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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine Hautfeldfenstereinheit für ein Luftfahrzeug, ein Luftfahrzeug mit einer solchen Hautfeldfenstereinheit und ein Herstellungsverfahren für eine solche Hautfeldfenstereinheit.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Herkömmliche Flugzeugfenster umfassen üblicherweise einen Fensterrahmen, eine äußere und eine innere Fensterscheibe, Dichtungen, ein Halterelement und Verbindungselemente zum Verbinden mit dem Flugzeug. Dabei bilden die äußere und die innere Fensterscheibe zusammen mit der Dichtung ein so genanntes Fensterset. Die im Fensterset integrierte äußere Fensterscheibe nimmt im Flugbetrieb nur solche Lasten auf, die aus dem Differenzdruck zwischen dem Innenraum der Flugzeugkabine und der Umgebung resultieren. Alle übrigen Lasten, die etwa in der Rumpfstruktur auftreten, werden unter anderem durch einen den Fensterausschnitt verstärkenden Fensterrahmen um den Fensterausschnitt herumgeleitet.
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DE 10 2008 007 545 A1 beschreibt ein Fenster für ein Flugzeug aus einem transparenten Verbundwerkstoff, wobei der Verbundwerkstoff Fasern und ein Matrixmaterial aufweist, so dass das Fahrzeugfenster dazu befähigt ist, im Fensterbereich auftretende Strukturlasten aufzunehmen und die Fensterfunktion auch trotz einer Beschädigung des Fahrzeugfensters im Wesentlichen bereitstellen kann. Die Fasern und das Matrixmaterial sind transparent und weisen im Wesentlichen den gleichen Brechungsindex auf.
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US 9 193 483 B2 beschreibt ein Verfahren zum Bilden von Ausschnitten in einem Flugzeugrumpf, bei dem ein erster und ein zweiter Ausschnitt nebeneinander in einer Seitenregion des Rumpfes gebildet werden. Der erste und der zweite Ausschnitt sind dabei so ausgebildet, dass sich ein direkter Lastpfad entlang der Seitenregion im Wesentlichen durchgehend von einem unteren Bereich der Seitenregion allgemein unter dem ersten Ausschnitt zu einem oberen Bereich der Seitenregion allgemein oberhalb des zweiten Ausschnitts erstreckt.
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EP 1 663 776 B1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Luftfahrzeug-Außenhautpanels mit integral ausgebildeten transparenten Fenstern, bei dem zumindest ein Blech zur Herstellung einer Rahmenstruktur verwendet wird, wobei die Rahmenstruktur eine Öffnung festlegt. Außerdem wird ein generell transparentes, faserverstärktes Harz auf das Blech aufgebracht, um das Blech zumindest teilweise einzuhüllen und die Öffnung auszufüllen, wobei das generell transparente, faserverstärkte Harz ein durchsichtiges Fenster bildet.
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AU 2009 202 514 B2 beschreibt ein Verfahren zum Verstärken eines Verbundmaterials, bei dem ein optisch transparentes Polymermatrixharz vorgesehen wird, sowie transparente Glaselemente und opake Verstärkungselemente in Form von opaken Fasern und/oder Bändern. Ein Prepreg wird unter Verwendung der transparenten Glaselemente und der opaken Verstärkungselemente erzeugt. Anschließend wird ein Verbund durch Auflegen des Prepregs gebildet und der Verbund ausgehärtet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine alternative Hautfeldfenstereinheit für ein Luftfahrzeug vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch eine Hautfeldfenstereinheit für ein Luftfahrzeug, ein Luftfahrzeug mit einer solchen Hautfeldfenstereinheit und ein Herstellungsverfahren für eine solche Hautfeldfenstereinheit gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 9 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
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Es wird vorgeschlagen, eine Hautfeldfenstereinheit für ein Luftfahrzeug bereitzustellen, welche einen Hautfeldabschnitt und einen Fensterscheibenabschnitt umfasst. Der Hautfeldabschnitt ist Teil eines Hautfelds eines Luftfahrzeugs und weist ein Muster von Nadellöcherperforierungen auf. Der Fensterscheibenabschnitt ist transparent und so angeordnet, dass er die Nadellöcherperforierungen abdeckt.
