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Die Erfindung bezieht sich auf eine Triebwerkaußenstruktur aus Faserverbundwerkstoff mit integralem metallischen Anschlusselement.
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Stand der Technik
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In der Luftfahrt, vor allem im Bereich der zivilen Luftfahrt, hat sich das Turbofan- oder Zweistrohmstrahltriebwerk als gängiges Antriebsmittel durchgesetzt. Turbofantriebwerke zeichnen sich vor allem durch eine hohe Antriebseffizienz und eine vergleichsweise geringe Lärmemission aus.
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Der Stand der Technik kennt Zwei- und Drei-Schaft-Turbofantriebwerke, die – abgesehen von der Struktur des Kerntriebwerks – einen gemeinsamen Grundaufbau teilen. Dabei enthält das Zwei- oder Drei-Schaft-Kerntriebwerk ein oder mehrere Verdichter- sowie Turbinenstufen und ist von einem Kerntriebwerkgehäuse umgeben. Das Kerntriebwerkgehäuse sowie das Fan-Gehäuse, welches den luvseitig am Triebwerk angeordneten Turbofan umschließt, sind in der Regel durchschlagsfest augebildet. Leeseitig des Fan-Gehäuses schließt sich das Triebwerkaußengehäuse an, das gemeinsam mit dem innenliegenden Kerntriebwerkgehäuse einen Mantelstromkanal begrenzt. Fan-Gehäuse und Triebwerkaußengehäuse sind dabei über ein Zwischengehäuse miteinander verbunden und/oder an diesem gelagert. Durch den Ringraum des Mantelstromkanals wird der Mantelstrom mittels des Turbofans beschleunigt und trägt mit bis zu 80% maßgeblich zum Vortrieb des Turbofantriebwerks bei.
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Aufgrund seiner durchschlagssicheren und somit in der Regel massiven Ausgestaltung ist das Fan-Gehäuse, gemeinsam mit dem Kerntriebwerk, an einem Flugzeugpylon (Engine Mounting Structure – EMS) aufgehängt. Das Triebwerkaußengehäuse hat eine geringere tragende und abschirmende Funktion und kann vorteilhaft leichter als die anderen Gehäusekomponenten ausgeführt werden. Für die separate Aufhängung des Triebwerkaußengehäuses ist leeseitig am Turbofan-Triebwerk ein hinteres Anschlusselement, insbesondere ein Rear-Mount-Ring (RMR), vorgesehen. Zusätzlich kann auch das Kerntriebwerk an dem hinteren Anschlusselement gelagert sein.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das Triebwerkaußengehäuse oder andere Triebwerkaußenstrukturen eines Turbinentriebwerks aus Faserverbundmaterial auszubilden. Problematisch ist dabei die Anbindung der Gehäuseteile an die – aus Brandschutzgründen – stets metallisch ausgeführten Anschlusselemente.
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In der
DE 37 19 098 A1 wird eine Nasenhaube aus Faserverbundwerkstoff beschrieben, wobei die aus Faserverbundmaterial bestehende Wandung der Nasenhaube an ihrem offenen Ende um einen metallischen Zentrierring herum nach innen umgelegt ist. Zur Befestigung der Faserverbund-Nasenhaube werden Schrauben durch den Zentrierring und den nach innen umgelegten Bereich der Nasenhaube geführt und mit dem Flugzeugrumpf verschraubt. Dies bewirkt nachteilig eine nachträgliche Schwächung des Faserverbundmaterials durch Bohrungen oder macht das Einbringen zusätzlicher Lasteinleitungselemente, bspw. Lagerbuchsen, erforderlich, womit Kosten- und Gewichtserhöhungen einhergehen.
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Die
DE 10 2009 016 802 A1 beschreibt einen Einlaufkonus aus Faserverbundwerkstoff für ein Gasturbinentriebwerk, der über einen Befestigungsflansch mit einem metallischen Haltering verbunden ist. Zur wechselseitigen Fixierung von Einlaufkonus und Haltering ist in dessen Verbindungsbereich und um den Befestigungsflansch herum ein in Umfangsrichtung verlaufender Faserverbundgurt gewickelt. Zur sicheren Befestigung des Einlaufkonus, insbesondere eines im Einlaufkonus integrierten Befestigungsbundes aus Faserverbundwerkstoff, am Haltering ist weiterhin dessen Fixierung am Haltering mittels zusätzlicher Verbindungsmittel, insbesondere Schraubenbolzen, vorgesehen. Somit sind auch hier Bohrungen oder Lagerbuchsen in das Faserverbundmaterial einzubringen, wodurch dieses geschwächt wird und womit Kosten- und Gewichtserhöhungen einhergehen.
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Die
EP 2 447 157 A2 beschreibt die Verbindung eines Komposit-Fangehäuses mit einem metallischen Befestigungsring. Der Befestigungsring liegt an der Außenfläche des Fangehäuses an und wird über Befestigungsmittel, die das Gehäuse und den Ring durchdringen, bspw. Bolzen, mit diesem verbunden. Nachteilig wird das Faserverbundmaterial des Fangehäuses durch das Einbringen der Befestigungsmittel strukturell geschwächt. Zudem ist der Befestigungsaufwand und das Gewicht der Befestigungsmittel erheblich.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfndung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Triebwerkaußenstruktur mit integralem metallischen Anschlusselement zur Befestigung an einem Flugzeugrumpf vorzuschlagen. Somit soll die Gesamtmasse des Triebwerks, dessen Bauteilanzahl sowie die Montagezeit und -kosten der Triebwerkaußenstruktur reduziert werden.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine Triebwerkaußenstruktur gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch eine Triebwerkaußenstruktur aus Faserverbundwerkstoff mit integralem metallischen Anschlusselement. Dabei weist die Triebwerkaußenstruktur einen in axialer Richtung längserstreckten und im Wesentlichen zylinderförmigen Gehäusekörper mit mindestens einer Lage Faserverbundmaterial auf. Bevorzugt weist der Gehäusekörper einen Mehrschichtaufbau auf, wobei mindestens eine Schicht des Gehäusekörpers aus Faserverbundmaterial gebildet ist. Besonders bevorzugt weist der Gehäusekörper einen Mehrschichtaufbau auf, wobei zwei Schichten Faserverbundmaterial ein leichtes, durchschlagsfestes oder ballistisches Kernmaterial einschließen. Dieser Aufbau erhöht die Biegesteifigkeit des Gehäusekörpers und erhöht dessen Fähigkeit zur Schallabsorption bzw. -dämpfung. Weiterhin bevorzugt weist der Gehäusekörper ein Durchmesser-zu-Wandstärken-Verhältnis von 100:20 bevorzugt von 100:10 und besonders bevorzugt von 100:5 auf. Ebenfalls bevorzugt weist der Gehäusekörper ein Durchmesser-zu-Längen-Verhältnis von 10:1, bevorzugt von 100:1 und besonders bevorzugt von 500:1 auf. Der Gehäusekörper dient somit nicht der Lastfernübertragung sondern stellt vielmehr ein Funktionselement dar. Bevorzugt weist der Gehäusekörper Führungen bzw. Durchlasskanäle für Versorgungsleitungen auf.
