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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Flugzeugrumpfelement, mit einer Außenschale
und einer Innenschale die in einem Abstand zu der Außenschale angeordnet
ist, wobei ein Zwischenraum zwischen der Außenschale und
der Innenschale mit einer Luftquelle verbindbar ist.
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Gegenwärtig
eingesetzte Passagierflugzeuge umfassen üblicherweise einen
Flugzeugrumpf mit einer tragenden Flugzeugstruktur, an deren Außenseite
eine Flugzeugaußenhaut befestigt ist. Im Bereich der Passagierkabine
sind entsprechende Verkleidungselemente, wie z. B. Seitenpaneele,
Deckenpaneele, Türpaneele etc. in einem Abstand zu der
Flugzeugaußenhaut an einer Innenseite der Flugzeugstruktur
angebracht. Die Kabinenverkleidungselemente können beispielsweise
aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffsandwichmaterial
bestehen. Ein zwischen der Flugzeugaußenhaut und den Kabinenverkleidungselementen
vorhandener Zwischenraum dient der Aufnahme von Isolierelementen,
die dazu dienen, die Passagierkabine insbesondere im Flugbetrieb
des Flugzeugs gegen die tiefen Umgebungstemperaturen sowie gegen
beispielsweise durch die Flugzeugtriebwerke verursachte Geräuschemissionen
zu isolieren. Die Isolierelemente bestehen üblicherweise
aus von einer Kunststofffolie umhüllter Glaswolle.
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Die
bekannten Isolierelemente ermöglichen die Realisierung
der geforderten Wärmedämmungs- und Schallisolationseigenschaften.
Ein Flugzeugrumpfaufbau mit einer Flugzeugaußenhaut, in
einem Abstand zu der Flugzeugaußenhaut angeordneten Kabinenverkleidungselementen
und einer zwischen diesen Komponenten angeordneten Isolationsschicht
hat jedoch den Nachteil, dass die Isolationsschicht einen relativ
hohen Platzbedarf hat und überdies das Gewicht des Flugzeugs
erhöht. Darüber hinaus ist die Montage der Isolationselemente sehr
aufwändig. Schließlich hat eine im Betrieb des Flugzeugs üblicherweise
nur schwer zu verhindernde Ansammlung von Kondenswasser in den Isolationselementen
eine unerwünschte Gewichtszunahme zur Folge und kann unter
Umständen zu Korrosionsschäden führen.
Wenn Feuchtigkeitsansammlungen in den Isolationselementen festgestellt
werden, müssen die Isolationselemente daher in aufwändiger Weise
getrocknet oder ausgetauscht werden.
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Zur
Beseitigung dieser Nachteile werden derzeit neue Konzepte zur Gestaltung
eines Flugzeugsrumpfs erarbeitet. Beispielsweise beschreibt die
DE 101 54 063 A1 ein
im Flugzeugbau einsetzbares Primärstrukturelement, das
eine innere sowie eine äußere Decklage aus Aluminium
oder einem Faserverbundmaterial und ein zwischen den beiden Decklagen
angeordnetes und als Faltwabenstruktur ausgebildetes Kernelement
umfasst. Gemäß der
DE 101 54 063 A1 kann ein das Kernelement
durchströmender Luftstrom dazu genutzt werden, Feuchtigkeit aus
dem Kernelement abzuführen und zu einer Feuchte-Managementeinrichtung
zu fördern.
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Wenn
jedoch der das Kernelement durchströmende Luftstrom selbst
nicht sehr trocken ist, kann durch den das Kernelement durchströmenden Luftstrom
auch Feuchtigkeit in das Primärstrukturelement eingetragen
werden. Sich zwischen den Decklagen im Bereich des Kernelements
sammelnde Feuchtigkeit führt jedoch, ähnlich wie
sich in der Isolationsschicht einer konventionellen Flugzeugrumpfanordnung
sammelnde Feuchtigkeit, zu einer unerwünschten Erhöhung
des Gewichts des Primärstrukturelements und kann durch
Korrosion oder Eisbildung verursachte Schäden zur Folge
haben. Um den Eintrag von Feuchtigkeit in den Zwischenraum zwischen
den beiden Decklagen des Primärstrukturelements zu verhindern,
kann ein zur Belüftung des Kernelements eingesetzter Luftstrom
vor seiner Zuführung in das Kernelement getrocknet werden.