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Unter dem Begriff „Nadellöcherperforierungen“ werden pinhole Perforierungen verstanden, also viele kleine Löcher in einer Fläche. Unter dem Begriff „Muster von Nadellöcherperforierungen“ wird die Anordnung der vielen kleinen Löcher in der Fläche in einer Weise verstanden, dass die Löcher den Effekt haben, dass die Fläche für einen relativ nahen Menschen durchsichtig erscheint. Der Begriff „nahe“ bezieht sich in diesem Umfeld auf die üblichen Abstände zwischen einem Luftfahrzeugpassagier und einer Wand des Luftfahrzeugs. Für einen weiter entfernten Menschen erscheint die Fläche undurchsichtig. Der Effekt wird z.B. bei Lochfolien oder Windowgraphics für Werbezwecke auf Bussen eingesetzt. Der Busspassagier sieht nahezu ungehindert nach draußen, während ein außerhalb des Busses und mit größerem Abstand angeordneter Mensch einen Werbeaufdruck auf dem Bus wahrnimmt. Der Begriff „Nadellöcherperforierungen“ bedeutet nicht, dass die Nadellöcherperforierungen tatsächlich durch Nadeln hergestellt werden müssen oder von der Lochgröße und anderen Dimensionen auf Nadeln abgestimmt sein müssen.
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Gemäß der Erfindung werden die Nadellöcherperforierungen jedoch nicht für einen Werbeaufdruck verwendet, sondern um herkömmliche Fenster im Luftfahrzeug zu vermeiden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Fenstern wird gemäß der Erfindung das Hautfeld bzw. einen Außenwand des Luftfahrzeugs nicht durchbrochen bzw. nicht auf der gesamten Fensterfläche durchbrochen. Anstatt dessen wird das Hautfeld kontinuierlich fortgeführt, es unterscheidet sich also nicht zwischen einer Fenster- und einer Wandfläche. Der Hautfeldabschnitt wird jedoch mit einem ein Muster von Nadellöcherperforierungen versehen, die den Effekt haben, dass ein Mensch innerhalb des Luftfahrzeugs nach außen sehen kann.
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In anderen Worten hat die Hautfeldfenstereinheit gemäß der Erfindung die Vorteile, dass eine Fenstereinheit in einem Luftfahrzeug bereitgestellt werden kann, ohne fensterflächengroße Ausschnitte im Hautfeld bzw. der Luftfahrzeugwand vorsehen zu müssen. Auf diese Weise wird die Integrität und Kontinuität des Hautfelds bzw. der Luftfahrzeugwand und des Lastwegs aufrecht erhalten. Die Hautfeldfenstereinheit kann Strukturlasten ebenso wie die umgebende Luftfahrzeugwand übertragen. Die Form und Größe der Hautfeldfenstereinheit kann an den Verlauf und die Form der Stringer und Spanten der Luftfahrzeugwand angepasst werden. Es sind keine zusätzlichen Verstärkungen des Fensters, wie z.B. ein Rahmen notwendig. Das damit verbundene Gewicht und die Kosten werden eingespart. Schlussendlich kann die Fensterfläche innerhalb des Luftfahrzeugs deutlich vergrößert werden, sodass z.B. durchgehende Hautfeldfenstereinheiten an den Seiten und/oder der Decke des Luftfahrzeugs vorgesehen werden können. Selbst ein vollständig durchsichtiges Flugzeug ist möglich. Die Hautfeldfenstereinheit gemäß der Erfindung kann auch besser gegen mechanische Einflüsse bzw. Stöße von außen oder innen schützen.