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Die Triebwerkaußenstruktur ist bevorzugt als Turbinenaußengehäuse und/oder Fan-Gehäuse ausgebildet, wobei der Gehäusekörper das Kerntriebwerk und/oder den Turbo-Fan ummantelt. Bei der Ausbildung der Triebwerkaußenstruktur als Triebwerkaußengehäuse schließt der Gehäusekörper gemeinsam mit dem Kerntriebwerkgehäuse den Mantelstromkanal ein. Bevorzugt weist die Triebwerkaußenstruktur eine stromlinienförmige Außenform auf, um den Strömungswiderstand des Turbofan-Triebwerks zu vermindern.
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Das, bevorzugt langfaserverstärkte, Faserverbundmaterial enthält in einer Matrix aus duro- oder thermoplastischem Kunststoff eingebettete Verstärkungsfasern, bevorzugt Endlosfasern. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Faserverbundmaterial aus mehreren bzw. aus mindestens zwei Faserlagen ausgebildet. Besonders bevorzugt variiert die Faserorientierung, insbesondere der von den Fasern und der axialen Richtung eingeschlossene Faserablagewinkel, zwischen den verschiedenen Faserlagen. Als Verstärkungsfasern werden bevorzugt Kohlenstoff-, Aramid und/oder Glasfasern eingesetzt.
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Die Triebwerkaußenstruktur weist erfindungsgemäß mindestes ein metallisches Anschlusselement auf, das form- und bevorzugt stoffschlüssig mit dem Gehäusekörper verbunden ist. Das metallische Anschlusselement weist hierzu mindestens ein zum zylinderförmigen Gehäusekörper koaxiales, an diesem anliegendes und in axialer Richtung mit diesem überlappendes Zylinderflächensegment auf. Der axial ausgedehnte Bereich, in dem Gehäusekörper und das mindestens eine Zylinderflächensegment überlappen, ist der Überlappungsbereich. Bevorzugt liegt das mindestens eine Zylinderflächensegment innenseitig an dem Gehäusekörper an. Alternativ ist zwischen dem mindestens einen Zylinderflächensegment und dem Gehäusekörper eine Zwischenlage eingebracht, die bevorzugt dämpfend wirkt und den Gehäusekörper vor Beschädigungen schützt. Das mindestens eine Zylinderflächensegment ist weiterhin bevorzugt als formideales Gegenstück zu mindestens einem Teil des Gehäusekörpers ausgebildet. Der axiale Überlapp des mindestens einen Zylinderflächensegments mit dem Gehäusekörper ist bevorzugt so gering wie möglich.
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Das Zylinderflächensegment ist bevorzugt ein Teil einer Zylinderfläche, die in einzelne, in Umfangsrichtung beabstandete Segmente und zwischen den Segmenten befindliche Freiräume zergliedert ist. Die Zylinderflächensegmente in Form von Anschlusslaschen ergänzen sich in dieser Ausführungsform nicht zu einer zusammenhängenden Zylinderfläche. Diese Ausführungsform ermöglicht eine sichere Krafteinleitung vom Gehäusekörper in das Anschlusselement bei gleichzeitig geringem Gesamtgewicht. Die Zylinderflächensegmente weisen bevorzugt eine gekrümmte Geometrie und einen annähernd dreickige, zylinderförmige, quaderförmige oder halbkreisförmige projizierte Flächenform auf. Die Zahl der an dem Anschlusselement befindlichen Zylinderflächensegmente beträgt bevorzugt mindestens zwei, besonderes bevorzugt mindestens drei und ebenfalls bevorzugt mindestens vier.
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In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turbinenaußengehäuses ergänzen sich die Zylinderflächensegmente zu einer zusammenhängenden Zylinderfläche. In dieser Ausführungsform sind in Umfangsrichtung keine Abstände zwischen den Zylinderflächensegmenten vorgesehen. Das Anschlusselement umfasst somit einen zum Gehäusekörper koaxialen, mit diesem in axialer Richtung überlappenden und innenseitig an diesem anliegenden zylinderförmigen Abschnitt, der außerhalb des Gehäusekörpers in ein ringförmiges Element übergeht. Mit dieser Ausführungsform wird vorteilhaft eine besonders feste Anbindung des Gehäusekörpers an dem Anschlusselement realisiert. Hierfür muss jedoch ein höheres Gesamtgewicht der Bauteilsgruppe in Kauf genommen werden. Weiterhin vorteilhaft ist eine solches Anschlusselement besonders einfach und kostengünstig zu fertigen.
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Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform, in der sich die Zylinderflächensegmente in axialer Richtung zumindest teilweise zu einer zusammenhängenden Zylinderfläche ergänzen. Der Überlappungsbereich zwischen Gehäusekörper und Anschlusselement weist somit in axialer Richtung einen Bereich auf, in dem in Umfangsrichtung keine Abstände zwischen den Zylinderflächensegmenten vorgesehen sind. Das Anschlusselement umfasst somit ebenfalls einen zum Gehäusekörper koaxialen, mit diesem in axialer Richtung überlappenden und innenseitig an diesem anliegenden zylinderförmigen Abschnitt, der außerhalb des Gehäusekörpers in ein ringförmiges Element übergeht. In dieser Ausführungsform geht der zylinderförmige Abschnitt in axialer und der dem ringförmigen Element abgewandten Richtung in einen Bereich über, in dem die Zylinderflächensegmente Teil einer Zylinderfläche sind, die in einzelne, in Umfangsrichtung beabstandete Segmente und zwischen den Segmenten befindliche Freiräume zergliedert ist. Ein erster Teil des Überlappungsbereich, mit zu einer Zylinderfläche ergänzten Zylinderflächensegmenten, geht somit in einen zweiten Teil, mit als Anschlusslaschen ausgebildeten Zylinderflächensegmenten über. Die Verbindungselemente sind dabei auf dem ersten Teil und/oder dem zweiten Teil des Überlappungsbereichs angebracht.
