunststoffschaum, Wachspapier, wie beispielsweise Nomexpapier, und/oder einer Metalllegierung, wie beispielsweise einer Aluminium, Stahl und/oder Titan-Legierung bestehen.
Der Aufbau des Schalenelements 4 kann des Weiteren in Längs- und/oder Breitenrichtung variiert werden. Dies hat den Vorteil, das Bereiche bzw. Regionen des Schalenelements 4 individuell an dort angreifende Belastungen angepasst werden können. Normalerweise sind nicht alle Bereiche eines Flugzeugrumpfs den gleichen bzw. gleich großen Belastungen ausgesetzt, so ist beispielsweise der Bereich des Rumpfs 5 an dem die Flügel 6 angreifen und der hintere Bereich des Rumpfs 5 stärker belastet als andere Bereiche des Flugzeugrumpfs. Um das Schalenelement 4 entsprechend anzupassen kann das Schalenelement 4 beispielsweise mit Bereichen unterschiedlicher Dicke ausgebildet werden, je nach Größer bzw. Art der Belastung bzw. der angreifenden Kräfte. Des Weiteren kann bei der Verwendung von faserverstärkten Werkstoffen deren Faserorientierung in verschiedenen Bereichen des Schalenelements 4 Variiert werden, beispielsweise abhängig von den dort Auftretenden Kräften und Belastungen. Des Weiteren ist auch denkbar, das Material zu variieren, so dass in Bereichen des Schalenelements 4 unterschiedliche Materialien verwendet werden können bzw. miteinander kombiniert werden können. Beispielsweise ist es denkbar in Bereichen, die besonders starken Belastungen ausgesetzt sind, besonders stabile bzw. belastbare Materialien einzusetzen während in anderen Bereichen, die weniger stark belastet sind, auch andere weniger belastbare Materialien eingesetzt werden können. Dadurch kann des Weiteren die Festigkeit bzw. Steifigkeit einzelner Bereiche des Schalenelements 4 geeignet angepasst werden.
Die Variation im Aufbau des Schalenelements 4 kann nicht nur unter dem Gesichtspunkt von auftretenden Kräften und Belas tungen ausgeführt werden sondern abhängig von einer Vielzahl von Faktoren, darunter Gewichtseinsparung und Wirtschaftlichkeitsfaktoren. Ein Vorteil ist dabei, dass das Schalenelement 4 mit seiner Außenseite in einer Form bzw. Halterung (nicht dargestellt) aufgenommen werden kann, während die Innenseite freiliegt und so gut zugänglich ist. Auf diese Weise kann beispielsweise faserverstärktes Material in unterschiedlichen Faserrichtungen und Dicken auf dem Schalenelement 4 sehr einfach aufgebracht werden, ohne dass beispielsweise Dickenänderungen vorab in einen Kern eingearbeitet werden müssen, der später mit dem faserverstärkten Material umwickelt wird. Des Weiteren können auch verschiedene Kerne bei einer Sandwichbauweise eingesetzt werden, die sich in Material und/oder Bauweise unterscheiden. Solche Kerne können an dem Schalenelement 4 leicht eingesetzt werden, da das Schalenelement 4 von seiner Innenseite her voll zugänglich ist, im Gegensatz zu den beschriebenen Ringelementen mit Kern.
Die erfindungsgemäße Technologie sehr langer faserverstärkter (FWV)-Rumpfschalen 4 kann gegenüber der heutigen Metalltechnik die Anzahl benötigter Schalen mit entsprechenden Fügungen um ca. 80% reduzieren. Die langen Schalenelemente 4 haben dabei den Vorteil, dass ihre Verbindung über Längsnähte 7 einen besseren Lasttransfer erlaubt als Quernähte, wie sie bei dem Verbinden von Rumpftonnen auftreten. Grundsätzlich kann durch die große Länge der erfindungsgemäßen Schalenelemente 4 allein schon ein besserer Lasttransfer erzielt werden, da sehr viel weniger Nähte und Übergänge vorhanden sind, im Gegensatz zu einer Vielzahl von Rumpftonnen, die miteinander verbunden werden müssen, um den Rumpf zu bilden und dadurch eine Vielzahl von Quernähten aufweisen und eine Vielzahl von Übergängen bilden.