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Der Fensterscheibenabschnitt ist transparent und auf den Nadellöcherperforierungen angeordnet. Der Fensterscheibenabschnitt kann dabei einteilig sein, d.h. nur aus einer Fensterscheibe bestehen. Das bedeutet, dass der kompliziertere und teurere herkömmliche Aufbau eines Luftfahrzeugfensters aus Innenscheibe, Dichtung und Außenscheibe nicht mehr nötig ist. Der Fensterscheibenabschnitt kann ein Halteelement bzw. Retainer umfassen. Der Fensterscheibenabschnitt kann aus Glas, Kunststoff oder einem Verbundmaterial bestehen.
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Das Material des Hautfeldabschnitts kann an sich undurchsichtig sein, was die Herstellung und die Materialauswahl vereinfacht. Eine Fläche des Musters von Nadellöcherperforierungen kann der Fläche eines Kabinenfensters des Luftfahrzeugs entsprechen, um ein herkömmliches Kabinenfenster zu ersetzen. Der Hautfeldabschnitt kann zu einer Innenseite des Luftfahrzeugs gerichtete dunkle Oberfläche aufweisen, sodass das Muster von Nadellöcherperforierungen für einen Passagier, ein Crewmitglied oder einen Piloten weniger sichtbar ist.
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Das Löcher-zu-Material-Verhältnis der Nadellöcherperforierungen kann zwischen 25 und 75 % liegen und vorzugsweise zwischen 45 und 55 %. Die Lochgrößen können pro Hautfeldabschnitt gleich oder unterschiedlich sein. Die Löcher können rund oder eckig sein. Das durch die Nadellöcherperforierungen auf dem Hautfeldabschnitt erzeugte Raster oder Muster kann gleichmäßig sein. Durch die Nadellöcherperforierungen können aber auch Verläufe, Stufen oder Bilder dargestellt werden.
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In einer Ausführungsform weist das Muster von Nadellöcherperforierungen ein Löcher-zu-Material-Verhältnis auf, welches von der Kabinengröße abhängt. Das bedeutet, dass in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen dem Betrachter und der Fensterfläche das Loch-zu-Material Verhältnis gewählt werden kann. Insbesondere heißt das, dass der Rumpfdurchmesser und die Anzahl und/oder Anordnung der Sitzreihen Einfluss auf das Löcher-zu-Material-Verhältnis haben kann. Außerdem kann der Lochdurchmesser so gewählt werden, dass in Abhängigkeit von der Hautfelddicke der Betrachtungswinkel möglichst groß bleibt.
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In einer Ausführungsform weist das Muster von Nadellöcherperforierungen einen Lochdurchmesser zwischen 1,5 und 10 mm auf und vorzugsweise zwischen 2,5 und 7,5 mm. Das bedeutet, dass die einzelnen Löcher, die die Nadellöcherperforierungen bilden, den genannten Durchmesser aufweisen. In einer Ausführungsform weist das Muster von Nadellöcherperforierungen eine Materialbreite zwischen zwei benachbarten Löchern auf, die im Bereich der Lochdurchmesser liegt. In einer Ausführungsform weist das Muster von Nadellöcherperforierungen eine Materialbreite zwischen zwei benachbarten Löchern auf, die im Bereich zwischen 1,5 und 10 mm und vorzugsweise zwischen 2,5 und 7,5 mm liegt. Die Materialbreite zwischen zwei benachbarten Löchern kann, muss anber nicht dem Lochdurchmesser entsprechen.
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In einer Ausführungsform ist der Hautfeldabschnitt zu einer Außenseite des Luftfahrzeugs gerichtet, und der Fensterscheibenabschnitt zu einer Innenseite des Luftfahrzeugs gerichtet. Das bedeutet, dass der Fensterscheibenabschnitt innen im Luftfahrzeug ist, und der Hautfeldabschnitt außen. Der Fensterscheibenabschnitt wird dann durch den Kabineninnendruck während des Flugs nach außen gedrückt. In einer anderen Ausführungsform kann auch andersherum der Fensterscheibenabschnitt zu einer Außenseite des Luftfahrzeugs gerichtet sein, und der Hautfeldabschnitt zu einer Innenseite des Luftfahrzeugs.