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Das metallische Anschlusselement weist erfindungsgemäß ein ringförmiges Element auf, das außerhalb des Gehäusekörpers mit dem mindestens einen Zylinderflächensegment verbunden ist. Hierzu steht das mindestens eine Zylinderflächensegment vorteilhaft in axialer Richtung über den Gehäusekörper über. Besonders bevorzugt schließt das ringförmige Element bündig mit einer Stirnfläche des Gehäusekörpers ab. Das ringförmige Element ist ebenfalls metallisch ausgeführt und bevorzugt monolithisch mit dem mindestens einen Zylinderflächensegment verbunden oder nachträglich an dieses angeformt. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem ringförmigen Element um einen Rear-Mount-Ring. Das ringförmige Element ist bevorzugt als geschlossene Ringstruktur ausgeformt oder weist als segmentierte ringförmige Struktur Ausnehmungen bzw. Unterbrechungen auf.
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Erfindungsgemäß weist das metallische Anschlusselement mindestens ein Mittel zur Befestigung an einem Flugzeugrumpf auf. Das Befestigungsmittel ist dabei zur Passung an übliche Tragwerkelemente des Flugzeugrumpfes, bspw. einen Pylon, ausgeformt. Das mindestens eine Befestigungselement ist bevorzugt monolithisch mit dem ringförmigen Element ausgebildet oder nachträglich an dieses angeformt.
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Erfindungsgemäß kragen aus dem mindestens einen Zylinderflächensegment in vorrangig radialer Richtung nach außen Verbindungselemente, bevorzugt eine Vielzahl von Verbindungselementen, aus. Bei den Verbindungselementen handelt es sich bevorzugt um Stifte bzw. Pins. Die Stifte weisen in einer einfachsten Ausführungsform einen kreisförmigen Querschnitt auf, jedoch sind beliebige andere Querschnitte möglich. Die Anordnung, Flächendichte, Höhe und die größte Ausdehnung senkrecht zu dieser (Durchmesser) der Verbindungselemente sind variabel. Insbesondere das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser ist für die von einem einzelnen Verbindungselement aufnehmbaren Kräfte entscheidend. Die Verbindungselemente durchdringen den Gehäusekörper zumindest teilweise in vorrangig radialer Richtung. Bevorzugt dringen die Verbindungselemente zumindest bis zu 20%, bevorzugt zumindest bis zu 30% und besonders bevorzugt zumindest bis zu 50% der Dicke des Faserverbundmaterials in den Gehäusekörper ein. Ebenfalls bevorzugt durchdringen die Verbindungselemente das Faserverbundmaterial des Gehäusekörpers in radialer Richtung vollständig.
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Erfindungsgemäß sind die Fasern des Faserverbundmaterials des Gehäusekörpers um die Verbindungselemente herum geführt. Dazu laufen die Fasern innerhalb einer Faserlage des Faserverbundmaterials unter einem ersten Winkel, bevorzugt kleiner 90°, zur axialen Richtung auf die Verbindungselemente zu, um diese herum und innerhalb derselben Faserlage unter einem zweiten Winkel von den Verbindungselementen weg. Bevorzugt ist der erste Winkel identisch zum zweiten Winkel. Alternativ ist der zweite Winkel der an der axialen Richtung gespiegelte erste Winkel. In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform werden die Fasern an den Verbindungselementen nicht unmittelbar umgelenkt, sondern zunächst ein- oder mehrfach um diese herumgewickelt. Somit wird eine Faserschlaufe um einen Stift ausgebildet, die vorteilhaft eine besonders feste Fixierung der Fasern an den Verbindungselementen und somit eine besonders feste Integration des Anschlusselements in den Gehäusekörper ermöglicht. Um Beschädigungen an den Fasern durch die Verbindungselemente zu verhinden weisen diese bevorzugt einen an den Faserverlauf angepassten Querschnitt, bspw. einen tropfenförmigen oder dreieckigen Querschnitt auf.
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Die erfindungsgemäße Triebwerkaußenstruktur weist vorteilhaft ein form- und bevorzugt stoffschlüssig in einen Gehäusekörper aus Faserverbundmaterial integriertes metallisches Anschlusselement auf. Dies ermöglicht vorteilhaft eine Reduzierung der Gesamtmasse der Bauteilsgruppe, insbesondere durch den Verzicht auf zusätzliche Befestigungsmittel. Dadurch werden der Montageaufwand bei der Installation der Triebwerkaußenstruktur sowie dessen Fertigungskosten gesenkt. Durch die form- und bevorzugt stoffschlüssige Verbindung von Gehäusekörper und Anschlusselement wird weiterhin vorteilhaft die Toleranzkette der Bauteile bei gleichzeitiger Einhaltung geltender Brandschutzrichtlinen verkürzt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turbinenaußengehäuses nimmt die Dicke des mindestens einen Zylinderflächensegments entlang des Überlapps von Gehäusekörper und Zylinderflächensegment in axialer und der dem ringförmigen Element abgewandten Richtung in demselben Maß ab, wie die Dicke des Gehäusekörpers zunimmt. Diese schäftende Ausgestaltung des mindestens einen Zylinderflächensegments und des Gehäusekörpers bewirkt vorteilhaft eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen diesen Bauteilen bei gleichbleibendem Gesamtgewicht. Bei gleichbleibender Flächendichte der in radialer Richtung auskragenden Verbindungselemente nimmt somit deren Absolutzahl zu. Die erhöhte Anzahl von Verbindungselementen bewirkt vorteilhaft eine besonders feste Fixierung des Gehäusekörpers an dem mindestens einen Zylinderflächensegment.
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Weiterhin bevorzugt weisen die entlang des sich konisch verjüngenden Zylinderflächensegments in radialer Richtung auskragenden Verbindungselemente im Wesentlichen gleiche Längen auf. Somit nimmt der Absolutabstand des radial außenliegenden Endes der Verbindungselemente von der Rotationssymmetrieachse des Zylinderflächensegments mit zunehmendem Abstand vom ringförmigen Element ab. Bei einem Aufbau des Gehäusekörpers aus mehreren Lagen Faserverbundmaterial greifen somit Verbindungselemente mit unterschiedlichem Abstand zum ringförmigen Element in verschiedene Lagen des Faserverbundmaterials ein. Besonders bevorzugt sind dabei die Anordnungen und/oder die Form der Verbindungselemente entlang des sich verjüngenden Zylinderflächensegments an die Faserrichtungen in den Faserlagen angepasst, in welche die jeweiligen Verbindungselemente eingreifen. Die Anordnung der Verbindungselemente umfasst dabei die Abstände und/oder die Flächendichte der Verbindungselemente.
