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Die Erfindung betrifft eine Primärstrukturanordnung für einen Flugzeugaußenhautwärmetauscher, ein Flugzeug mit solch einer Primärstrukturanordnung und ein Verfahren zum Anbringen eines Flugzeugaußenhautwärmetauschers. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Primärstrukturanordnung mit einem Außenhautabschnitt, der eine Vertiefung aufweist, und einer Wärmeträgerfluidverbindung sowie einem die Vertiefung verschließenden Bauelement. Ferner ist die Erfindung auf ein Flugzeug mit solch einer Primärstrukturanordnung sowie ein Verfahren zum Anbringen eines Flugzeugaußenhautwärmetauschers in solch einer Vertiefung eines Außenhautabschnitts beschrieben.
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Flugzeuge sind für gewöhnlich mit Kühlsystemen ausgestattet, die die Umgebungsluft des Flugzeugs als Wärmesenke verwenden. Um den Kühlsystemen ausreichend Kühlenergie zur Verfügung zu stellen, wird ein Kühlluftstrom aus Umgebungsluft über einen Wärmetauscher des Kühlsystems geleitet. Der Kühlluftstrom kann beispielsweise in einem Stauluftkanal bewirkt werden, wobei der Wärmetauscher zwischen einer Staulufteinlassöffnung und Stauluftauslassöffnung des Stauluftkanals angeordnet ist. Im Bodenbetrieb des Flugzeugs kann eine Fördereinrichtung den Kühlluftstrom in dem Stauluftkanal erzeugen. Aufgrund der Öffnungen in der äußeren Hülle des Flugzeugs werden jedoch Verwirbelungen erzeugt, die einen Treibstoffverbrauch des Flugzeugs erhöhen.
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Weiterhin bekannt sind Flugzeugaußenhautwärmetauscher, die eine Oberfläche aufweisen, die einen Teil der Außenhaut des Flugzeugs bildet. Dadurch kann auf einen Stauluftkanal verzichtet werden, und Verwirbelungen an der Außenhaut des Flugzeugs können reduziert werden. Jedoch stellen Flugzeugaußenhautwärmetauscher einen Eingriff in die äußere Hülle des Flugzeugs dar, wodurch die Flugzeugstruktur an den Flugzeugaußenhautwärmetauscher angepasst werden muss.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Primärstrukturanordnung für einen Flugzeugaußenhautwärmetauscher, ein Flugzeug mit solch einer Primärstrukturanordnung und ein Verfahren zum einfacheren Anbringen eines Flugzeugaußenhautwärmetauschers bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Primärstrukturanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Flugzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
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Gemäß einem ersten Aspekt zum besseren Verständnis der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Primärstrukturanordnung für einen Flugzeugaußenhautwärmetauscher einen Außenhautabschnitt, der eine äußere Form des Flugzeugs definiert und einen Abschnitt einer Hülle des Flugzeugs bildet, wobei der Außenhautabschnitt mindestens eine Vertiefung aufweist. Unter Primärstruktur wird hier auf die strukturellen Bauteile des Flugzeugrumpfes abgestellt, die für gewöhnlich eine tragende Hülle (Außenhaut) des Flugzeugs sowie daran angeordnete Rahmen (auch Spante oder Frames), Stringer und andere Stützstrukturen umfassen. Der Außenhautabschnitt kann jeder beliebige Abschnitt der Außenhaut des Flugzeugs sein. Insbesondere kann der Außenhautabschnitt an einem Teil des Flugzeugrumpfes angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Außenhautabschnitt auch an einem Teil eines Flügels oder Leitwerks des Flugzeugs angeordnet sein.
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Befindet sich der Außenhautabschnitt in einem Bereich des Flugzeugs, der nicht mit Druck beaufschlagt ist (beispielsweise dem Flugzeugbauch (dem sogenannten Belly-Fairing)), muss der Außenhautabschnitt nicht durchgängig sein. Vielmehr kann der Außenhautabschnitt mindestens eine Öffnung aufweisen. Dadurch kann der unbedruckte Bereich des Flugzeugs, und insbesondere die darin vorhandene Luft, auch als Wärmesenke für den Flugzeugaußenhautwärmetauscher verwendet werden.
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Alternativ kann der Außenhautabschnitt mit der Vertiefung so gestaltet sein, dass trotz der Vertiefung eine gasdichte Hülle des Flugzeugs gebildet wird. Dies ist insbesondere in Abschnitten des Flugzeugs notwendig, bei denen die Außenhaut des Flugzeugs einen bedruckten Bereich des Flugzeugs begrenzt oder zumindest daran angrenzt. Mit anderen Worten ist die Außenhaut in dem Außenhautabschnitt durchgängig hergestellt. Alternativ kann die Vertiefung in den Außenhautabschnitt eingefügt und dort mit der übrigen Außenhaut des Außenhautabschnitts gasdicht verbunden sein. Beispielsweise kann ein die Vertiefung bildendes Außenhautelement an seiner äußeren Umrandung mit der übrigen Außenhaut des Außenhautabschnitts verklebt, verschweißt oder anderweitig daran gasdicht befestigt sein. Eine durchgängige Außenhaut bietet den Vorteil, dass die von der Außenhaut getragenen Kräfte durch die gesamte Außenhaut übertragen werden können, ohne dass mögliche Schwachstellen an der Verbindung zwischen Außenhaut und die Vertiefung bildendes Außenhautelement entstehen. Auch die Überprüfung, insbesondere auf die Gasdichtigkeit, der Außenhaut wird durch eine durchgängige, einstückige Außenhaut erleichtert.
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Beispielsweise kann der Außenhautabschnitt aus einem Verbundwerkstoff hergestellt werden, wobei die Vertiefung beim Ausformen des Außenhautabschnitts bereits vorgesehen ist, so dass der Verbundwerkstoff durchgängig ist. Alternativ kann der Außenhautabschnitt auch aus Metall hergestellt werden, wobei die Vertiefung beispielsweise durch Pressformen hergestellt werden kann.
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Die Vertiefung ist in Richtung des Flugzeuginneren gerichtet. Mit anderen Worten liegt die Außenhaut im Bereich der Vertiefung weiter im Flugzeuginneren als die Außenhaut im übrigen Bereich des Außenhautabschnitts. Beispielsweise kann die Außenhaut im Bereich der Vertiefung einen bestimmten Radius aufweisen, während im Bereich des Außenhautabschnitts außerhalb der Vertiefung die Außenhaut einen grö-ßeren Radius hat.
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Die Primärstrukturanordnung umfasst ferner eine Wärmeträgerfluidverbindung, die dazu eingerichtet ist, ein Wärmeträgerfluid in die Vertiefung zu führen. Beispielsweise kann die Wärmeträgerfluidverbindung dazu eingerichtet sein, ein Wärmeträgerfluid durch die Außenhaut des Flugzeugs in die Vertiefung zu führen. Die Wärmeträgerfluidverbindung bildet somit eine Durchführung durch die Außenhaut des Flugzeugs, durch die ein Wärmeträgerfluid geführt werden kann. Dabei ist es unabhängig, ob tatsächlich Wärmeträgerfluid durch die Wärmeträgerfluidverbindung geführt wird oder nicht.
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In der einfachsten Form kann die Wärmeträgerfluidverbindung eine Öffnung in der Außenhaut darstellen, durch die eine Wärmeträgerfluidleitung geführt werden kann. Um weiterhin eine gasdichten Hülle zu erzielen, muss die Öffnung durch die Wärmeträgerfluidleitung oder (falls keine Wärmeträgerfluidleitung eingesetzt wird) ein Verschlusselement gasdicht verschlossen werden. In einer anderen Ausgestaltung kann die Wärmeträgerfluidverbindung ein Anschlussstück (beispielsweise Kupplung) einer Wärmeträgerfluidleitung sein. Dieses Anschlussstück kann dabei in dem Außenhautabschnitt so eingebaut oder integriert sein, dass außer einem Leitungsquerschnitt für das Wärmeträgerfluid keine weitere Öffnung durch die Außenhaut des Flugzeugs vorhanden ist. Dadurch wird die Gasdichtigkeit des Außenhautabschnitts gewährleistet. Das Anschlussstück kann selbstschließend ausgestaltet sein, d.h. wenn kein Wärmeträgerfluidkanal oder ähnliches an dem Anschlussstück angeschlossen ist, wird ein innerer Querschnitt des Anschlussstücks zur Führung des Wärmeträgerfluid verschlossen.