Die erfindungsgemäßen Schalenelemente 4 können dabei mit beliebigen Abmessungen hergestellt werden. So kann das Schalenelement 4 jede Länge, Breite und Dicke aufweisen. Insbesondere kann das Schalenelement 4 beispielsweise eine Länge von 10 m bis 15 m bzw. von 10 m bis 20 m, von 20 m bis 25 m, bzw. von 20 m bis 30 m, von 30 m bis 35 m bzw. von 30 m bis 40 m, von 40 m bis 45 m bzw. von 40 m bis 50 m, von 50 m bis 55 m bzw. von 50 m bis 60 m und größer aufweisen. Davon umfasst sind auch alle Zwischenwerte der jeweiligen Bereiche. Grundsätzlich kann das Schalenelement 4 auch kleiner als 10 m in der Länge sein.
Die konkrete Länge der Schalenelemente 4 ist abhängig vom betrachteten Flugzeug und wird individuell definiert. Das gilt auch für die Breite und Dicke der Schalenelemente 4. Das erfindungsgemäße Schalenelement 4 kann sich beispielsweise von hinter dem Cockpit 8 ausgehend bis zum hinteren Druckschott 9 erstrecken und ein Rumpf kann beispielsweise im Umfang aus zwei, drei, vier, fünf oder mehr Schalenelementen 4 aufgespannt werden.
Gemäß dem Stand der Technik, wie er beispielsweise in 1 dargestellt ist, bestehen je nach Flugzeug vier oder fünf oder mehr Querstöße bzw. Quernähte zwischen den zunächst aus kleineren Schalen zusammengesetzten, rohrförmigen Rumpfabschnitten. Die Erfindung kann demgegenüber die Querstöße im typischen Rumpfbereich auf null oder eins bei extrem langen Flugzeugen reduzieren. Die Nase und das Heck können dabei als separate Teile verbleiben und mit dem Rumpf verbunden werden.
Durch die Erfindung kann ein Flugzeugrumpf in Faserverbund- oder in Hybridkonstruktion in Integralbauweise bereitgestellt werden, bei welchem die Anzahl bisher benötigter Schalenelemente dadurch minimiert wird, dass sich deren Erstreckung und Funktion in wenigen, jedoch sehr langen und nunmehr einteiligen Rumpfschalen 4 zusammenfassen und damit die Anzahl an notwendigen Querstößen reduzieren lässt.
Durch die CFK-Bauweise und die Reduzierung an Fügungen kann erheblich Gewicht eingespart werden und die Herstellungskosten gesenkt werden. Die Integration ist dabei eines der Instrumente, um Kosten der CFK-Bauweise in den wirtschaftlichen Bereich zu steuern. Die Erfindung erleichtert dabei das Erreichen wirtschaftlicher Ziele mit reinen CFK-Konstruktionen und hybriden Konstruktionen, bei denen beispielsweise die Rumpfbeplankung aus einem CFK-Werkstoff aufgebaut ist und Spanten und/oder Stringer aus Metall bzw. einer Metalllegierung hergestellt sind.
Die Erfindung stellt dabei ein einziges Bauteil bereit, hier das Schalenelement 4, wo zuvor viele Bauteile verwendet werden mussten. Dadurch entfallen auch die bisher hierzu notwendigen Fügungen. Dies entlastet beträchtlich die Fertigungsprozesse und vereinfacht die Logistik und Prozesssteuerung. Der Park an Fertigungsmittel und Vorrichtungen kann reduziert und vereinfacht werden. Des Weiteren können Vereinfachungen in der Montage und der Ausrüstung durch die drastische Reduzierung der Anzahl der Bauteile erzielt werden. Im Detail bedingt die Größe der Bauteile auch Vorgehensveränderungen, die jedoch keinesfalls kompensierend wirken. Gegenüber einer Bauweise beispielsweise von CFK-Rumpftonnen können deutliche Risikominimierungen in der Fertigung erzielt werden und eine höhere Flexibilität bei Änderungen der Konstruktion und/oder der Werkstoffe.