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Die Verbindung des mindestens einen Zylinderflächensegments mit dem Gehäusekörper wird vorrangig auf Schub und/oder Zug beansprucht und dient überwiegend der Aufnahme von Auflagekräften des Gehäusekörpers. Torsionsmomente zwischen Gehäusekörper und Zylinderflächensegment werden hingegen nur in geringem Maß übertragen. Dies erlaubt vorteilhaft eine geschäftete Ausführung mit geringem Anstiegswinkel der angeschrägten Flächen und axial ausgedehntem Überlapp. Besonders bevorzugt ergänzen sich die Zylinderflächensegmente dabei nicht zu einer geschlossenen Zylinderfläche, sondern sind in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnet. Dies erlaubt vorteilhaft eine Ausführung der erfindungsgemäßen Triebwerkaußenstruktur mit besonders geringem Gesamtgewicht.
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Weiterhin bevorzugt sind die Verbindungselemente und das mindestens eine Zylinderflächensegment monolithisch ausgebildet. Die Verbindungselemente sind somit bereits bei der Urformung des Anschlusselements bzw. des mindestens einen Zylinderflächensegments vorgesehen. Dies ermöglicht vorteilhaft eine hochfeste Verbindung der Verbindungselemente mit dem Zylinderflächensegment und somit eine besonders gute Kraftaufnahme vom Gehäusekörper in das Anschlusselement.
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In einer alternativen Ausführungsform sind die Verbindungselemente im Nachhinein an das mindestens eine Zylinderflächensegment angeformt oder aus diesem ausgeformt. Zur Anformung der Verbindungselemente eignen sich insbesondere Schweißverfahren, insbesondere Kalt-Metall-Transfer-Schweißverfahren. Ein solches Schweißverfahren ist beispielhaft in der
WO 2006/125234 A1 beschrieben, auf deren Inhalt hier vollumfänglich Bezug genommen wird. Zur Ausformung der Verbindungselemente aus dem mindestens einen metallischen Zylinderflächensegment eignen sich besonders Laser- oder Elektronenstrahl-basierte Verfahren der Oberflächenmodifikation. Besonders bevorzugt werden die Verbindungselemente erzeugt, indem die Metalloberfläche des mindestens einen Zylinderflächensegments durch einen Laser- oder Elektronenstrahl lokal aufgeschmolzen, der Strahl anschließend relativ zur Metalloberfläche bewegt und somit das geschmolzene Material auf der Oberfläche verfrachtet wird. Durch Wiederholung dieses Vorgangs kann Material an definierten Positionen der Oberfläche akkumuliert werden. Ein derartiges Verfahren ist beispielhaft in der
WO 2004/028731 A1 beschrieben, auf deren Inhalt hier vollumfänglich Bezug genommen wird.
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Alternativ bevorzugt sind die Verbindungselemente nachträglich form- und oder kraftschlüssig mit dem mindestens einen Zylinderflächensegment verbunden. Besonders bevorzugt sind hierzu zunächst Bohrungen in das mindestens eine Zylinderflächensegment eingebracht, in welche die Verbindungselemente im Nachinein eingesetzt, eingeschraubt oder eingepresst werden. Zum Einpressen der Verbindungselemente weisen die Bohrungen bevorzugt einen geringfügig kleineren Durchmesser auf als die Verbindungselemente selbst. Alternativ dazu sind die Verbindungselemente durch zusätzliche Mittel in Bohrungen fixiert, die einen geringfügig größeren Durchmesser als die Verbindungselemente aufweisen. Bevorzugt wird hierfür eine zusätzliche Faserlage unter ausreichender Vorspannung und im Bereich des Überlapps auf die Faserlagen des Gehäusekörpers aufgebracht. Besonders bevorzugt wird der Überlapp mit mindestens einer Faserlage, die im Wesentlichen mit einem Winkel von 90° zur axialen Richtung orientiert ist, umwickelt.
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Weiterhin bevorzugt sind die Verbindungselemente in einer regelmäßigen Struktur bzw. einem regelmäßigen Muster auf der Oberfläche des mindestens einen Zylinderflächensegments angeordnet. Dabei ist die regelmäßige Struktur bzw. das regelmäßige Muster den Faserorientierungen im Faserverbundmaterial des Gehäusekörpers und/oder an die zu erwartenden Belastungen angepasst. Weiterhin bevorzugt ist über die Flächendichte der Verbindungselemente die auf einen bestimmten Flächenabschnitt des mindestens einen Zylinderflächensegments wirkende Kraft einstellbar. Besonders bevorzugt nimmt bei einer geschäfteten Form des mindestens einen Zylinderflächensegments die Flächendichte der Verbindungselemente mit zunehmendem Abstand vom ringförmigen Element ab. Vorteilhaft ist so sichergestellt, dass dickere Abschnitte des mindestens einen Zylinderflächensegments nahe des ringförmigen Elements größere Kräfte aufnehmen als dünnere und weiter vom ringförmigen Element entfernte Abschnitte.
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Bevorzugt sind innerhalb der regelmäßigen Strukturen bzw. des regelmäßigen Musters der Verbindungselemente Gruppen von jeweils fluchtenden Verbindungselementen zu Reihen zusammengefasst. Die Zwischenräume zwischen parallel verlaufenden Reihen fluchtender Verbindungselemente sind dabei zur Ablage von Fasern des Faserverbundmaterials geeignet und vorgesehen. Hierfür sind die Abstände zwischen den Reihen dem Durchmesser der Fasern, bevorzugt dem Durchmesser von Faserbündeln und besonders bevorzugt dem Durchmesser von mindestens zwei oder mehr Fasern angepasst. Weiterhin bevorzugt ist die Ausrichtung der Reihen fluchtender Verbindungselemente, insbesondere der Winkel der Reihen zur axialen Richtung, an die Orientierung der Fasern in dem Faserverbundmaterial, insbesondere an deren Faserablagewinkel, angepasst. Die Orientierung der insbesondere zugstabilen Fasern im Gehäusekörper ist dabei an dessen zu erwartende Belastungen angepasst.