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Ferner kann die Primärstrukturanordnung ein die Vertiefung verschließendes Bauelement umfassen. Dieses Bauelement weist daher Dimensionen auf, von denen die meisten den zugehörigen Dimensionen der Vertiefung entsprechen. Mit anderen Worten ist die Vertiefung nach Einsetzen des Bauelements verschlossen und die Oberfläche der Außenhaut außerhalb der Vertiefung und die Oberfläche des Bauelements sind bündig angeordnet, sodass sie eine durchgängige äußere Fläche des Flugzeugs bilden. Dadurch kann eine gute Aerodynamik des Flugzeugs erzielt werden.
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Dabei muss das Bauelement nicht notwendigerweise die gleiche Tiefe (in Radialrichtung zur Flugzeugmitte hin betrachtet) wie die Vertiefung aufweisen. So kann das Bauelement zusammen mit der in der Vertiefung angeordneten Außenhaut des Flugzeugs einen Hohlraum bilden. Alternativ oder zusätzlich kann das Bauelement einen Hohlraum aufweisen, der an mindestens einigen Seiten durch einen Abschnitt des Bauelements begrenzt und definiert ist.
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Das Bauelement kann beispielsweise in Leichtbauweise hergestellt sein. So kann das Bauelement zumindest abschnittsweise einen Verbundwerkstoff oder Metall umfassen. Insbesondere eine die Außenseite des Bauelements bildende Fläche, wenn es in der Vertiefung eingesetzt ist, kann durch den Verbundwerkstoff oder Metall hergestellt sein. Bevorzugt wird derselbe Werkstoff verwendet, der auch die Außenhaut des Flugzeugs in dem Außenhautabschnitt bildet. Ferner kann das Bauelement abschnittsweise auch aus einem Schaum, einer wabenförmigen Struktur oder einem ähnlichen, Hohlräume aufweisenden Material gebildet sein.
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Schließlich kann die Primärstrukturanordnung mindestens eine in oder an der Vertiefung angeordnete Halterung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, das die Vertiefung verschließende Bauelement in der Vertiefung festzuhalten. Die mindestens eine Halterung kann in der Vertiefung oder im Bereich um die Vertiefung herum durch die Außenhaut ausgeformt sein. Mit anderen Worten ist die Halterung in dem Außenhautabschnitt integriert.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine Halterung auch auf einer Innenseite der Außenhaut im Bereich der Vertiefung oder darum herum angeordnet sein. Hierbei kann das Bauelement mindestens einen Abschnitt aufweisen, der in die Halterung hineinreicht, sodass das Bauelement durch die Halterung in der Vertiefung gesichert wird. Eine solche auf der Innenseite der Außenhaut angeordnete Halterung muss bei einer gasdichten Hülle diese Gasdichtigkeit im Bereich des Außenhautabschnitts weiterhin gewährleisten. Beispielsweise kann die Halterung einen zur Innenseite des Flugzeugs hin zeigenden Gehäuseabschnitt aufweisen, der gasdicht mit der Innenseite der Außenhaut des Flugzeugs verbunden ist.
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In einer Ausgestaltungsvariante kann die Primärstrukturanordnung ferner mindestens einen in dem die Vertiefung verschließenden Bauelement angeordneten Wärmeträgerfluidkanal umfassen. Mit anderen Worten weist das Bauelement einen Wärmeträgerfluidkanal auf, durch den ein Wärmeträgerfluid strömen kann. Das Wärmeträgerfluid kann beispielsweise in einem Kühlkreislauf eingesetzt werden, wobei es in erwärmtem Zustand in den Wärmeträgerfluidkanal geleitet wird, um Wärmeenergie abzugeben. Der Wärmeträgerfluidkanal kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, als Wärmetauscher zu fungieren oder zumindest in einem Abschnitt einen Wärmetauscher zu umfassen. Daher ist der Wärmeträgerfluidkanal entsprechend dimensioniert, beispielsweise durch eine lange Leitungslänge ausgezeichnet, und in dem Bauelement so angeordnet, dass der Wärmeträgerfluidkanal mit einem Kühlmedium thermisch gekoppelt ist. Als Kühlmedium kann hier beispielsweise Umgebungsluft in der unmittelbaren Umgebung des Flugzeugs verwendet werden.
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Der Wärmeträgerfluidkanal kann ferner eine den Wärmeträgerfluidkanal begrenzende Wand aufweisen, die auch eine Außenseite des Bauelements bildet. Dadurch kann der Wärmeträgerfluidkanal an der Außenseite des Bauelements (im in der Vertiefung eingebauten Zustand die Außenseite des Flugzeugs bildend) Wärmeenergie an die Umgebungsluft abgeben. Diese Außenseite des Bauelements kann dabei aerodynamisch günstig glatt ausgeführt sein und/oder abschnittsweise mit Kühlrippen versehen sein, um einen besseren Abtransport von Wärmeenergie an die Umgebungsluft zu gewährleisten. Der Wärmeträgerfluidkanal kann auch mäanderförmig oder in anderer Weise so durch das Bauelement geführt sein, dass die den Wärmeträgerfluidkanal begrenzende Wand eine möglichst große Oberfläche auf der Außenseite des Bauelements einnimmt.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Wärmeträgerfluidkanal von einer Außenwand des Bauelements überspannt sein. Dabei kann die Außenwand des Bauelements mit dem Wärmeträgerfluidkanal thermisch gekoppelt sein, um eine möglichst gute Abgabe von Wärmeenergie des Wärmeträgerfluids über die Außenwand des Bauelements an die Umgebungsluft zu ermöglichen. Beispielsweise kann der Wärmeträgerfluidkanal an einer Innenseite der Außenwand des Bauelements thermisch leitend befestigt sein, beispielsweise mittels thermisch leitfähigem Kleber, durch Verschweißen oder durch einstückige Herstellung.
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Ebenfalls alternativ oder zusätzlich kann der Wärmeträgerfluidkanal in Form von einer Vielzahl von Mikrokanälen ausgeführt sein. Solche Mikrokanäle können beispielsweise einen (Innen-) Durchmesser zwischen 0,8 mm und 2 mm aufweisen. Dadurch lässt sich eine hohe Leitungslänge für den Wärmeträgerfluidkanal erzielen, was wiederum eine gute Abgabe von Wärmeenergie erlaubt.
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All diese Varianten bewirken, dass der Wärmeträgerfluidkanal die Funktion eines Au-ßenhautwärmetauschers übernimmt. Dies kann den (nahezu) gesamten Wärmeträgerfluidkanal innerhalb des Bauelements betreffen oder nur einen bestimmten Abschnitt davon, der sich in der Nähe der Außenseite des Bauelements befindet.
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Ferner kann in einer Ausgestaltungsvariante der Wärmeträgerfluidkanal durch die Wärmeträgerfluidverbindung ins Innere des Flugzeugs hineinreichen. Mit anderen Worten durchdringt der Wärmeträgerfluidkanal bei der Wärmeträgerfluidverbindung die Außenhaut des Flugzeugs. Dies ermöglicht ein Anschließen des Wärmeträgerfluidkanals im Inneren des Flugzeugs. Der Wärmeträgerfluidkanal und/oder die Wärmeträgerfluidverbindung können dabei so ausgestaltet sein, dass ein gasdichter Abschluss zwischen Innenseite und Außenseite der Flugzeugaußenhaut im Bereich der Wärmeträgerfluidverbindung besteht.
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Alternativ kann der Wärmeträgerfluidkanal mit der Wärmeträgerfluidverbindung fluidisch gekoppelt sein, sodass das Wärmeträgerfluid die Wärmeträgerfluidverbindung und anschließend den Wärmeträgerfluidkanal durchströmt. Insbesondere wenn die Wärmeträgerfluidverbindung durch ein Anschlussstück verwirklicht ist, kann der Wärmeträgerfluidkanal an das Anschlussstück angeschlossen werden (gekoppelt werden), um eine fluidische Verbindung zu bewirken. Das Anschlussstück kann wiederum an eine Wärmeträgerfluidleitung im Inneren des Flugzeugs angeschlossen sein, sodass die fluidische Kopplung des Wärmeträgerfluidkanals mit der Wärmeträgerfluidverbindung auch eine fluidische Kopplung des Wärmeträgerfluidkanals mit der Wärmeträgerfluidleitung im Inneren des Flugzeugs bedeutet.