Eine Trocknung des zur Belüftung des Kernelements eingesetzten
Luftstroms erfordert jedoch zusätzlichen apparativen Aufwand
und erhöht den Energiebedarf des Systems sowie das Systemgewicht.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein doppelschaliges
Flugzeugrumpfelement bereitzustellen, das es auf einfache und komfortable
Art und Weise ermöglicht, schädliche Wasseransammlungen
im Inneren des Flugzeugrumpfelements zu verhindern.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe umfasst ein erfindungsgemäßes
Flugzeugrumpfelement eine Außenschale und eine Innenschale,
die in einem Abstand zu der Außenschale angeordnet ist,
wobei ein Zwischenraum zwischen der Außenschale und der
Innenschale mit einer Luftquelle verbindbar ist. Im in einem Flugzeug
montierten Zustand kann somit der zwischen der Außenschale
und der Innenschale des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements
vorgesehene Zwischenraum von Luft durchströmt werden, die
dem Zwischenraum von der Luftquelle zugeführt wird. Die
Luftquelle ist mit mindestens einer in dem Flugzeugrumpfelement
ausgebildeten Belüftungsöffnung verbindbar. Das
Flugzeugrumpfelement kann jedoch auch mehrere Belüftungsöffnungen
aufweisen, die dann jeweils mit der Luftquelle verbindbar sein können,
um dem Zwischenraum zwischen der Außenschale und der Innenschale
des Flugzeugrumpfelements Luft zuzuführen.
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Darüber
hinaus kann in dem erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelement
mindestens eine Entlüftungsöffnung ausgebildet
sein, die dazu dient, Luft aus dem Zwischenraum zwischen der Außenschale und
der Innenschale des Flugzeugrumpfelements abzuführen. In
Abhängigkeit des an der Außenschale bzw. der Innenschale
des Flugzeugrumpfelements anliegenden Drucks kann eine in dem Flugzeugrumpfelement
ausgebildete Öffnung auch wahlweise als Belüftungsöffnung
zur Zufuhr von Luft in den Zwischenraum zwischen der Außenschale
und der Innenschale des Flugzeugrumpfelements oder als Entlüftungsöffnung
zur Abfuhr von Luft aus dem Zwischenraum zwischen der Außenschale
und der Innenschale des Flugzeugrumpfelements wirken.
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Die
in dem erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelement
ausgebildete und mit der Luftquelle verbindbare Belüftungsöffnung
ist mit einer semipermeablen Membran versehen. Unter einer semipermeablen
Membran wird hier eine Membran verstanden, die die Belüftungsöffnung
abdeckt und das Eindringen einer ersten Substanz in den Zwischenraum zwischen
der Außenschale und der Innenschale des Flugzeugrumpfelements
verhindert, das Eindringen einer zweiten Substanz in den Zwischenraum
zwischen der Außenschale und der Innenschale des Flugzeugrumpfelements
dagegen zulässt. Vorzugsweise ist jede in dem Flugzeugrumpfelement
ausgebildete Belüftungsöffnung mit einer semipermeablen Membran
versehen. Darüber hinaus kann auch eine oder jede in dem
Flugzeugrumpfelement ausgebildete Entlüftungsöffnung
mit einer semipermeablen Membran versehen sein. Die semipermeable
Membran verhindert in vorteilhafter Weise das Endringen einer unerwünschten
Substanz in den Zwischenraum zwischen der Außenschale und
der Innenschale des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements. Gleichzeitig
lässt die semipermeable Membran die ungehinderte Zufuhr
einer erwünschten Substanz, beispielsweise Luft in den
zwischen der Außenschale und der Innenschale des erfindungsgemäßen
Flugzeugrumpfelements vorgesehenen Zwischenraum zu.
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Vorzugsweise
ist die semipermeable Membran in zwei Durchströmungsrichtungen
luftdurchlässig. Durch die semipermeable Membran kann dann ungehindert
Luft in den Zwischenraum zwischen der Außenschale und der
Innenschale des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements
zugeführt werden. Gleichzeitig ist eine ungehinderte Abfuhr
von Luft aus dem Zwischenraum zwischen der Außenschale
und der Innenschale des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements
möglich. Eine in dem Flugzeugrumpfelement ausgebildete Öffnung
kann dann in Abhängigkeit der Druckverhältnisse
in der Umgebung des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements
als Belüftungsöffnung oder als Entlüftungsöffnung
wirken.