Des Weiteren können durch die erfindungsgemäße Rumpfstruktur bzw. das erfindungsgemäße Schalenelement 4 Gewichtseinsparungen, Kosteneinsparungen und Beschleunigungen der Durchlaufzeiten gegenüber der bisherigen Schalenaufteilung erzielt werden.
Gegenüber der Herstellung von CFK-Rumpftonnen besteht neben dem Vorteil geringerer Herstellrisiken der Vorteil, dass geringere Aufwendungen bei Fertigungsmitteln und Anlagen notwendig sind und außerdem günstigere Lernkurven der Reifmachung erzielt werden können. Technische Weiterentwicklungen, lokale Konstruktionsänderungen, Lerneffekte, Werkstoffalternativen sind des Weiteren deutlich einfacher zu implementieren, da beispielsweise kein Kern vorgesehen werden muss, auf den der CFK-Werkstoff aufgebracht wird, um eine Rumpftonne zu bilden. Solche Rumpftonnen werden beispielsweise im Wickelverfahren hergestellt werden, bei denen Verstärkungsfasern über einen sich drehenden Kern gewickelt werden, der nachteilig je nach Geometrie im Bauteil verbleibt oder aus diesem wieder entfernt wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.

1: Rumpftonne
2: Spant
3: Beplankung
4: Schalenelement
5: Rumpf
6: Flügel
7: Längsnaht
8: Cockpit
9: hinteres Druckschott

Claims

Schalenelement (4) als Teil eines Flugzeugrumpfes, wobei das Schalenelement (4) als gekrümmtes Flächenelement ausgebildet und zumindest teilweise oder vollständig in CFK-Bauweise hergestellt ist.
Schalenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Außenhaut des Schalenelements (4) vollständig in CFK-Bauweise hergestellt ist.
Schalenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalenelement (4) eine Länge in einem Bereich von wenigstens 10 m bis 60 m aufweist.
Schalenelement nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalenelement (4) in seiner Länge derart angepasst ist, dass es sich bei einem Flugzeug von hinter dem Cockpit (8) ausgehend bis zum hinteren Druckschott (9) oder zumindest in einem Bereich dazwischen erstreckt.
Schalenelement nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalenelement (4) zumindest teilweise eine CFK-Monolithbauweise und/oder CFK-Hybridbauweise aufweist.
Schalenelement nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalenelement (4) zumindest teilweise eine CFK-Sandwichbauweise aufweist.
Schalenelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der CFK-Sandwichbauweise zwischen zwei CFK-Häuten ein Kern angeordnet ist.
Schalenelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern eine Wabenstruktur oder eine andere geeignete Verstärkungsstruktur aufweist, die sich aus Platten und/oder Profilen zusammensetzt.
Schalenelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern einen faserverstärkten Kunststoff, wie beispielsweise CFK, GFK oder AFK, einen Kunststoffschaum, Wachspapier, wie beispielsweise Nomexpapier, und/oder eine Metalllegierung, wie beispielsweise eine Aluminium, Stahl und/oder Titan-Legierung, aufweist.
Schalenelement nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Dicke, die Faserorientierung, die Festigkeit, die Steifigkeit und/oder das Material des Schalenelements (4) über die Breite und/oder Länge des Schalenelements (4) variierbar ist, beispielsweise auf der Seite des Schalenelements (4) die zur Kabine ausgerichtet ist.
Schalenelement nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Aussparungen, beispielsweise für Fenster oder Türen, in dem Schalenelement (4) vorgesehen sind, beispielsweise ausgeformt oder mittels Laser herausschneidbar sind.
Flugzeugrumpf, der in seinem Umfang wenigstens teilweise aus Schalenelementen (4) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 gebildet ist.
Flugzeugrumpf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Flugzeugrumpfes aus beispielsweise zwei, drei, vier oder fünf Schalenelementen (4) gebildet ist.
Flugzeug mit einem Flugzeugrumpf gemäß wenigstens einem der Ansprüche 12 oder 13.