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In einer weiteren Ausgestaltungsvariante kann die Wärmeträgerfluidverbindung einen ersten Abschnitt, durch den das Wärmeträgerfluid durch die Außenhaut des Flugzeugs zu dem Wärmeträgerfluidkanal geführt wird, und einen zweiten Abschnitt, durch den das Wärmeträgerfluid nach Durchströmen des Wärmeträgerfluidkanals durch die Außenhaut des Flugzeugs in das Innere des Flugzeugs geführt wird, aufweisen. Einerseits kann eine die Wärmeträgerfluidverbindung bildende Öffnung ausreichend dimensioniert sein, dass zwei Abschnitte des Wärmeträgerfluidkanals ins Innere des Flugzeugs geführt werden können. Andererseits kann die Wärmeträgerfluidverbindung zwei oder mehr Anschlussstücke (Kupplungen) umfassen, durch die Wärmeträgerfluid in den Wärmeträgerfluidkanal einströmen bzw. ausströmen kann. So kann das Bauelement mit dem Wärmeträgerfluidkanal schnell und in einfacher Weise an eine Wärmeträgerfluidleitung im Inneren des Flugzeugs angeschlossen werden. Die Primärstrukturanordnung bietet daher bereits die Anschlussmöglichkeit für einen Wärmeträgerfluidkanal, unabhängig davon ob in der Vertiefung ein Bauelement mit oder ohne Wärmeträgerfluidkanal installiert wird.
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In einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltungsvariante kann die Primärstrukturanordnung ferner mindestens einen in dem die Vertiefung verschließenden Bauelement angeordneten Kühlluftkanal umfassen. Dabei ist eine den Kühlluftkanal durchströmende Kühlluft mit dem den Wärmeträgerfluidkanal durchströmenden Wärmeträgerfluid thermisch gekoppelt. Die thermische Kopplung zwischen Wärmeträgerfluid und Kühlluft ermöglicht einen Austausch von Wärmeenergie von dem Wärmeträgerfluid an die Kühlluft. Somit kann das Bauelement einen Wärmetauscher für ein Kühlsystem bilden.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann mindestens eine den Wärmeträgerfluidkanal begrenzende Wand mindestens einen Abschnitt des Kühlluftkanals begrenzen. Mit anderen Worten kann der Kühlluftkanal lediglich in Form eines Hohlraums ausgebildet sein, der an mindestens einer Seite durch die den Wärmeträgerfluidkanal begrenzende Wand definiert ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Wärmeträgerfluidkanal von einer dem Kühlluftkanal zugewandten Wand überspannt sein, die thermisch mit dem Wärmeträgerfluidkanal gekoppelt ist.
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Der Kühlluftkanal und/oder der Wärmeträgerfluidkanal kann ferner so dimensioniert und/oder geformt sein, dass weitere Abschnitte des Kühlluftkanals durch den Wärmeträgerfluidkanal begrenzt/definiert sind. Dadurch lässt sich die Oberfläche vergrößern, an der die Kühlluft an der/den den Wärmeträgerfluidkanal begrenzenden Wand/Wänden entlang strömen kann, wodurch die thermische Kopplung verbessert wird.
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In noch einer weiteren Ausgestaltung kann der in Form eines Hohlraums ausgebildete Kühlluftkanal in das Innere des Flugzeugs reichen. Insbesondere in einem unbedruckten Bereich des Flugzeugs kann sich der Kühlluftkanal in den unbedruckten Bereich des Flugzeugs erstrecken oder einfach dahin öffnen. Eine Kühlluftfördereinrichtung erlaubt so den Betrieb des Flugzeugaußenhautwärmetauschers (die Abfuhr von Wärmeenergie des Wärmeträgerfluids aus dem Wärmeträgerfluidkanal) sowohl im Flugbetrieb als auch im Bodenbetrieb des Flugzeugs. Dabei muss die Primärstruktur des Flugzeugs in nur geringem Maße oder gar nicht an diese Form des Flugzeugau-ßenhautwärmetauschers angepasst werden.
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Alternativ oder zusätzlich können in dem Kühlluftkanal und/oder an einer der Außenseite des Bauelements zugewandten Seite des Wärmeträgerfluidkanals Kühlrippen ausgeformt sein, die ebenfalls die Oberfläche vergrößern, an der die Kühlluft entlang strömt.
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In einer Ausgestaltungsvariante kann die Primärstrukturanordnung ferner eine Kühlluftverbindung umfassen, die dazu eingerichtet ist, Kühlluft durch die Außenhaut des Flugzeugs zu führen. Dabei kann der Kühlluftkanal mit der Kühlluftverbindung fluidisch gekoppelt sein, sodass die in dem Kühlluftkanal strömende Kühlluft die Kühlluftverbindung durchströmt. Mit anderen Worten ist die Kühlluftverbindung ähnlich zu der Wärmeträgerfluidverbindung ausgestaltet. So kann sie einerseits lediglich eine Öffnung darstellen, durch die die Kühlluft strömt und auf der Innenseite der Außenhaut des Flugzeugs weiter strömen kann (entweder in einem freien Raum innerhalb des Flugzeugs oder einer speziell hierfür vorgesehenen Kühlluftleitung im Inneren des Flugzeugs). Andererseits kann die Kühlluftverbindung mindestens ein Anschlussstück umfassen, an das der Kühlluftkanal angeschlossen wird. Das Anschlussstück kann selbstschließend ausgestaltet sein, d.h. wenn kein Kühlluftkanal an dem Anschlussstück angeschlossen ist, wird ein innerer Querschnitt des Anschlussstücks zur Führung der Kühlluft verschlossen.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Bauelement mindestens eine Öffnung aufweisen, die eine fluidische Verbindung zwischen einem Kühlluftkanal und der äußeren Umgebung ermöglicht. So kann der Kühlluftkanal fluidisch mit Umgebungsluft auf der äußeren Seite des Außenhautabschnitts des Flugzeugs verbunden sein. Die Öffnung kann in Form eines Lüftungsschlitzes in dem Bauelement verwirklicht sein, wobei eine Länge des Lüftungschlitzes im Wesentlichen einer Länge des Kühlluftkanals in dem Bauelement entspricht. Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Öffnung in Form mindestens einer Bohrung oder Durchbrechung durch das Material des Bauelements verwirklicht sein. Dadurch lässt sich Kühlluft in einfacher Weise aus der Umgebung des Flugzeugs in den Kühlluftkanal leiten. So kann ein Kühlluftkanal auch mit Kühlluft versorgt werden, wenn keine Kühlluftverbindung in der Primärstrukturanordnung vorgesehen ist. Selbstverständlich kann die Kühlluft auch wahlweise über die mindestens eine Öffnung in dem Bauelement und/oder die Kühlluftverbindung in/aus den/dem Kühlluftkanal geleitet werden.
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In einer anderen Ausgestaltungsvariante kann die Vertiefung mindestens eine Seitenwand umfassen, wobei die Haltevorrichtung an oder in der Seitenwand angeordnet ist. Zwar kann die Vertiefung als eine im Wesentlichen konkave (ins Innere des Flugzeugs ragende) Vertiefung ausgestaltet sein, wodurch die von der Außenhaut des Flugzeugs getragenen Kräfte leicht auch durch die Vertiefung übertragen werden können. Andererseits kann die Vertiefung auch stufenförmig ausgebildet sein, sodass sich mindestens eine Seitenwand der Vertiefung ergibt. Dies ermöglicht ein ebenso geformtes Bauelement, wodurch dieses in seinen Randbereichen stabiler gebildet werden kann. Auch sind Übergänge zwischen Bauelement und die Vertiefung umgebende Außenhaut leichter auszubilden. Die Seitenwand kann im Wesentlichen senkrecht zu der Außenhaut des Außenhautabschnitts außerhalb der Vertiefung verlaufen. Unter „im Wesentlichen senkrecht“ wird hier eine Anordnung mit einem Winkel zwischen 75° und 105°, bevorzugt zwischen 80° und 100°, und besonders bevorzugt zwischen 85° und 95° verstanden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist an der Innenseite einer Seitenwand der Vertiefung (also auf der Innenseite der Außenhaut des Flugzeugs) ein weiteres Primärstrukturbauteil, wie zum Beispiel ein Stringer oder Spant (Rahmen) angeordnet. Dadurch lässt sich die Stabilität der Außenhaut trotz Vertiefung gewährleisten. Hierbei kann die Seitenwand der Vertiefung auch an dem Primärstrukturbauteil befestigt sein.
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Die Haltevorrichtung kann an der Seitenwand als gesondertes Bauelement angeordnet sein. Alternativ kann die Haltevorrichtung auch in der Seitenwand integriert oder durch diese ausgeformt sein. In beiden Fällen ist die Haltevorrichtung dazu eingerichtet, mit mindestens einem Abschnitt des Bauelements in Eingriff gebracht zu werden, um eine sichere Befestigung des Bauelements in der Vertiefung zu gewährleisten. Die Haltevorrichtung kann eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung mit dem Bauelement eingehen.