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In einer Ausführungsform sind der Hautfeldabschnitt und der Fensterscheibenabschnitt so angeordnet, dass sie sich berühren. Das bedeutet, der Hautfeldabschnitt und der Fensterscheibenabschnitt direkt aufeinander liegen und in Kontakt sind. In einer anderen Ausführungsform können der Hautfeldabschnitt und der Fensterscheibenabschnitt auch voreinander beabstandet angeordnet sein. Der Fensterscheibenabschnitt kann mit dem Hautfeldabschnitt direkt oder indirekt verbunden bzw. aufgeklebt sein.
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In einer Ausführungsform kann der Hautfeldabschnitt ein lokales Verstärkungselement aufweisen, wie z.B. eine lokale Materialverdickung. Das lokale Verstärkungselement kann parallel zu Stringern und/oder Spanten des Luftfahrzeugrumpfs verlaufen und/oder den Hautfeldabschnitt bzw. den Fensterscheibenabschnitt rahmenartig umgeben. Das Verstärkungselement kann aber auch ein zusätzliches, z.B. aufgeklebtes Element sein.
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In einer Ausführungsform umfasst die Hautfeldfenstereinheit eine glättende Deckschicht, die den Hautfeldabschnitt (oder den Fensterscheibenabschnitt) an einer Außenseite des Luftfahrzeugs abdeckt. Die glättende Deckschicht kann eine aufgeklebte transparent Folie oder eine Verbundscheibe sein. Mithilfe der glättenden Deckschicht kann die Hautfeldfenstereinheit gegen Schmutz geschützt werden und eine aerodynamisch glatte Oberfläche erzeugt werden.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Luftfahrzeug mit einer Hautfeldfenstereinheit wie oben beschrieben. Die Hautfeldfenstereinheit kann in die Seitenwände und/oder die Decke des Luftfahrzeugs eingesetzt sein.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine Hautfeldfenstereinheit. Das Herstellungsverfahren umfasst die folgenden Schritte, nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge:
- – Bereitstellen eines Hautfeldabschnitts, und
- – Bereitstellen eines Fensterscheibenabschnitts neben dem Hautfeldabschnitt.
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Der Hautfeldabschnitt ist Teil eines Hautfelds eines Luftfahrzeugs und weist ein Muster von Nadellöcherperforierungen auf. Der Fensterscheibenabschnitt ist transparent und angeordnet, um die Nadellöcherperforierungen abzudecken. Der Hautfeldabschnitt und der Fensterscheibenabschnitt können flächig aufeinander gelegt, gesteckt, geklebt oder ähnliches sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
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1 zeigt einen Teil einer Passagierkabine eines Luftfahrzeugs mit einer Hautfeldfenstereinheit in einer schematischen Darstellung.
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2 zeigt eine Seitenansicht eines Flugzeugs in einer schematischen Darstellung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt einen Teil einer Passagierkabine eines Luftfahrzeugs 100 (siehe 2) mit einer Hautfeldfenstereinheit 10 aus einem Innenraum des Luftfahrzeugs 100 gesehen. Die Hautfeldfenstereinheit 10 umfasst einen Hautfeldabschnitt 1 und einen Fensterscheibenabschnitt 2. Der Hautfeldabschnitt 1 ist Teil eines Hautfelds bzw. einer Außenwand eines Luftfahrzeugs 100. Der Hautfeldabschnitt 1 weist ein Muster von Nadellöcherperforierungen 3 auf. Das Muster von Nadellöcherperforierungen 3 ist eine Anordnung vieler kleiner Löcher in der Fläche in einer Weise, dass die Löcher den Effekt haben, dass die Fläche für einen relativ nahen Menschen durchsichtig erscheint. Für einen weiter entfernten Menschen erscheint die Fläche undurchsichtig. Die Fläche des Musters von Nadellöcherperforierungen 3 entspricht der Fläche eines Kabinenfensters des Luftfahrzeugs 100, um ein herkömmliches Kabinenfenster zu ersetzen.