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Der Überlapp von Triebwerkaußenstruktur und Anschlusselement wird vorrangig auf Zug und/oder Schub belastet. Torsionsmomente werden vom Gehäusekörper nicht oder nur in geringem Maß auf das Anschlusselement übertragen. Bevorzugt weist daher nur ein geringer Teil, bevorzugt weniger als 60% und besonders bevorzugt weniger als 40%, der Fasern im Gehäusekörper einen zur Aufnahme von Torsionsbelastungen besonders geeigneten Winkel von 45° zur axialen Richtung auf. Bei stark torsionsbeanspruchten Bauteilen, bspw. Antriebswellen, machen die ca. 45° zur axialen Richtung orientierten Fasern einen großen Anteil, häufig bis zu 90%, aller Verstärkungsfasern aus. Im Gehäusekörper der erfindungsgemäßen Turbinenaußenstruktur liegen Fasern verschiedener Orientierungen zwischen 0° und 90° zur axialen Richtung im Wesentlichen gleichverteilt vor. Besonders bevorzugt liegen Fasern mit einer Orientierung von 0° zur axialen Richtung, die insbesondere zur Biegesteifigkeit des Gehäusekörpers beitragen, Fasern mit einer Orientierung von 45° zur axialen Richtung, die insbesondere zur Torsionssteifigkeit des Gehäusekörpers beitragen, und Fasern mit einer Orientierung von 90° zur axialen Richtung, die insbesondere ein Kollabieren des Gehäusekörpers verhinden, zu etwa gleichen Teilen im Gehäusekörper vor.
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Bevorzugt wird weiterhin eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Triebwerkaußenstruktur, wobei die Verbindungselemente in mindestens drei in Umfangsrichtung orientieren Ringen entlang des mindestens einen Zylinderflächensegments angeordnet sind. Unabhängig davon, ob sich die Zylinderflächensegmente zu einer geschlossenen Zylinderfläche ergänzen, sind die Verbindungselemente in fluchtenden und in Umfangsrichtung, d.h. mit einem Winkel von 90° zur axialen Richtung, verlaufenden Reihen auf dem mindestens einen Zylinderflächensegment angeordnet. Die radiale Anordnung der Verbindungselemente auf den Zylinderflächensegmenten ist vorteilhaft besonders einfach technisch realisierbar. Durch Variation der Abstände der Verbindungselemente in den einzelnen Reihen, der Abstände zwischen den Reihen und ggf. dem Versatz der Reihen in Umfangsrichtung lassen sich Anordnungen erzeugen, die an jede Faserorientierung der Verstärkungsfasern im Faserverbundmaterial anpassbar sind.
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Bei einer solchen Anordnung der Verbindungselemente werden die in den axial äußersten Reihen angeordneten Verbindungselemente am stärksten belastet, wohingegen die innenliegenden Reihen wesentlich weniger Kräfte aufnehmen müssen. Besonders bevorzugt ist daher eine Anordnung von drei Reihen Verbindungselementen, um eine Redundanz bei der Kraftaufnahme durch die innenliegenden Reihen zu vermeiden. Um die Kraftaufnahme durch die inneren Reihen zu erhöhen, sind die Verbindungselemente in diesen Reihen bevorzugt länger ausgebildet als die Verbindungselemente in den axial außenliegenden Reihen. Ebenfalls bevorzugt sind Anordnungen von fünf, sieben oder mehr in Umfangsichtung orientierten Reihen mit einem derartigen pyramidenförmigen Verlauf. Somit wird vorteilhaft eine optimale Krafteinleitung vom Gehäusekörper in das metallische Anschlusselement sichergestellt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Überlapp des Gehäusekörpers mit dem mindestens einen Zylinderflächensegement in mindestens zwei Abschnitte unterteilt, wobei sich die regelmäßige Struktur bzw. das regelmäßige Muster der Verbindungselemente zwischen den Abschnitten unterscheidet. Diese Abschnitte des Überlapps können dabei entlang eines sich kontinuierlich verjüngenden Überlapps angeordnet oder als diskret gestufte Bereiche des Überlapps ausgebildet sein.
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Bevorzugt sind in jedem Abschnitt des Überlapps Reihen jeweils fluchtender Verbindungselemente angeordnet. Die Ausrichtung der Reihen fluchtender Verbindungselemente in den einzelnen Abschnitten, insbesondere der Winkel der Reihen zur axialen Richtung, ist dabei an die Orientierung der Fasern in verschiedenen Faserlagen des Faserverbundmaterials, insbesondere an den Faserablagewinkel in verschiedenen Faserlagen des Faserverbundmaterials, angepasst. Bei im Wesentlichen gleicher Länge aller Verbindungselemente greifen die Verbindungselemente von Abschnitten näher am ringförmigen Element in radial außenliegendere Faserlagen des Faserverbundmaterial des Gehäusekörpers ein. Verbindungselemente von Abschnitten mit größerem Abstand zum ringförmigen Element greifen in radial innenliegendere Faserlagen des Faserverbundmaterials des Gehäusekörpers ein. Somit kann die Krafteinleitung vom Gehäusekörper in das mindestens eine Zylinderflächensegment optimiert werden, was eine hochfeste Integration des Anschlusselements in die Triebwerkaußenstruktur ermöglicht.
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Im erfindungsgemäßen Turbinenaußengehäuse sind die Fasern des Gehäusekörpers bevorzugt wickel- oder flechttechnisch auf dem mindestens einen Zylinderflächensegment des Anschlusselements abgelegt. Dabei werden die Fasern mit einem, der jeweiligen Faserlage entsprechenden Faserablagewinkel in die Zwischenräume der Reihen fluchtender Verbindungselemente abgelegt, wobei die Reihen fluchtender Verbindungselemente bevorzugt ebenfalls entsprechend dieses Faserablagewinkels orientiert sind. Die Faserablage erfolgt bevorzugt mit gängigen Ablagemitteln, bspw. einer Radialflechtmaschine. Jeweils eine oder mehrere Fasern werden um einen Stift herumgeführt, um diesen umgelenkt und zurück in die entsprechende Faserlage gewickelt oder geflochten. Alternativ bevorzugt werden jeweils eine oder mehrere Fasern vor der Umlenkung ein- oder mehrfach um einen Stift gewickelt und somit eine Faserschlaufe um diesen Stift ausgebildet.