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Vorzugsweise
ist die semipermeable Membran in mindestens einer Durchströmungsrichtung wasserundurchlässig.
Beispielsweise kann die semipermeable Membran in einer Einströmrichtung
in den Zwischenraum zwischen der Außenschale und der Innenschale
des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements wasserundurchlässig
sein. Dadurch kann das Eindringen von Feuchtigkeit in den Zwischenraum
zwischen der Außenschale und der Innenschale des erfindungsgemäßen
Flugzeugrumpfelements zuverlässig verhindert werden. Mit
der Bildung von Feuchtigkeitsansammlungen im Inneren des erfindungsgemäßen
Flugzeugrumpfelements einhergehende Nachteile, wie z. B. eine unerwünschte
Erhöhung des Gewichts des Flugzeugrumpfelements oder durch
Korrosion oder Eisbildung verursachte Schäden können
somit auch dann vermieden, zumindest aber beträchtlich
reduziert werden, wenn ein nicht vorgetrockneter Luftstrom in den
Zwischenraum zwischen der Außenschale und der Innenschale
des erfindungsgemäß Flugzeugrumpfelements zugeführt
wird.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelement wird
durch die semipermeable Membran das Eindringen von Feuchtigkeit
in das Innere des Flugzeugrumpfelements durch die Belüftungsöffnung
vermieden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass mehrschalige Strukturelemente
häufig nicht völlig gegen Feuchtigkeit abgedichtet
werden können. Insbesondere bei geklebten Strukturen können
zumindest minimale Undichtigkeiten oft nicht ausgeschlossen werden.
Durch kleine, beispielsweise im Bereich von Klebeverbindungen auftretende
undichte Stellen kann unter Umständen Feuchtigkeit in das
Innere des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements
eindringen. Um diese Feuchtigkeit aus dem Zwischenraum zwischen
der Außenschale und der Innenschale des erfindungsgemäßen
Flugzeugrumpfelements abführen zu können, ist
eine in dem Flugzeugrumpfelement ausgebildete und als Entlüftungsöffnung
wirkende Öffnung vorzugsweise mit einer semipermeablen
Membran versehen, die in einer Ausströmrichtung aus dem
Zwischenraum zwischen der Außenschale und der Innenschale
des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements wasserdurchlässig
ist.
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Wie
bereits erwähnt, können in dem erfindungsgemäßen
Flugzeugrumpfelement ausgebildete Öffnungen in Abhängigkeit
der Druckverhältnisse in der Umgebung des Flugzeugrumpfelements
als Belüftungsöffnungen oder als Entlüftungsöffnungen wirken.
Grundsätzlich ist es möglich, alle in dem Flugzeugrumpfelement
ausgebildeten Öffnungen mit semipermeablen Membranen gleichen
Typs zu versehen. Diese Membranen sind dann vorzugsweise in zwei
Durchströmungsrichtungen luftdurchlässig, in einer
Einströmrichtung in den Zwischenraum zwischen der Außenschale
und der Innenschale des Flugzeugrumpfelements wasserundurchlässig
und in einer Ausströmrichtung aus dem Zwischenraum zwischen
der Außenschale und der Innenschale des Flugzeugrumpfelements
wasserdurchlässig. Die semipermeablen Membranen ermöglichen
dann eine ungehinderte Durchströmung der als Belüftungsöffnungen
oder als Entlüftungsöffnungen wirkenden Öffnungen
mit Luft. Gleichzeitig wird das Eindringen von Wasser durch die Öffnungen
vermieden, wohingegen eine ungehinderte Feuchtigkeitsabfuhr durch die Öffnungen
gewährleistet wird. Alternativ dazu ist es jedoch auch
möglich, verschiedene in dem Flugzeugrumpfelement ausgebildete Öffnungen
mit semipermeablen Membranen zu versehen, die verschiedene Eigenschaften
aufweisen.