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In noch einer weiteren Ausgestaltungsvariante kann das die Vertiefung verschließende Bauelement mindestens eine Bauelementhalterung aufweisen. Die Bauelementhalterung kann dabei dazu eingerichtet sein, das Bauelement in der Vertiefung formschlüssig und/oder kraftschlüssig zu halten. Hierbei kann die Vertiefung so geformt sein, dass die Bauelementhalterung formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit der Vertiefung in Eingriff gebracht werden kann, um das Bauelement sicher zu halten.
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Beispielsweise kann die Seitenwand der Vertiefung eine Hinterschneidung bilden, d.h. eine Öffnung der Vertiefung im Bereich der Außenhaut des Außenhautabschnitts ist kleiner als die Fläche des Bodens der Vertiefung. Die Bauelementhalterung kann dabei so ausgestaltet sein, dass sie formschlüssig und/oder kraftschlüssig in die Hinterschneidung eingreift.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Bauelementhalterung mit der an oder in der Vertiefung angeordneten Halterung formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden werden. Mit anderen Worten kann die in der Vertiefung angeordnete Halterung oder Haltevorrichtung und die Bauelementhalterung korrespondierende Abschnitte umfassen, die in Eingriff gebracht werden können, um das Bauelement in der Vertiefung sicher zu halten.
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In einer Ausgestaltungsvariante weist die Halterung und/oder Bauelementhalterung mindestens ein trägerförmiges Element auf, welches in der Vertiefung angeordnet ist. An diesem kann das Bauelement mittels Verschraubung befestigt werden.
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In einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltungsvariante wird das Bauelement in der Vertiefung eingeklebt. Dadurch kann auf eine Haltevorrichtung und/oder Bauelementhalterung verzichtet werden, wodurch die Primärstrukturanordnung leichter gestaltet werden kann.
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In einer anderen Ausgestaltungsvariante kann/können die Bauelementhalterung und/oder die in der Vertiefung angeordnete Halterung dazu eingerichtet sein, das Bauelement in der Vertiefung derart festzuhalten, dass der Wärmeträgerfluidkanal fluiddicht mit der Wärmeträgerfluidverbindung verbunden ist. Mit anderen Worten kann die Wärmeträgerfluidverbindung und/oder der Wärmeträgerfluidkanal dazu eingerichtet sein, eine fluidische Verbindung einzunehmen, wenn das Bauelement mittels Bauelementhalterung und/oder in der Vertiefung angeordneten Halterung befestigt wird. Dies kann einerseits dadurch bewerkstelligt werden, dass das Bauelement durch die Bauelementhalterung und/oder in der Vertiefung angeordnete Halterung eine bestimmte Position in der Vertiefung einnimmt, in der der Wärmeträgerfluidkanal ebenfalls eine bestimmte Position relativ zu der Wärmeträgerfluidverbindung einnimmt, wodurch die fluidische Verbindung fixiert wird. Andererseits kann die Bauelementhalterung und/oder die in der Vertiefung angeordnete Halterung dazu eingerichtet sein, das Bauelement in eine Endposition in der Vertiefung zu bewegen, wobei durch die Bewegung des Bauelements der Wärmeträgerfluidkanal gleichzeitig an die Wärmeträgerfluidverbindung angeschlossen wird (beispielsweise der Wärmeträgerfluidkanal mit einem Anschlussstück der Wärmeträgerfluidverbindung gekoppelt wird).
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In noch einer anderen Ausgestaltungsvariante kann die Vertiefung über ihre gesamte Fläche eine im Wesentlichen gleiche Tiefe in das Innere des Flugzeugs aufweisen. Mit anderen Worten verläuft die Außenhaut des Flugzeugs in der Vertiefung entlang einer Kurve oder Sphäre, die der Außenhaut des Flugzeugs entspräche, wenn keine Vertiefung vorhanden ist, jedoch weiter im Inneren des Flugzeugs. Beispielsweise kann die Außenhaut des Flugzeugs in der Vertiefung eine konzentrische Form zu der Außenhaut des Flugzeugs außerhalb der Vertiefung aufweisen.
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In einer weiteren Ausgestaltungsvariante kann das Bauelement eine Abdeckung umfassen, die mit der Außenhaut des Flugzeugs außerhalb der Vertiefung fluchtet. Mit anderen Worten ist die Abdeckung des Bauelements so angeordnet, dass sie mit der Außenhaut des Flugzeugs außerhalb der Vertiefung eine durchgängige bündige Oberfläche bildet, wenn das Bauelement in der Vertiefung eingesetzt ist. Dabei kann die Abdeckung das gesamte Bauelement bilden. Beispielsweise kann das Bauelement nur aus der Abdeckung bestehen und weder Wärmeträgerfluidkanal noch Kühlluftkanal umfassen. Alternativ kann die Abdeckung auch nur einen (außen liegenden) Abschnitt des Bauelements ausmachen, wobei der übrige Bereich des Bauelements beispielsweise durch einen Wärmeträgerfluidkanal ausgestaltet ist. Dadurch kann das Bauelement so gestaltet werden, dass es einen Wärmeträgerfluidkanal in einer Größe umfasst, die für ein bestimmtes Kühlsystem ausgelegt ist. Die Primärstrukturanordnung hingegen ermöglicht auch die Aufnahme (in der Vertiefung) eines Bauelements mit unterschiedlich großen Wärmeträgerfluidkanälen, einer unterschiedlichen Anzahl von Wärmeträgerfluidkanälen, mit oder ohne einer beliebigen Anzahl von Kühlluftkanälen und ähnlichem. Dadurch bietet die Primärstrukturanordnung eine stabile und gasdichte Außenhülle für das Flugzeug, während gleichzeitig Flugzeugaußenhautwärmetauscher in der Vertiefung der Primärstrukturanordnung eingesetzt werden können, die einem aktuellen Bedarf entsprechen. Diese flexible Gestaltung ermöglicht auch einen einfachen, nur von außen vorzunehmenden Umbau der Primärstrukturanordnung durch Austausch des Bauelements.
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Ebenfalls alternativ kann ein Bauelement so gestaltet sein, dass es nur einen oder mehrere Kühlluftkanäle umfasst. Dies ermöglicht beispielsweise die Verwendung eines Bauelements, das einen Lufteinlass und mindestens einen Kühlluftkanal aufweist, wobei die Kühlluft durch eine Kühlluftverbindung ins Innere des Flugzeugs geleitet werden kann. Somit ermöglicht die Primärstrukturanordnung auch das Anordnen eines Lufteinlasses, beispielsweise eines (genormten) Staulufteinlasses, im Bereich der Vertiefung. Ein Kühlluftkanal in dem Bauelement kann somit auch als Stauluftkanal ausgestaltet sein. Selbstverständlich kann das Bauelement auch (nur) einen Luftauslass umfassen, wobei der eine oder die mehreren Kühlluftkanäle in dem Bauelement an dem Luftauslass angeschlossen sind, sodass das Bauelement und der/die darin angeordnete/n Kühlluftkanale/-kanäle als Abluftleitung dienen können.
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In einer weiteren Variante kann der Kühlluftkanal in dem Bauelement auch nicht mit dem Inneren des Flugzeugs verbunden sein (also ohne Kühlluftverbindung). Stattdessen kann das Bauelement einen Kühllufteinlass und einen Kühlluftauslass aufweisen, der mit dem Kühlluftkanal fluidisch verbunden ist. Somit kann das Bauelement einen üblichen Stauluftkanal aufweisen. Ebenfalls in einer weiteren Variante kann ein Wärmeträgerfluidkanal in einem solchen Stauluftkanal innerhalb des Bauelements angeordnet sein. Dadurch lässt sich ein Wärmetauscher in einem Stauluftkanal nachträglich in dem Flugzeug installieren.
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In einer anderen Ausgestaltungsvariante kann die Primärstrukturanordnung ferner mindestens einen außerhalb der Vertiefung angeordneten, an die Vertiefung angrenzenden Kühlluftkanal umfassen. Dieser außerhalb der Vertiefung angeordnete Kühlluftkanal kann sich auf der Innenseite der Außenhaut der Primärstrukturanordnung befinden. Beispielsweise kann ferner der außerhalb der Vertiefung angeordnete Kühlluftkanal an die Kühlluftverbindung anschließen, sodass er mit dem Kühlluftkanal innerhalb des Bauelements einen durchgängigen Kühlluftkanal bildet. Dies ermöglicht die Verwendung der Kühlluft auch in Bereichen innerhalb des Flugzeugs.