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Nach der Ablage der Fasern werden diese zum Zweck der Konsolidierung mit einem geeigneten Matrixmaterial, bevorzugt einem duro- oder thermoplastischem Matrixmaterial, infiltriert. Die Infiltration erfolgt bevorzugt in einem geschlossenen Formwerkzeug, bspw. einem RTM- Werkzeug (resin transfer moulding), durch Vakuuminfiltration oder durch Auftrag flüssigen Matrixmaterials mittels Bestreichen, Bepinseln oder Besprühen. Bevorzugt erfolgt dabei eine Aninfiltration der Fasern an die Verbindungselemente und/oder an das mindestens eine Zylinderflächensegment. Die hieraus resultierende stoffschlüssige Anbindung der Fasern an das mindestens eine Zylinderflächensegment trägt vorteilhaft zur hochfesten Integration des Anschlusselements in das Turbinenaußengehäuse bei.
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Besonders bevorzugt sind auch das ringförmige Element und der Gehäusekörper durch ein Matrixmaterial des Gehäusekörpers stoffschlüssig miteinander verbunden. Dies wird durch eine Ausweitung der Infiltrationszone auf das ringförmige Element erreicht. Weiterhin bevorzugt wird eine zusätzliche Faserlage auf den Gehäusekörper aufgebracht, die das ringförmige Element formschlüssig mit dem Gehäusekörper verbindet. Besonders bevorzugt werden hierfür Tapes aus Fasermaterial zusätzlich auf die Faserlagen des Gehäusekörpers aufgebracht. Diese Tapes dienen dabei der zusätzlichen Fixierung und Abdichtung des Gehäusekörpers am ringförmigen Element sowie – im Falle eingesetzter, eingeschraubter oder eingepresster Verbindungselemente – der zusätzlichen radialen Fixierung der Verbindungselemente in dem mindestens einen Zylinderflächensegment.
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Der Gehäusekörper der Triebwerkaußenstruktur ist bevorzugt als Turbinenaußengehäuse und/oder Fan-Gehäuse ausgebildet, wobei der Gehäusekörper das Kerntriebwerk und/oder den Turbo-Fan ummantelt. Bei der Ausbildung des Gehäusekörpers als Turbinenaußengehäuse schließt der Gehäusekörper gemeinsam mit dem Kerntriebwerkgehäuse den Mantelstromkanal ein. Bei dem in den Gehäusekörper integrierten metallischen Anschlusselement handelt es sich bevorzugt um eine hintere Tragwerkstruktur, besonders bevorzugt um einen Rear-Mount-Ring. Bei der Ausbildung als Fan-Gehäuse schließt der Gehäusekörper den Turbo-Fan ein. Bei dem in den Gehäusekörper integrierten metallischen Anschlusselement handelt es sich bevorzugt um ein Zwischengehäuse oder eine Engine-Mount-Structure. Ist der Gehäusekörper ebenfalls bevorzugt als Kombination von Turbinenaußengehäuse und Fan-Gehäuse ausgebildet, schließt der Gehäusekörper luvseitig den Turbo-Fan und leeseitig das Kerntriebwerk bzw. den Mantelstromkanal ein. Bevorzugt sind in dieser Ausführungsform zwei metallische Anschlusselemente, bevorzugt Zwischengehäuse bzw. Engine-Mount-Structure und Rear-Mount-Ring, in den Gehäusekörper integriert. Besonders bevorzugt ist dabei das Zwischengehäuse bzw. die Engine-Mount-Structure nicht endseitig im Gehäusekörper integriert. Demnach werden Verstärkungsfasern des Gehäusekörpers um die von dem Zwischengehäuse oder der Engine-Mount-Structure auskragenden Verbindungselemente herumgeführt, aber nicht von diesen umgelenkt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne auf diese beschränkt zu sein. Dabei zeigen:
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1: eine perspektivische Darstellung (A) und eine, teilweise in Schnittdarstellung gezeigte, Seitenansicht (B) einer erfindungsgemäßen Triebwerksaußenstruktur mit einem Gehäusekörper in Form eines Turbinenaußengehäuses mit einem integralem metallischen Anschlusselement in Form eines Rear-Mount-Rings,
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2: eine perspektivische Darstellung (A) und eine, teilweise in Schnittdarstellung gezeigte, Seitenansicht (B) einer erfindungsgemäßen Triebwerkaußenstruktur mit einem Gehäusekörper in Form einer Kombination von Turbinenaußengehäuse und Fan-Gehäuse aus Faserverbundmaterial mit zwei integrierten metallischen Anschlusselementen in Form eines Rear-Mount-Rings und eines Zwischengehäuses.
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Ausführungsbeispiel 1
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Die in 1 gezeigte erfindungsgemäße Triebwerkaußenstruktur weist einen zylinderförmigen Gehäusekörper 1 in Form eines Turbinenaußengehäuses 2 auf. Die Rotationssymmetrieachse des zylinderförmigen Gehäusekörpers 1 definiert dabei die axiale Richtung. Der Gehäusekörper 1 besitzt einen mehrlagigen Aufbau, wobei zwei Schichten Faserverbundmaterial 10 aus konsolidierten Endlosfasern ein leichtes Kernmaterial 11 mit Wabenstrukturen aus Kunststoff einschließen.
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Das Turbinenaußengehäuse 2 ist luvseitig am Befestigungsflansch eines Zwischengehäuses 4.2 befestigt und weist hierzu einen in radiale Richtung umgelegten Randbereich auf. Zur Befestigung des Gehäusekörpers 1 am Zwischengehäuse 4.2 müssen zusätzliche Befestigungsmittel durch hierfür vorgesehene Öffnungen des Befestigungsflansches und durch den umgelegten Randbereich 2 geführt werden. Für diese kraft- und formschlüssige Befestigungsmethode nach dem Stand der Technik sind zusätzliche Befestigungsmittel sowie in den Faserverbund des Gehäusekörpers 1 eingebrachte Öffnungen oder Lagerelemente notwendig, wodurch die Bauteilanzahl, das Gesamtgewicht und die Toleranzkette erhöht und gleichzeitig die Strukturfestigkeit verringert ist.
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Am leeseitigen Ende weist das Turbinenaußengehäuse 2 ein erfindungsgemäß integrales metallisches Anschlusselement 4 in Form eines Rear-Mount-Rings 4.1 auf. Dieses Anschlusselement 4.1 weist einen zum Gehäusekörper 1 koaxialen, mit diesem in axialer Richtung überlappenden und innenseitig an diesem anliegenden zylinderförmigen Abschnitt, aus sich zu einer zusammenhängenden Zylinderfläche ergänzenden Zylinderflächensegmenten, 5 auf. Dieser zylinderförmige Abschnitt 5 geht außerhalb des Gehäusekörpers 1 in ein ringförmiges Element 6 über. Das ringförmige Element 6 weist weiterhin Mittel zur Befestigung an einem Flugzeugrumpf 7 in Form von auf den Faserverbund aufgesetzten Lasteinleitungselementen auf.