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Als
Material für die semipermeable Membran oder die semipermeablen
Membranen kann ein Polymermaterial, wie z. B. Polytrimethylsilylpropin
(PTMSP), Polyetherimid (PEI), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethersulfon
(PES) oder Polyethylenteraphthalat (PET) verwendet werden. Ferner
kann in dem erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelement eine
beispielsweise aus der Textiltechnik bekannte atmungsaktive Membran
oder eine Nafion®-Membran als semipermeable
Membran eingesetzt werden. Atmungsaktive Membranen, wie z. B. Goretex®-Membranen sind für Wasser
in flüssiger Form undurchlässig, erlauben jedoch
den Durchtritt von Wasserdampf. Wenn die Belüftungsöffnung
des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements mit
einer derartigen Membran versehen ist, wird das Eindringen von Wasser
in flüssiger Form in den Zwischenraum zwischen der Außenschale
und der Innenschale des Flugzeugrumpfelements verhindert, während eine
ungehinderte Feuchtigkeitsabfuhr in Form von Wasserdampf aus dem
Zwischenraum zwischen der Außenschale und der Innenschale
des Flugzeugrumpfelements möglich ist.
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Die
in dem Flugzeugrumpf ausgebildete(n) Be- oder Entlüftungsöffnung(en)
kann/können in der Außenschale und/oder der Innenschale
des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements angeordnet sein.
Alternativ oder zusätzlich dazu ist es ferner möglich,
eine Be- oder Entlüftungsöffnung oder mehrere
Be- oder Entlüftungsöffnungen in einem stirnseitigen,
mit der Außenschale sowie der Innenschale des Flugzeugrumpfelements
verbundenen Verbindungselement anzuordnen.
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Die
Belüftungsöffnung des erfindungsgemäßen
Flugzeugrumpfelements kann mit der Umgebungsatmosphäre
oder einer Flugzeugkabine, d. h. dem Innenraum einer Flugzeugkabine
verbindbar sein. Eine mit der Umgebungsatmosphäre verbindbare
Belüf tungsöffnung ist vorzugsweise in der Außenschale
des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements angeordnet.
Eine mit einer Flugzeugkabine verbindbare Belüftungsöffnung
ist dagegen vorzugsweise in der Innenschale des Flugzeugrumpfelements
angeordnet. Ferner kann die in dem Flugzeugrumpf ausgebildete Belüftungsöffnung
auch direkt oder indirekt mit einer Flugzeugklimaanlage, d. h. einer
Auslassleitung einer Flugzeugklimaanlage verbindbar sein, so dass
der Belüftungsöffnung von der Flugzeugklimaanlage
Luft zugeführt werden kann. Wenn in dem erfindungsgemäßen
Flugzeugrumpfelement mehrere Belüftungsöffnungen
vorgesehen sind, kann eine Belüftungsöffnung mit
der Umgebungsatmosphäre und eine weitere Belüftungsöffnung
mit einer Flugzeugkabine oder einer Flugzeugklimaanlage verbindbar
sein.
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Wenn
bei einem erfindungsgemäßen doppelschaligen Flugzeugrumpfelement
auf eine durch konventionelle Isolationselemente gebildete Isolationsschicht
verzichtet wird, ist es dennoch möglich, mit diesem Element
eine gewisse Isolationswirkung zu erzielen. Beispielsweise sind
mit einem erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelement
ohne zusätzliche Isolationsschicht bei einer Umgebungstemperatur
von –50°C Innenwandtemperaturen, d. h. Temperaturen
an einer Innenseite der Innenschale von über 0°C
realisierbar. Eine Innenwandzieltemperatur von 20°C ist
jedoch nicht, zumindest aber nicht immer erreichbar. Bei Bedarf
kann das erfindungsgemäße Flugzeugrumpfelement
daher mit einer Isolationsschicht versehen sein. Die Isolationsschicht
kann beispielsweise auf eine Innenseite der Innenschale, d. h. eine
Seite der Innenschale aufgebracht sein, die im montierten Zustand
des Flugzeugrumpfelements einem Flugzeugrumpfinnenraum zugewandt
ist. Eine derartige Isolationsschicht kann sehr viel dünner
und leichtgewichtiger ausgelegt sein als eine konventionelle Isolationsschicht.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch ein an dem erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelement
zu befestigendes Kabinenverkleidungselement beispielsweise auf seiner
dem Flugzeugrumpfelement zugewandten Seite eine Isolationsschicht
tragen.