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In einer weiteren Ausgestaltungsvariante kann die Primärstrukturanordnung ferner eine Kühlluftfördereinrichtung umfassen, die auf einer dem Inneren des Flugzeugs zugewandten Seite des Außenhautabschnitts angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Kühlluftfördereinrichtung im Inneren des Flugzeugs vorgesehen. Dabei kann die Kühlluftfördereinrichtung mit dem Kühlluftkanal in dem Bauelement und/oder dem Kühlluftkanal außerhalb der Vertiefung fluidisch gekoppelt sein. Mit anderen Worten lässt sich mit der Kühlluftfördereinrichtung Kühlluft durch jeglichen Kühlluftkanal fördern, um einen Abtransport der beispielsweise von dem Wärmeträgerfluid abgegebenen Wärmeenergie zu gewährleisten. Dabei kann die Kühlluftfördereinrichtung so eingerichtet sein, dass sie Kühlluft aus dem Inneren des Flugzeugs über die Kühlluftverbindung in den Kühlluftkanal des Bauelements fördert. Dabei kann die Kühlluft den Kühlluftkanal des Bauelements beispielsweise über entsprechende Öffnungen in dem Bauelement verlassen. Alternativ kann die Kühlluftfördereinrichtung so eingerichtet sein, dass sie Kühlluft durch den Kühlluftkanal des Bauelements in das Innere des Flugzeugs fördert. Selbstverständlich kann die Kühlluftfördereinrichtung auch dazu eingerichtet sein, wahlweise Kühlluft in das Flugzeug oder aus dem Flugzeug durch einen oder mehrere Kühlluftkanäle zu fördern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt zum besseren Verständnis der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Flugzeug mindestens eine Primärstrukturanordnung gemäß dem ersten Aspekt. Insbesondere kann ein Flugzeug eine Vielzahl von Primärstrukturanordnungen umfassen. Dabei kann die Vertiefung jeder Primärstrukturanordnung mit einem gleichen oder mit unterschiedlichen Bauelementen ausgestattet sein. Dies ermöglicht, Bauelemente mit einem Wärmeträgerfluidkanal an bestimmten Orten des Flugzeugs (an bestimmten zugehörigen Primärstrukturanordnungen des Flugzeugs) anzubringen, die sich in der Nähe eines in dem Flugzeug vorgesehenen Kühlsystems befindet. Somit können Leitungslängen für das Kühlsystem deutlich verkürzt werden, wodurch Gewicht für das Flugzeug eingespart wird. Auch kann ein Flugzeug durch Austausch entsprechender Bauelemente an eine neue Kühlsituation angepasst werden. Wird beispielsweise ein Kühlsystem an einen anderen Ort innerhalb des Flugzeugs verlegt oder ein Kühlsystem in dem Flugzeug neu installiert, kann auch der zugehörige Wärmetauscher in dem Bauelement an einen passenden Ort (Primärstrukturanordnung) versetzt werden. Ebenso ist es denkbar, zusätzliche Wärmetauscher (in Form von Bauelementen mit Wärmeträgerfluidkanal) an dem Flugzeug anzubringen, wenn ein stärkeres Kühlsystem eine größere Wärmemenge abzugeben hat. Alle ungenutzten Vertiefungen der Primärstrukturanordnungen in dem Flugzeug können mit Bauelementen verschlossen werden, die keinen Wärmeträgerfluidkanal und/oder Kühlluftkanal umfassen, sondern beispielsweise lediglich aus einer Abdeckung bestehen.
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Gemäß einem dritten Aspekt zum besseren Verständnis der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Anbringen eines Flugzeugaußenhautwärmetauschers beschrieben. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte
- - Bereitstellen eines Außenhautabschnitts mit mindestens einer Vertiefung, wobei der Außenhautabschnitt eine äußere Form eines Flugzeugs definiert und einen Abschnitt einer Hülle des Flugzeugs bildet;
- - Einsetzen eines die Vertiefung verschließenden Bauelements in die Vertiefung, wobei das Bauelement einen Wärmeträgerfluidkanal umfasst;
- - Herstellen einer fluidischen Verbindung zwischen dem Wärmeträgerfluidkanal und einer Wärmeträgerfluidverbindung, die dazu eingerichtet ist, ein Wärmeträgerfluid in die Vertiefung zu führen; und
- - Befestigen des Bauelements in der Vertiefung mittels einer darin angeordneten Halterung.
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Die in dem Verfahren eingesetzten strukturellen Merkmale können selbstverständlich denen des ersten und zweiten Aspekts entsprechen.
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Das Verfahren kann ferner dahingehend ergänzt werden, dass ein bereits befestigtes Bauelement aus der Vertiefung gelöst und entfernt wird und anschließend durch ein anderes Bauelemente ersetzt wird. Das andere Bauelement kann entsprechend den oben genannten Schritten in die Vertiefung eingesetzt werden. Das andere Bauelemente kann beispielsweise einen Wärmeträgerfluidkanal mit einer anderen Dimension als das entnommene Bauelemente umfassen, oder gar keinen Wärmeträgerfluidkanal umfassen. Somit lassen sich Bauelemente mit oder ohne Wärmetauscher von außen an den Flugzeug austauschen, wodurch deutlich an Arbeitszeit gespart werden kann. Üblicherweise sind die Bereiche im Inneren des Flugzeugs schwierig zu erreichen, falls ein Außenhautwärmetauscher ersetzt oder ausgetauscht werden muss.
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Ferner können die oben beschriebenen Aspekte, Ausgestaltungen und Varianten selbstverständlich kombiniert werden, ohne dass dies explizit beschrieben ist. Jede der beschriebenen Ausgestaltungsvarianten ist somit optional zu jedem der Aspekte, Ausgestaltungen und Varianten oder bereits Kombinationen davon zu sehen. Die vorliegende Offenbarung ist somit nicht auf die einzelnen Ausgestaltungen und Ausgestaltungsvarianten in der beschriebenen Reihenfolge oder einer bestimmten Kombination der Aspekte und Ausgestaltungsvarianten beschränkt.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei:
- 1 schematisch einen Ausschnitt eines Flugzeugs zeigt;
- 2 schematisch einen Querschnitt einer Primärstrukturanordnung zeigt;
- 3 schematisch eine Seitenansicht eines Flugzeugs mit einer Primärstrukturanordnung zeigt;
- 4 bis 7 schematisch jeweils eine Variante eines Querschnitts einer Primärstrukturanordnung zeigen;
- 8 bis 10 schematisch jeweils eine Variante eines Querschnitts eines Bauelements zeigen;
- 11 schematisch einen Längsschnitt und einen Querschnitt einer Primärstrukturanordnung zeigt;
- 12 schematisch einen Querschnitt eines Flugzeugs mit zwei Primärstrukturanordnungen zeigt;
- 13 schematisch einen Querschnitt eines Flugzeugs zeigt; und
- 14 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Anbringen eines Flugzeugaußenhautwärmetauschers zeigt.
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1 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Flugzeugs 1 in einer Seitenansicht. Das Flugzeug 1 umfasst eine äußere Hülle in Form einer Außenhaut 5, die eine äußere Form des Flugzeugs 1 definiert. Das Flugzeug 1 kann, wie in 1 gezeigt, eine oder mehrere Primärstrukturanordnungen 100 umfassen. Die in 1 dargestellten Primärstrukturen 100 sind lediglich schematisch durch zwei Linien angedeutet, wobei sie nicht auf die dargestellten Dimensionen beschränkt sind.
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2 zeigt schematisch einen Querschnitt einer solchen Primärstrukturanordnung 100. So ist zu erkennen, dass die Primärstrukturanordnung 100 einen Außenhautabschnitt 5 umfasst, der eine äußere Form des Flugzeugs 1 definiert und einen Abschnitt einer Hülle des Flugzeugs bildet. Der Außenhautabschnitt 5 ist zur Vereinfachung der Zeichnung mit geraden, senkrecht zueinander angeordneten Linien gezeichnet. Für gewöhnlich sind Außenhautabschnitte 5 eines Flugzeugs 1 gekrümmt.
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Der Verlauf der Außenhaut 5 bildet eine Vertiefung 10, wobei die Außenhaut 5 zumindest in einem Abschnitt weiter in dem Inneren des Flugzeugs 1 (in 2 rechts) angeordnet ist als der außerhalb der Vertiefung 10 liegende Abschnitt der Außenhaut 5. Die Vertiefung 10 ist hier nur schematisch mit senkrecht zur Außenhaut 5 verlaufenden Seitenwänden 11, 12 dargestellt. Selbstverständlich können die Seitenwände 11, 12 andere Winkel gegenüber der Außenhaut 5 einnehmen, gekrümmt ausgebildet sein, oder gar nicht explizit als Seitenwand ausgebildet sein, sondern vielmehr in Form von konkaven und/oder konvexen Krümmungen von der Mitte der Vertiefung 10 zur übrigen außerhalb der Vertiefung 10 liegenden Außenhaut 5 verlaufen.