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Der in axialer Richtung von Turbinenaußengehäuse 2 und Zylinderflächensegment 5 gebildete Überlapp weist einen ersten Abschnitt 5.1 auf, der sich in axialer Richtung unmittelbar an das ringförmige Element 6 anschließt. In diesem ersten Abschnitt 5.1 des Überlapps weisen Turbinenaußengehäuse 2 und Zylinderflächensegment 5 jeweils eine konstante Dicke auf. Im Bereich dieses ersten Abschnitts 5.1 sind stiftförmige Verbindungselemente 8 mit kreisförmigen Querschnitt in einer fluchtenden und in Umfangsrichtung, d.h. 90° zur axialen Richtung, orientierten Reihe angeordnet.
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Der in axialer Richtung von Turbinenaußengehäuse 2 und Zylinderflächensegment 5 gebildete Überlapp weist ferner einen zweiten Abschnitt 5.2 auf, der sich in axialer und dem ringförmigen Element abgewandter Richtung an den ersten Abschnitt 5.1 anschließt. In diesem zweiten Abschnitt sind das Zylinderflächensegment 5 und das Turbinenaußengehäuse 2 geschäftet ausgeführt, wobei die Dicke des Zylinderflächensegments 5 in axialer und dem ringförmigen Element 6 abgewandter Richtung in denselbem Maß abnimmt, wie die Dicke des Turbinenaußengehäuse 2 zunimmt. Im Bereich dieses zweiten Abschnitts sind stiftförmige Verbindungselemente 8 mit kreisförmigem Querschnitt in zwei parallelen, jeweils fluchtenden und in Umfangsrichtung, d.h. 90° zur axialen Richtung orientierten Reihen, angeordnet.
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Die Länge der Stifte 8 ist dabei innerhalb jeder der in Umfangsrichtung orientierten Reihen gleich, jedoch zwischen den Reihen derart voneinander verschieden, dass die Eindringtiefe der Stifte 8 in das Faserverbundmaterial 10 des Turbinenaußengehäuses 2 – trotz der unterschiedlichen Abstände der Stiftbasis von der Rotationssymmetrieachse des Turbinenaußengehäuses 2 – in etwa gleich ist und über 50% der Dicke des Faserverbundmaterials 10 ausmacht.
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Die drei in Umfangsrichtung orientierten Reihen von Verbindungselementen 8 sind derart zueinander versetzt, dass die Stifte 8 der mittleren Reihe in Umfangsrichtung jeweils genau zwischen zwei Stiften 8 der beiden äußeren Reihen angeordnet sind. Somit ist eine, aus jeweils einem Stift 8 jeder Reihe gebildete, fluchtende Reihe in 45° zur axialen Richtung angeordnet.
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Die Orientierung der Endlosfasern im Faserverbundmaterial 10 des Turbinenaußengehäuses 2 ist an die Ausrichtung der fluchtenden Reihen angepasst und beträgt ebenfalls 45° zur axialen Richtung. Die Fasern sind zwischen den in 45°-Richtung angeordneten fluchtenden Reihen von Verbindungselementen 8 auf dem Zylinderflächensegment 5 abgelegt und in Bündeln um einzelne Stifte 8 herumgelenkt. Die Fasern sind mit einem duroplastischen Matrixmaterial an das Zylinderflächensegment 5 aninfiltriert und somit stoff- und formschlüssig mit diesem verbunden. An der Stirnfläche des Turbinenaußengehäuses 2 besteht darüber hinaus eine durch das Matrixmaterial vermittelte stoffschlüssige Verbindung zum ringförmigen Element 6.
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Im Gegensatz zur Anbindung des Turbinenaußengehäuses 2 an das Zwischengehäuse 4.2 ermöglicht die erfindungsgemäße Integration des Rear-Mount-Rings 4.1 in den Gehäusekörper 1 – durch Faserablage auf dem Zylinderflächensegment 5 und zwischen den Verbindungselementen 8 sowie deren Umlenkung an den Stiften 8 und Anifiltration an den Rear-Mount-Ring 4.1 – eine hochfeste Verbindung von Turbinenaußengehäuse 2 und Rear-Mount-Ring 4.1, wobei zusätzliche Befestigungsmittel und eine nachträgliche Schwächung des Faserverbundmaterials 10 durch Bohrungen oder eingebrachte Lagerelemente vermieden werden. Die gezeigte Triebwerkaußenstruktur zeichnet sich somit durch eine hohe strukturelle Festigkeit bei geringem Gesamtgewicht und einen reduzierten Montageaufwand aus.
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Ausführungsbeispiel 2
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Die in 2 gezeigte erfindungsgemäße Triebwerkaußenstruktur weist einen zylinderförmigen Gehäusekörper 1 in Form einer Kombination eines leeseitig angeordneten Turbinenaußengehäuses 2 und eines luvseitig angeordneten Fan-Gehäuses 3 auf. Die Rotationssymmetrieachse des weitestgehend zylinderförmigen Gehäusekörpers 1 definiert dabei die axiale Richtung. Der Gehäusekörper 1 besitzt einen teilweise dreilagigen Aufbau, wobei im Bereich des Turbinenaußengehäuses 2 zwei Schichten Faserverbundmaterial 10 aus konsolidierten Endlosfasern ein leichtes Kernmaterial 11 mit Wabenstrukturen aus Kunststoff einschließen. Im Bereich des Fan-Gehäuses 3 weist der Gehäusekörper 1 im Bereich des nicht gezeigten Turbofans einen dreilagigen Aufbau, bestehend aus zwischen zwei Schichten Faserverbundmaterial 10 und einem zwischen diesen eingeschlossenen, ballistischen Kernmaterial 12 mit Wabenstrukturen aus Kunststoff, und ansonsten einen einlagigen Aufbau aus Faserverbundmaterial 10 auf. Im Bereich des dreilagigen Aufbaus ist das Faserverbundmaterial durch eine höhere Faserdichte, die über den Ablagewinkel und Anzahl von Flechtlagen eingestellt ist, selbst besonders durchschlagsfest ausgebildet. Das ballistische Kernmaterial 12 dient dazu, radial beschleunite Fremdkörper oder Teile des Turbo-Fans in Ihrer Propagation abzubremsen und in der Art einer Fangkammer aufzunehmen.