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Um
zu gewährleisten, dass beim Einsatz eines erfindungsgemäßen
Flugzeugrumpfelements eine gewünschte Innenwandtemperatur
an der Innenseite der Innenschale des Flugzeugrumpfelements erreicht
wird, kann die in dem Flugzeugrumpfelement ausgebildete Belüftungsöffnung
auch mit einer Quelle warmer Luft verbindbar sein. Als Quelle warmer
Luft kann beispielsweise die Flugzeugklimaanlage dienen. Alternativ
oder zusätzlich dazu ist es jedoch auch denkbar, der in
dem erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelement ausgebildeten
Belüftungsöffnung über eine separate
Leitung Zapfluft von den Triebwerken oder an anderer Stelle im Flugzeug anfallende
warme Luft zuzuführen.
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Bei
einem luftdurchströmten doppelschaligen Flugzeugrumpfelement
sollte verhindert werden, dass sich im Bereich des Flugzeugrumpfelements Druckverhältnisse
einstellen, die die Tragfähigkeit und damit die strukturelle
Belastbarkeit des Flugzeugrumpfelements in nachteiliger Weise beeinträchtigen.
Die in dem erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelement
ausgebildete(n) Be- oder Entlüftungsöffnung(en)
ist/sind daher vorzugsweise so angeordnet und dimensioniert, dass
in dem Zwischenraum zwischen der Außenschale und der Innenschale
des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements ein
gewünschter Druck eingestellt werden kann.
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Darüber
hinaus kann/können auch die semipermeable(n) Membran(en)
dazu eingerichtet sein, in dem Zwischenraum zwischen der Außenschale
und der Innenschale des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements
einen gewünschten Druck einzustellen. Beispielsweise ist
ein sich in einer Luftströmung beim Durchströmen
einer Membran über die Membran aufbauender Differenzdruck
von der Dicke der Membran sowie von den Materialeigenschaften der Membran
(Porosität, Porengrößenverteilung, etc.) abhängig.
In dem Zwischenraum zwischen der Außenschale und der Innenschale
des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements wird
vorzugsweise ein Druck oder eine Druckverteilung eingestellt, bei dem/der
die strukturelle Belastung des Flugzeugrumpfelements minimiert wird.
Eine geeignete Anordnung und Dimensionierung der Be- oder Entlüftungsöffnungen
sowie die Wahl einer geeigneten semipermeablen Membran können
sich somit positiv auf den Belastungszustand des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements
im Betrieb auswirken.
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Zur
weiteren Steuerung des gewünschten Drucks im Zwischenraum
zwischen der Außenschale und der Innenschale des erfindungsgemäßen
Flugzeugrumpfelements umfasst das erfindungsgemäße Flugzeugrumpfelement
ferner vorzugsweise ein Verschlusselement, das in einer Offenstellung
die Belüftungsöffnung freigibt und in einer Schließstellung
die Belüftungsöffnung verschließt. Wenn
in dem erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelement
mehrere Belüftungsöffnungen ausgebildet sind,
ist vorzugsweise jede Belüftungsöffnung mit einem
entsprechenden Verschlusselement versehen. Darüber hinaus
ist vorzugsweise auch jeder in dem erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelement
ausgebildeten Entlüftungsöffnung ein Verschlusselement
zum Öffnen bzw. Verschließen der Entlüftungsöffnung
zugeordnet.
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In
dem Zwischenraum zwischen der Außenschale und der Innenschale
des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements kann
ein in Form einer Faltwabenstruktur ausgebildetes Kernelement angeordnet
sein. Um die Faltwabenstruktur zweidimensi onal belüftbar
zu machen, kann die Faltwabenstruktur auch perforiert sein. Alternativ
dazu kann das Kernelement auch ein Abstandgewebe oder eine geschlitzte
Honigwabenstruktur umfassen. Wesentlich ist lediglich, dass das
Kernelement von einem dem Inneren des Flugzeugrumpfelements durch
die Belüftungsöffnung zugeführten Luftstrom
durchströmbar ist.
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Die
Innenschale und/oder die Außenschale des erfindungsgemäßen
Flugzeugrumpfelements können aus Metall, wie z. B. Aluminium
oder einem Faserverbundmaterial, wie z. B. glasfaserverstärktem
Kunststoff oder karbonfaserverstärktem Kunststoff bestehen.