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Die Primärstrukturanordnung 100 kann ferner mindestens eine in oder an der Vertiefung 10 angeordnete Halterung 30 aufweisen. Eine solche Halterung 30 ist dazu eingerichtet, ein die Vertiefung 10 verschließendes Bauelement 50 (welches mit Bezug auf die 3 bis 9 noch näher erläutert wird) in der Vertiefung 10 festzuhalten. Die Halterung 30 ist exemplarisch an einer Seitenwand 12 der Vertiefung 10 dargestellt. Selbstverständlich kann die Halterung 30 (oder weitere Halterungen 30) auch an anderer Stelle der Primärstrukturanordnung 100 angeordnet sein. Lediglich exemplarisch sind mit gestrichelten Linien zwei weitere Halterungen 30 auf der Innenseite der Außenhaut 5 im Bereich der Vertiefung 10 in 2 eingezeichnet.
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3 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Flugzeugs 1 mit einer Primärstrukturanordnung 100. Die Primärstrukturanordnung 100 und insbesondere ihre Vertiefung 10 kann sich in Längsrichtung (X-Achse) des Flugzeugs 1 weiter erstrecken als senkrecht dazu (in Richtung der Z-Achse). Die Größe der Vertiefung 10 ist jedoch frei wählbar je nachdem, für welchen Zweck die Primärstrukturanordnung 100 vorgesehen ist.
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In 3 ist eine Wärmeträgerfluidverbindung 20 dargestellt, die dazu eingerichtet ist, ein Wärmeträgerfluid durch die Außenhaut 5 des Flugzeugs 1 zu führen. Insbesondere sind ein erster Abschnitt 20a der Wärmeträgerfluidverbindung 20 an einer Seite der Vertiefung 10 und ein zweiter Abschnitt 20b der Wärmeträgerfluidverbindung 20 an einer anderen Seite der Vertiefung 10 dargestellt. Die Position der Wärmeträgerfluidverbindung 20 oder des ersten oder zweiten Abschnitts 20a, 20b der Wärmeträgerfluidverbindung 20 ist nicht auf die dargestellte Lage beschränkt, sondern kann sich an irgendeiner Stelle an oder in unmittelbarer Nähe zur der Vertiefung 10 befinden.
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4 bis 7 zeigen jeweils schematisch einen Querschnitt einer Primärstrukturanordnung 100 gemäß einer Variante. Die Blickrichtung der 4 bis 7 ist beispielsweise in Längsrichtung (in Richtung der X-Achse) des Flugzeugs 1. Insbesondere ist in den 4 bis 7 ein Bauelement 50 gezeigt, welches in die Vertiefung 10 eingesetzt ist. Die in 4 gezeigte Variante umfasst ein Bauelement 50 mit zwei darin angeordneten Wärmeträgerfluidkanälen 51, 52. Die Wärmeträgerfluidkanäle 51, 52 können mit der Wärmeträgerfluidverbindung 20 fluidisch gekoppelt sein, sodass Wärmeträgerfluid die Wärmeträgerfluidverbindung 20 und anschließend den Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 durchströmt. Dabei können die Abschnitte 20a, 20b der Wärmeträgerfluidverbindung 20 dafür verwendet werden, jeweils einem Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 zugeordnet zu sein. Beispielsweise kann der erste Abschnitt 20a der Wärmeträgerfluidverbindung 20 einen Zulauf und einen Ablauf für Wärmeträgerfluid umfassen, die beide mit dem Wärmeträgerfluidkanal 51 fluidisch gekoppelt sind. Gleichfalls kann der zweite Abschnitt 20b der Wärmeträgerfluidverbindung 20 einen Zulauf und einen Ablauf für Wärmeträgerfluid umfassen, die beide mit dem weiteren Wärmeträgerfluidkanal 52 fluidisch gekoppelt sind.
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Alternativ kann auch Wärmeträgerfluid durch den ersten Abschnitt 20a der Wärmeträgerfluidverbindung 20 in den Wärmeträgerfluidkanal 51 strömen, der Wärmeträgerfluidkanal 51 kann mit dem weiteren Wärmeträgerfluidkanal 52 fluidisch gekoppelt sein, und das Wärmeträgerfluid kann durch den weiteren Wärmeträgerfluidkanal 52 über den zweiten Abschnitt 20b der Wärmeträgerfluidverbindung 20 wieder ausströmen.
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In jedem Fall kann ein Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 mit der Wärmeträgerfluidverbindung 20 über ein Anschlussstück 56 gekoppelt sein, wie es in der Detailansicht der 3 gezeigt ist. Das Anschlussstück 56 sowie der in 3 dargestellte erste Abschnitt 20a der Wärmeträgerfluidverbindung 20 können dazu eingerichtet sein, ineinander oder aneinander angesteckt zu werden und dabei eine fluidische Verbindung herzustellen. Beispielsweise können das Anschlussstück 56 und der erste Abschnitt 20a der Wärmeträgerfluidverbindung 20 als korrespondierende aneinander anschließbare Kupplungsstücke ausgebildet sein. Auch der zweite Abschnitt 20b der Wärmeträgerfluidverbindung 20 kann entsprechend ausgeformt sein. Ebenso kann auch der weitere Wärmeträgerfluidkanal 52 mit mindestens einem entsprechenden Anschlussstück 56 ausgestattet sein.
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Die Primärstrukturanordnung 100 kann ferner mindestens einen in dem die Vertiefung 10 verschließenden Bauelement 50 angeordneten Kühlluftkanal 53 umfassen. Der Kühlluftkanal 53 kann von Kühlluft durchströmt werden, die mit dem den Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 durchströmenden Wärmeträgerfluid thermisch gekoppelt ist. Mit anderen Worten kann Wärmeenergie von dem Wärmeträgerfluid in dem Wärmeträgerfluidkanal 51 und/oder dem weiteren Wärmeträgerfluidkanal 52 auf das Kühlmedium (hier Luft) in dem Kühlluftkanal 53 übertragen werden.
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Im Bereich des in 4 dargestellten zentralen Bereichs des Kühlluftkanals 53 sind die Wärmeträgerfluidkanäle 51, 52 beabstandet voneinander dargestellt. In diesem Fall kann der Kühlluftkanal 53 zur Umgebungsluft hin (zur in 4 links liegenden Außenseite des Flugzeugs 1 hin) verschlossen sein. Beispielsweise kann eine Außenwand 58 des Bauelements 50 den Kühlluftkanal 53 verschließen. Die Außenwand 58 kann ferner auch den mindestens einen Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 überspannen. Dadurch kann eine durchgehende äußere Fläche des Bauelements 50 geschaffen werden, wodurch die Aerodynamik der Primärstrukturanordnung 100 verbessert wird. In einer alternativen Ausgestaltungsvariante können die Wärmeträgerfluidkanäle 51, 52 auch aneinander anstoßen, sodass die Außenwand 58 nicht notwendig ist.
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Wie in 4 dargestellt ist, können die Wärmeträgerfluidkanäle 51, 52 so in dem Bauelement 50 angeordnet sein, dass Öffnungen 54 entstehen, über die Luft aus einer Umgebung des Flugzeugs 1 in die Kühlluftkanäle 53 strömen kann (oder umgekehrt über die Luft in die Umgebung des Flugzeugs 1 aus den Kühlluftkanälen 53 strömen kann). Um die Kühlluft über die gesamte den Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 begrenzende Wand 51a, 52a (8 und 9) zu führen, können Kühlrippen oder Lamellen 55 in den Kühlluftkanälen 53 vorgesehen sein, die den Kühlluftstrom leiten. Die in 4 dargestellten Kühlrippen 55 verlaufen parallel zur Zeichnungsebene der 4 und können beispielsweise an der den Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 begrenzenden innenseitigen Wand 51a, 52a befestigt sein. Selbstverständlich können die Kühlrippen 55 jede beliebige Ausrichtung und Form aufweisen, um eine gute thermische Anbindung zwischen Kühlluftstrom und Wärmeträgerfluid zu erzielen.