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Am seinem leeseitigen Ende weist das Turbinenaußengehäuse 2, wie bei der in 1 gezeigten Triebwerkaußenstruktur, ein erfindungsgemäß integrales metallisches Anschlusselement 4 in Form eines Rear-Mount-Rings 4.1 auf. Dieses Anschlusselement 4.1 weist einen zum Gehäusekörper 1 koaxialen, mit diesem in axialer Richtung überlappenden und innenseitig an diesem anliegenden zylinderförmigen Abschnitt, aus sich zu einer zusammenhängenden Zylinderfläche ergänzenden Zylinderflächensegmenten 5, auf. Dieser zylinderförmige Abschnitt 5 geht außerhalb des Gehäusekörpers 1 in ein ringförmiges Element 6 über, das weiterhin Mittel zur Befestigung an einem Flugzeugrumpf 7 in Form von auf den Faserverbund aufgesetzten Lasteinleitungselementen aufweist. Im Bereich des Zwischengehäuses 4.2 geht der Gehäusekörper 1 vom Turbinenaußengehäuse 2 in das Fan-Gehäuse 3 über und liegt auf der Außenfläche des Zwischengehäuses 4.2 auf. Am luvseitigen Ende ist das Fan-Gehäuse 3 in Form eines Anschlussflansches 13 für einen nicht gezeigten Einlaufkonus ausgebildet.
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Der am leeseitigen Ende des Gehäusekörpers 1 in axialer Richtung von Turbinenaußengehäuse 2 und Zylinderflächensegment 5 gebildete Überlapp weist – analog zu der in 1 gezeigten Triebwerkaußenstruktur – einen ersten Abschnitt 5.1 und einen zweiten Abschnitt 5.2 mit darauf angeordneten stiftförmigen Verbindungselementen 8 gleicher Länge auf.
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Die stiftförmigen Verbindungselemente 8 mit kreisförmigen Querschnitt sind in drei parallelen, jeweils fluchtenden und in Umfangsrichtung, d.h. 90° zur axialen Richtung, orientierten Reihen angeordnet. Die Länge der Stifte 8 ist dabei derart, dass die Eindringtiefe der Stifte 8 in das Faserverbundmaterial 10 des Turbinenaußengehäuses 2 über 50% der Dicke des Faserverbundmaterials 10 ausmacht.
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Die drei in Umfangsrichtung orientierten Reihen sind nicht zueinander versetzt, so dass eine, aus jeweils einem Stift 8 jeder Reihe gebildete, fluchtende Reihe parallel zur axialen Richtung angeordnet ist. Die Orientierung der Endlosfasern im Faserverbundmaterial 10 des Turbinenaußengehäuses 2 ist, angepasst an die Ausrichtung der fluchtenden Reihen, ebenfalls parallel zur axialen Richtung. Die Fasern sind zwischen den fluchtenden Reihen von Verbindungselementen 8 auf dem Zylinderflächensegment 5 abgelegt und in Bündeln um einzelne Stifte 8 herumgelenkt. Die Fasern sind mit einem duroplastischen Matrixmaterial an das Zylinderflächensegment 5 aninfiltriert und somit stoff- und formschlüssig mit diesem verbunden. An der Stirnfläche des Turbinenaußengehäuses 2 besteht darüber hinaus eine durch das Matrixmaterial vermittelte stoffschlüssige Verbindung zum ringförmigen Element 6.
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Weiterhin sind auf der Außenfläche des Zwischengehäuses 4.2 stiftförmige Verbindungselemente 8 mit kreisförmigen Querschnitt in drei parallelen, jeweils fluchtenden und in Umfangsrichtung, d.h. 90° zur axialen Richtung, orientierten Reihen angeordnet. Die Länge der Stifte 8 ist dabei derart, dass die Eindringtiefe der Stifte 8 in das Faserverbundmaterial 10 des Turbinenaußengehäuses 2 bzw. des Fan-Gehäuses 3 über 50% der Dicke des Faserverbundmaterials 10 ausmacht.
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Diese drei in Umfangsrichtung orientierten Reihen sind ebenfalls nicht zueinander versetzt, so dass eine, aus jeweils einem Stift 8 jeder Reihe gebildete, fluchtende Reihe parallel zur axialen Richtung angeordnet ist. Die Orientierung der Endlosfasern im Faserverbundmaterial 10 des Turbinenaußengehäuses 2 bzw. des sich an diesem luvseitig anschließenden Fan-Gehäuses 3 ist, angepasst an die Ausrichtung der fluchtenden Reihen, ebenfalls parallel zur axialen Richtung. Die Fasern sind zwischen den fluchtenden Reihen von Verbindungselementen 8 auf dem Zwischengehäuse 4.2 abgelegt, jedoch nicht um einzelne Stifte 8 herumgelenkt. Die Fasern sind mit einem duroplastischen Matrixmaterial an das Zwischengehäuse 4.2 aninfiltriert und somit stoffschlüssig mit diesem verbunden.
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Die in 2 gezeigte Triebwerkaußenstruktur ermöglicht somit eine einteilige, monolithische Ausgestaltung von Turbinenaußengehäuse 2 und Fan-Gehäuse 3, mit zwei erfindungsgemäß integrierten metallischen Anschlusselementen 4, nämlich Rear-Mount-Ring 4.1 und Zwischengehäuse 4.2. Somit wird vollständig ohne zusätzliche Befestigungsmittel eine hochfeste Verbindung zwischen Gehäusekörper 1 und metallischen Anschlusselementen 4 erzielt. Dadurch sind die Bauteilzahl, das Gesamtgewicht, die Toleranzkette, die Montagekosten und der Montageaufwand gegenüber der in 1 gezeigten Triebwerkaußenstruktur noch weiter verringert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäusekörper
- 2
- Turbinenaußengehäuse
- 3
- Fan-Gehäuse
- 4
- metallisches Anschlusselement
- 4.1
- Rear-Mount-Ring
- 4.2
- Zwischengehäuse
- 5
- Zylinderflächensegment
- 5.1
- erster Abschnitt des Zylinderflächensegments
- 5.2
- zweiter Abschnitt des Zylinderflächensegments
- 6
- ringförmiges Element
- 7
- Mittel zur Befestigung an einem Flugzeugrumpf
- 8
- Verbindungselemente
- 9
- Anschlussflansch (Stand der Technik)
- 10
- Faserverbundmaterial
- 11
- leichtes Kernmaterial
- 12
- ballistisches Kernmaterial
- 13
- Anschlussflansch für Einlaufkonus (Stand der Technik)