Ferner können die Innenschale und/oder die Außenschale
des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements auch
aus einer Kombination aus einem Metall und einem Faserverbundmaterial bestehen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Flugzeugrumpfsystem, das
ein oben beschriebenes Flugzeugrumpfelement sowie eine Luftquelle
umfasst, die mit dem Zwischenraum zwischen der Außenschale
und der Innenschale des Flugzeugrumpfelements verbunden ist.
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Die
Luftquelle kann die Umgebungsatmosphäre, eine Flugzeugkabine,
d. h. ein Innenraum einer Flugzeugkabine, eine Flugzeugklimaanlage
oder eine andere separate an Bord eines Flugzeugs bereitzustellende
Luftquelle sein. Die von der Luftquelle bereitgestellte Luftströmung
kann, falls gewünscht, beispielsweise mittels einer elektronischen
oder mechanischen Steuereinheit wie gewünscht gesteuert werden.
Beispielsweise kann die elektronische oder mechanische Steuereinheit
dazu eingerichtet sein, die von der Luftquelle bereitgestellte Luftströmung hinsichtlich
des Strömungsvolumens, der Strömungsgeschwindigkeit
und/oder des Drucks wie gewünscht zu steuern, so dass die
Luftströmung der Belüftungsöffnung des
Flugzeugrumpfelements mit einem gewünschten Volumenstrom,
einer gewünschten Geschwindigkeit und/oder einem gewünschten Druck
zugeführt werden kann.
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Vorzugsweise
ist die Luftquelle eine Quelle warmer Luft. Die der Belüftungsöffnung
des Flugzeugrumpfelements zugeführte warme Luftströmung dient
dann der aktiven Isolation des Zwischenraums zwischen der Außenschale
und der Innenschale des Flugzeugrumpfelements, so dass auch bei
sehr tiefen Umgebungstemperaturen an einer Außenseite der
Außenschale an einer Innenseite der Innenschale eine gewünschte
Innenwandtemperatur von beispielsweise 20°C erreicht werden
kann.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Flugzeugrumpfelements wird nun anhand der beigefügten schematischen
Figur näher erläutert, die einen Querschnitt eines
erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfelements zeigt.
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Ein
in der Figur dargestelltes Flugzeugrumpfelement 10 ist
zum Einsatz als Primärstrukturelement vorgesehen und umfasst
eine eine Außenhaut eines Flugzeugrumpfs bildende Außenschale 12.
Eine Innenschale 14 ist in einem Abstand zu der Außenschale 12 angeordnet,
so dass zwischen der Außenschale 12 und der Innenschale 14 ein
Zwischenraum 16 gebildet ist. Im montierten Zustand des
Flugzeugrumpfelements 10 ist die Innenschale 14 einer
im Innenraum des Flugzeugrumpfs angeordneten Kabine zugewandt.
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Stirnseitig
ist das Flugzeugrumpfelement 10 mit Verbindungselementen 18, 20 versehen,
die die Außenschale 12 mit der Innenschale 14 verbinden. Die
Verbindungselemente 18, 20 bilden auch eine Schnittstelle
zu benachbarten Rumpfelementen oder anderen Flugzeugstrukturen.
Die Außenschale 12, die Innenschale 14 und
die Verbindungselemente 18, 20 bestehen aus Metall,
einem Faserverbundmaterial oder einer Kombination aus einem Metall
und einem Faserverbundmaterial.
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In
dem Zwischenraum 16 zwischen der Außenschale 12 und
der Innenschale 14 ist ein Kernelement 22 angeordnet,
das in Form einer perforierten Faltwabenstruktur ausgebildet ist.
Alternativ dazu könnte das Kernelement 22 auch
ein Abstandsgewebe umfassen oder in Form einer geschlitzten Honigwabenstruktur
ausgebildet sein.
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In
der Außenschale 12 ist eine erste Öffnung 24 ausgebildet,
die im montierten Zustand des Flugzeugrumpfelements 10 den
Zwischenraum 16 zwischen der Außenschale 12 und
der Innenschale 14 mit der Umgebungsatmosphäre
verbindet. In der Innenschale 14 ist eine zweite Öffnung 26 ausgebildet, die
im montierten Zustand des Flugzeugrumpfelements 10 den
Zwischenraum 16 zwischen der Außenschale 12 und
der Innenschale 14 mit der Flugzeugkabine verbindet. Alternativ
dazu kann die zweite Öffnung 26 im montierten
Zustand des Flugzeugrumpfelements 10 auch mit einer Luftauslassleitung einer
Flugzeugklimaanlage verbunden sein. Die erste und die zweite Öffnung 24, 26 sind
jeweils mit einer semipermeablen Membran 28 versehen, d.
h. die semipermeable Membran 28 erstreckt sich über
den Strömungsquerschnitt der ersten und der zweiten Öffnung 24, 26.