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Die Kühlluft kann optional durch eine Kühlluftfördereinrichtung 60 gefördert werden. Hierfür kann die Primärstrukturanordnung 100 eine Kühlluftverbindung 25 umfassen, die dazu eingerichtet ist, Kühlluft durch die Außenhaut 5 des Flugzeugs 1 (in das Innere des Flugzeugs 1) zu führen. Der/die Kühlluftkanal/kanäle 53 ist hierfür mit der Kühlluftverbindung 25 fluidisch gekoppelt, sodass die in dem Kühlluftkanal 53 strömende Kühlluft die Kühlluftverbindung 25 durchströmt. Wie aus den 2 bis 4 hervorgeht, kann die Primärstrukturanordnung 100 mindestens einen außerhalb der Vertiefung 10 angeordneten, an die Vertiefung 10 angrenzenden Kühlluftkanal 27 umfassen. Dabei kann die Kühlluftfördereinrichtung 60 an jeder beliebigen Stelle des Kühlluftkanals 27 angeordnet sein. Schließlich kann über einen Luftauslass 65 die geförderte Kühlluft das Flugzeug 1 wieder verlassen. So kann beispielsweise, wie in 3 dargestellt, die Kühlluftfördereinrichtung 60 in einem unteren Bereich des Flugzeugs 1 angeordnet sein. Ebenso kann die Luftfördereinrichtung 60 in einem Bereich des Flugzeugs 1 angeordnet sein, der nicht mit Druck beaufschlagt ist (z.B. im sog. „Belly Fairing“).
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Das in 4 im Detail dargestellte untere Ende des Bauelements 50 zeigt eine beispielhafte Bauelementhalterung 35, die mit der in der Vertiefung 10 angeordneten Halterung 30 formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden ist. Die beispielhafte Halterung 30 aus 4 ist als Hinterschneidung ausgebildet, wobei die ebenfalls beispielhafte Bauelementhalterung 35 eine zu der Hinterschneidung korrespondierende Form aufweist. Beispielsweise kann die Bauelementhalterung 35 in dem Bauelement 50 integriert sein, und nach Einsetzen des Bauelements 50 in die Vertiefung 10 manuell oder automatisch herausgefahren werden (in 4 nach unten). Dadurch wird eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung mit der Halterung 30 hergestellt.
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Schließlich kann das Bauelement 50 auch eine Abdeckung 57 umfassen, die dazu eingerichtet ist, mit der Außenhaut 5 des Flugzeugs 1 außerhalb der Vertiefung 10 zu fluchten. Insbesondere wenn das Bauelement 50 in die Vertiefung eingesetzt ist und darin befestigt ist, kann die Abdeckung 57 eine durchgängige (bündige) Oberfläche mit der übrigen Außenhaut 5 des Flugzeugs 1 außerhalb der Vertiefung 10 bilden. Optional kann die Abdeckung 57 auch ein Dichtelement umfassen, das einen möglichen Spalt zwischen Bauelement 50 und Außenhaut 5 außerhalb der Vertiefung 10 verschließt. Dadurch kann das Bauelement 50 aerodynamisch optimal die Vertiefung 10 verschließen.
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Gemäß einer Variante der vorliegenden Offenbarung kann ein Bauelement 50 ausschließlich aus einer Abdeckung 57 bestehen, die die gesamte Vertiefung 10 verschließt. Dies ist in 1 in Form der gestrichelt dargestellten Primärstrukturanordnung 100 beispielhaft dargestellt. Während an anderer Stelle des Flugzeugs 1 eine Primärstrukturanordnung 100 mit mindestens einem Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 vorgesehen ist, kann eine weitere Primärstrukturanordnung 100 (in 1 zweite von rechts) ohne Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 und eben ausschließlich durch eine Abdeckung 57 versehen sein. Dadurch kann das Flugzeug 1 mit einer beliebigen Anzahl von Primärstrukturanordnungen 100 ausgestattet sein, während Wärmeträgerfluidkanäle 51, 52 (und somit Außenhautwärmetauscher) nur an den Positionen an der Außenseite des Flugzeugs 1 angeordnet sind, wo sie benötigt werden oder auch gar nicht.
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Beispielsweise können Außenhautwärmetauscher in einer Vertiefung 10 installiert werden, wenn sich auf der entsprechenden Innenseite des Flugzeugs 1 ein Kühlsystem oder anderes System befindet, welches ein Wärmeträgerfluid kühlen muss. Gleiches gilt auch für Bauelemente 50, die nur mindestens einen Kühlluftkanal 53 und eine Öffnung 54 umfassen. Zusätzlich kann die Primärstrukturanordnung 100 auch eine Kühlluftverbindung 25 aufweisen. Dadurch kann an jeder beliebigen Primärstrukturanordnung 100 ein Lufteinlass oder Luftauslass installiert werden, um ein System an der korrespondierenden Position im Inneren des Flugzeugs 1 mit Umgebungsluft zu versorgen oder Abluft an die Umgebung abzugeben.
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Des Weiteren kann die Vertiefung 10 über ihre gesamte Fläche eine im Wesentlichen gleiche Tiefe T in das Innere des Flugzeugs 1 aufweisen. Entsprechend kann jedes Bauelement 50 eine der Tiefe T entsprechende Dicke D (siehe 8) aufweisen, um die Vertiefung 10 möglichst so zu verschließen, dass die Außenseite des Bauelements 50 mit der um die Vertiefung 10 liegende Außenhaut 5 des Flugzeugs 1 eine durchgängige bündige Oberfläche bildet. Ferner können die Varianten des Bauelements 50 in jede Vertiefung 10 jeder beliebigen Primärstrukturanordnung 100 eingesetzt werden, wodurch eine gewisse Normierung der Primärstrukturanordnung 100 erzielt wird. Insbesondere kann das Flugzeug 1 mit gleichen Primärstrukturanordnungen 100 ausgestattet sein, sodass sich je nach Bedarf von außen an dem Flugzeug 1 entsprechend notwendige Bauelemente 50 einsetzen lassen. Wenn jede Primärstrukturanordnung 100 mit einer Wärmeträgerfluidverbindung 20 und einer Kühlluftverbindung 25 ausgestattet ist, kann zu jeder Zeit an jeder Primärstrukturanordnung 100 ein Flugzeugaußenhautwärmetauscher, ein Lufteinlass und/oder ein Luftauslass oder lediglich eine Abdeckung installiert werden.
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5 zeigt eine weitere Variante eines Bauelements 50. Hierzu werden nur die Unterschiede zur Variante gemäß 4 beschrieben, da alle übrigen Komponenten die gleiche Funktion aufweisen. Insbesondere ist die Anordnung der Wärmeträgerfluidkanäle 51, 52 verändert, sodass diese an einer Außenseite des Bauelements 50 angeordnet sind. Kühlluft kann somit durch die Öffnungen 54 den außen liegenden Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 umströmen, wodurch eine größere Oberfläche des Wärmeträgerfluidkanals 51, 52 von Kühlluft umströmt wird und somit die Abgabe von Wärmeenergie an die Kühlluft verbessert wird. Ferner muss das Bauelement 50 lediglich eine zwischen den beiden Wärmeträgerfluidkanälen 51, 52 angeordnete Abdeckung 57 umfassen.
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Zwar kann bei der Variante gemäß 4 das Bauelement mehrteilig ausgestaltet sein, beispielsweise können die Abdeckungen 57 als gesonderte Bauteile in die Vertiefung 10 eingesetzt werden (beispielsweise nachdem das Bauelement 50 mit den Wärmeträgerfluidkanälen 51, 52 dadurch kleiner und somit einfacher in die Vertiefung 10 eingesetzt wurde). Dadurch erleichtert sich der Einbau. Bei der Variante gemäß 5 hingegen kann in einem einzelnen Einbauschritt die gesamte Vertiefung 10 verschlossen werden, da nur ein einzelnes Bauelement 50 in die Vertiefung 10 eingesetzt wird. Zudem müssen im Bereich der Öffnungen 54 keine Dichtelemente vorgesehen sein, da diese Öffnungen 54 (beispielsweise in Form mindestens eines Schlitzes entlang des Bauelement 50 und der Vertiefung 10) für die Aufnahme von Umgebungsluft notwendig sind.
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Nur beispielhaft sind in 5 auch Halterungen 30 der Primärstrukturanordnung 10 gezeigt, in die jeweils eine korrespondierende Bauelementhalterung 35 eingesetzt ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Steckverbindung, eine Klebeverbindung, eine magnetische Haltevorrichtung, eine Verschraubung 36 (11), etc. handeln. Aufgrund der im Randbereich des Bauelements 50 vorgesehenen Öffnungen 54 ist eine am Boden der Vertiefung 10 (in 5 an der rechten Seite der Vertiefung 10) vorgesehene Halterung 30 vorteilhafter, da die Öffnungen 54 und der nachfolgende Kühlluftkanal 53 nicht unterbrochen sind und ein möglichst großer Kühlluftstrom ermöglicht wird.