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Der Fensterscheibenabschnitt 2 ist so angeordnet, dass er die Nadellöcherperforierungen 3 abdeckt, d.h. in der 1 vor dem Hautfeldabschnitt 1. Der Fensterscheibenabschnitt 2 ist hier einteilig, d.h. er besteht nur aus einer Fensterscheibe anstatt aus Innenscheibe, Dichtung und Außenscheibe. Selbstverständlich sind auch diverse andere Fensterscheibenaufbauten möglich. Der Fensterscheibenabschnitt 2 umfasst hier weiterhin ein Halteelement 4 bzw. Retainer. Selbstverständlich ist auch eine Klebefläche oder ähnliches möglich.
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Der Fensterscheibenabschnitt 2 ist transparent. Der Fensterscheibenabschnitt 2 kann aus Glas, Kunststoff oder einem Verbundmaterial bestehen. Das Material des Hautfeldabschnitts 1 ist undurchsichtig.
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Der Hautfeldabschnitt 1 ist zu einer Außenseite des Luftfahrzeugs 100 gerichtet und der Fensterscheibenabschnitt 2 zu einer Innenseite des Luftfahrzeugs 100. Der Hautfeldabschnitt 1 und der Fensterscheibenabschnitt 2 sind so angeordnet, dass sie sich berühren, d.h. der Hautfeldabschnitt 1 und der Fensterscheibenabschnitt 2 liegen direkt und flächig aufeinander und in Kontakt miteinander.
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Das Hautfeld des Luftfahrzeugs 100 ist nicht für die Hautfeldfenstereinheit 10 auf der gesamten Fensterfläche durchbrochen. Anstatt dessen wird das Hautfeld samt Stringern 5 und Spanten 6 kontinuierlich fortgeführt, es unterscheidet sich also nicht zwischen einer Fenster- und einer Wandfläche. Damit hat die Hautfeldfenstereinheit 10 den Vorteil, dass eine Fenstereinheit in einem Luftfahrzeug 100 bereitgestellt werden kann, ohne fensterflächengroße Ausschnitte im Hautfeld bzw. der Luftfahrzeugwand vorsehen zu müssen. Auf diese Weise wird die Integrität und Kontinuität des Hautfelds bzw. der Luftfahrzeugwand und des Lastwegs aufrecht erhalten.
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Der Hautfeldabschnitt 1 weist eine lokale Materialverdickung (nicht gezeigt) als lokales Verstärkungselement parallel zu den Stringern 5 und den Spanten 6 des Luftfahrzeugrumpfs auf.
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Das Löcher-zu-Material-Verhältnis der Nadellöcherperforierungen 3 beträgt hier 1:3, d.h. ca. 33 % der Fläche sind Löcher und 66 % der Fläche ist Material. Die Lochgrößen sind hier pro Hautfeldabschnitt 1 gleich und kreisrund. Der Lochdurchmesser pro Loch der Nadellöcherperforierungen 3 beträgt hier 1,5 mm. Die Materialbreite zwischen zwei benachbarten Löchern liegt beim einem geringen Mehrfachen des Lochdurchmessers, hier bei ca. 3 mm. Das durch die Nadellöcherperforierungen 3 auf dem Hautfeldabschnitt 1 erzeugte Raster oder Muster ist gleichmäßig.
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Die Hautfeldfenstereinheit 10 umfasst weiterhin eine glättende Deckschicht (nicht gezeigt), die den Hautfeldabschnitt 1 an der Außenseite des Luftfahrzeugs 100 abdeckt, d.h. in der 1 hinter den gezeigten Schichten. Die glättende Deckschicht ist hier eine aufgeklebte transparent Folie, mithilfe der die Hautfeldfenstereinheit 10 gegen Schmutz geschützt und eine aerodynamisch glatte Oberfläche erzeugt wird.
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2 zeigt eine Seitenansicht eines Luftfahrzeugs 100 in einer schematischen Darstellung. Das Luftfahrzeug 100 ist hier ein Flugzeug, kann aber auch ein Hubschrauber oder ein anderes Fortbewegungsmittel sein. Das Luftfahrzeug 100 umfasst Hautfeldfenstereinheiten 10 wie oben beschrieben, die in die Seitenwände des Luftfahrzeugs 100 eingesetzt sind.