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Wie
durch die Pfeile P1 in der Figur angedeutet
ist, ist die semipermeable Membran 28 in zwei Durchströmungsrichtungen
luftdurchlässig. In Abhängigkeit der Druckver hältnisse
in der Umgebung des Flugzeugrumpfelements 10 bzw. der auf
die Öffnungen 24, 26 wirkenden Drücke
kann somit sowohl durch die erste Öffnung 24 als
auch durch die zweite Öffnung 26 Luft in den Zwischenraum 16 zwischen der
Außenschale 12 und der Innenschale 14 zugeführt
werden. In gleicher Weise ist in Abhängigkeit der Druckverhältnisse
in der Umgebung des Flugzeugrumpfelements 10 bzw. der auf
die Öffnungen 24, 26 wirkenden Drücke
die Abfuhr von Luft aus dem Zwischenraum 16 zwischen der
Außenschale 12 und der Innenschale 14 sowohl
durch die erste Öffnung 24 als auch durch die
zweite Öffnung 26 möglich. Der Zwischenraum 16 zwischen
der Außenschale 12 und der Innenschale 14 kann
somit entweder durch eine durch die erste Öffnung 24 zugeführte
und durch die zweite Öffnung 26 abgeführte
Luftströmung oder eine durch die zweite Öffnung 26 zugeführte
und durch die erste Öffnung 24 abgeführte
Luftströmung belüftet werden. In dem Zwischenraum 16 sorgen
die Perforierungen des Kernelements 22 für eine
ungehinderte Durchströmung des Kernelements 22.
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Wie
durch die Pfeile P2 in der Figur angedeutet
ist, ist die semipermeable Membran 28 lediglich in einer
Durchströmungsrichtung, nämlich in einer Ausströmrichtung
aus dem Zwischenraum 16 zwischen der Außenschale 12 und
der Innenschale 14 wasserdurchlässig. In einer
Einströmrichtung in den Zwischenraum 16 zwischen
der Außenschale 12 und der Innenschale 14 ist
die semipermeable Membran 28 dagegen wasserundurchlässig.
Die semipermeable Membran verhindert somit wirksam das Eindringen von
Feuchtigkeit in das Innere des Flugzeugrumpfelements 10 durch
die Öffnungen 24, 26. Gleichzeitig wird
eine ungehinderte Abfuhr von beispielsweise durch kleine Undichtigkeiten
in dem Flugzeugrumpfelement 10 in dem Zwischenraum 16 zwischen
der Außenschale 12 und der Innenschale 14 gebildeten Feuchtigkeitsansammlungen 30 aus
dem Inneren des Flugzeugrumpfelements 10 ermöglicht.
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Die Öffnungen 24, 26 sind
so angeordnet und dimensioniert und die semipermeable Membran 28 ist
hinsichtlich ihrer Dicke und ihrer Materialeigenschaften so gewählt,
dass im Inneren des Flugzeugrumpfelements 10 ein Druck
einstellbar ist, der eine möglichst geringe strukturelle
Belastung des Flugzeugrumpfelements 10 bewirkt.
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Um
auch bei tiefen Umgebungstemperaturen eine Innenwandtemperatur an
einer der Flugzeugkabine zugewandten Innenseite der Innenschale 14 von
beispielsweise 20° erreichen zu können, kann dem
Zwischenraum 16 zwischen der Außenschale 12 und
der Innenschale 14 über die zweite Öffnung 26 warme
Luft zugeführt werden. Alternativ oder zusätzlich
dazu kann das Flugzeugrumpfelement 16 auch mit einer in
der Figur nicht gezeigten Isolationsschicht versehen sein. Die Isolationsschicht kann beispielsweise
auf die der Flugzeugkabine zugewandte Innenseite der Innenschale 14 aufgebracht sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10154063
A1 [0004, 0004]