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6 zeigt eine weitere Variante eines Bauelements 50 bzw. Primärstrukturanordnung 100, welches ähnlich zu der Variante gemäß 4 ausgestaltet ist. Insbesondere der im zentralen Bereich des Bauelements 50 liegende Abschnitt mit Wärmeträgerfluidkanälen 51, 52 und Kühlluftkanal 53 entspricht der Variante aus 4. Jedoch sind Abdeckungen 57 an dem Bauelement 50 vorgesehen, die kurz vor der Außenhaut 5 außerhalb der Vertiefung 10 enden und dort Öffnungen 54 für einen Kühllufteinlass oder -auslass bilden. Wie oben beschrieben kann hierbei die Abdeckung 57 bereits am Bauelement 50 angebracht sein, sodass dieses als ein Bauteil in die Vertiefung 10 eingesetzt werden kann. In der Variante gemäß 4, können die Abdeckungen 57 auch gesondert in der Vertiefung 10 angebracht werden.
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Ferner bietet die Variante gemäß 6 den Vorteil, dass eine größere Kaminwirkung in dem Kühlluftkanal 53 erzielt werden kann. Damit lässt sich der in 6 schematisch gezeigte Flugzeugaußenhautwärmetauscher auch im Bodenbetrieb und bei abgeschalteter oder nicht vorhandener Kühlluftfördereinrichtung 60 nutzen.
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7 wiederum zeigt eine Variante einer Primärstrukturanordnung 100, die über keine Kühlluftfördereinrichtung 60 und keinen außerhalb der Vertiefung 10 angeordneten Kühlluftkanal 27 verfügt. Hierbei kann die Kühlluftverbindung 25 durch ein Verschlusselement 28 verschlossen sein. Alternativ kann die Primärstrukturanordnung 100 auch gar keine Kühlluftverbindung 25 umfassen, wobei auch das Verschlusselement 28 entfällt.
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8 bis 10 zeigen schematisch jeweils eine Variante eines Querschnitts eines Bauelements 50. Das in 8 dargestellte Bauelement 50 weist lediglich einen Wärmeträgerfluidkanal 51 auf. Ferner ist ein Kühlluftkanal 53 durch eine Abdeckung 57 gebildet. Ferner zeigt 8, dass das Bauelement 50 auch eine optionale Rückwand 59 aufweisen kann. Diese dient einerseits der Ausformung eines einteiligen Bauelements 50, also als Verbindungselement zwischen Wärmeträgerfluidkanal 51 und Abdeckung 57. Ferner kann die Rückwand 59 auch die Bauelementhalterung 35 aufnehmen oder bilden.
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Das in 8 gezeigte Bauelement 50 kann in die Vertiefung 10 einer Primärstrukturanordnung 100 in gleicher Weise eingesetzt werden wie ein größeres Bauelement 50, wie es beispielsweise in 9 dargestellt ist. Der übrige Bereich der Vertiefung 10 kann entweder mit einem weiteren Bauelement 50 gemäß 8 besetzt werden, oder einfach durch eine Abdeckung 57 verschlossen werden. Dadurch lässt sich die Primärstrukturanordnung 100 mit beliebig dimensionierten Bauelementen 50 und beliebig dimensionierten Wärmeträgerfluidkanälen 51, 52 ausstatten, je nach Bedarf. Mit Bezug auf 3 kann das Bauelement 50 auch eine beliebige Erstreckung in Längsrichtung des Flugzeugs (X-Achse) einnehmen. Ebenfalls je nach Bedarf kann hier der Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 beliebig dimensioniert werden.
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Das in 9 dargestellte Bauelement 50 entspricht der Variante aus 4. Ferner ist in 9 eine Schnittstelle 26 für den Kühlluftkanal 53 dargestellt. Diese kann in Form eines Rohres oder Tubus ausgestaltet sein, das/der mit der Kühlluftverbindung 25 korrespondiert, um eine fluidische Verbindung zwischen Kühlluftkanal 53 und an die Vertiefung 10 angrenzenden Kühlluftkanal 27 herzustellen. Alternativ kann die Schnittstelle 26 für den Kühlluftkanal 53 auch lediglich eine Öffnung sein, die mit einer zugehörigen Öffnung der Kühlluftverbindung 25 korrespondiert. Mit anderen Worten kann die Schnittstelle 26 in Form einer Öffnung in der Rückwand 59 implementiert sein.
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10 zeigt ein Bauelement 50, welches lediglich aus einem Wärmeträgerfluidkanal 51 besteht. Optional können auch eine oder mehrere Bauelementhalterungen 35 an dem Wärmeträgerfluidkanal 51 vorgesehen sein. Somit kann ein Bauelement 50 auch ohne Kühlluftkanal 53 hergestellt sein. Diese Form des Bauelements 50 zeichnet sich durch seine geringere Dicke D aus. Beispielsweise kann die Dicke D nur 2 bis 5 mm, vorzugsweise 2 bis 3 mm, betragen. Entsprechend ist auch die Tiefe T der Vertiefung 10 äußerst klein, wodurch eine nur geringfügige Änderung der Primärstruktur notwendig ist. Die Tragfähigkeit der Primärstruktur ist daher kaum beeinträchtigt. Allerdings kann der Wärmeträgerfluidkanal 51 nur im Flugbetrieb effektiv zur Kühlung herangezogen werden. Im Bodenbetrieb ist eine effektive Kühlung bei niedrigen Außentemperaturen und/oder ohne Sonneneinstrahlung möglich.
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In den 8 und 9 ist ebenfalls die den Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 begrenzende Wand 51a, 52a gekennzeichnet, die mindestens einen Abschnitt des Kühlluftkanals 53 begrenzen. An dieser Wand 51a, 52a können Kühlrippen 55 befestigt oder angeordnet sein, die den Kühlluftstrom im Kühlluftkanal 53 leiten.
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11 zeigt schematisch einen Längsschnitt und einen Querschnitt einer Ausgestaltungsvariante der Primärstrukturanordnung 100. Die Primärstrukturanordnung 100 umfasst neben dem Außenhautabschnitt 5 mindestens einen Spant 6 sowie mindestens einen Stringer 8. Die Außenhaut 5 ist an den Stringern 8 befestigt, wobei die Stringer 8 überwiegend in Längsrichtung des Flugzeugs 1 verlaufen. Der Spant 6 verläuft in einer Querschnittsebene des Flugzeug 1. Zur Vereinfachung sind in 11 die dargestellten Komponenten mit geraden Linien gezeichnet. Üblicherweise ist beispielsweise ein Spant 6 gekrümmt und entspricht im Wesentlichen der Querschnittsform des Rumpfes des Flugzeugs 1.
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Da der Spant 6 auf der dem Flugzeuginneren zugewandten Seite der Stringer 8 angeordnet ist, sind für gewöhnlich Knotenbleche 7 vorgesehen, die Abschnitte umfassen, von denen sich einer seitlich an den Stringer 8 und ein anderer seitlich an den Spant 6 anlegt. Wie in der 11 zu erkennen ist, ragt zur Bildung des Kühlluftkanals 53 die Vertiefung 10 so in das Innere des Flugzeugs 1, dass mindestens ein Spant 6, ein Stringer 8 und/oder Knotenblech 7 zumindest abschnittsweise im Profil geändert (insbesondere gekürzt) werden muss oder weggelassen werden muss. Dadurch wird jedoch das Widerstandsmoment des Spants 6, Stringer 8, und/oder Knotenblech 7 (also der Primärstruktur) reduziert. Um dies auszugleichen, ist ein zusätzliches Knotenblech 9 vorgesehen. Dies kann beispielsweise an einem Spant 6 befestigt werden und die die Vertiefung 10 bildende Außenhaut 5 und/oder Rückwand 59 des Bauelements 50 stabilisieren.
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Anhand der 8, 10 und 11 ist gut zu erkennen, dass ein Bauelement 50 gemäß 10 mit einer sehr geringen Dicke D die oben erwähnte Reduzierung des Widerstandsmoments der Primärstruktur vermeidet. Sind jedoch Kühlluftkanäle 53 vorzusehen, muss der für die Vertiefung 10 notwendige Bauraum geschaffen werden. In einem Bereich des Flugzeugs 1, in dem sich eine Flugzeugkabine oder Frachtraum befindet, kann die Innenseite des Spants 6 nicht weiter ins Innere des Flugzeugs 1 verlegt werden, da ansonsten der dort notwendige Raum für den Innenausbau des Flugzeugs 1 fehlen würde.
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In anderen Bereichen des Flugzeugs, beispielsweise einem unbedruckten Bereich, wie zum Beispiel dem Belly Fairing können die Dimensionen des Spants 6, Stringers 8 und/oder Knotenblechs 7 weiter in das Flugzeuginnere verlegt werden. Dadurch lässt sich das zusätzliche Knotenblech 9 vermeiden, wodurch Gewicht eingespart wird. In diesem Fall kann auch auf die Außenhaut 5 in der Vertiefung 10 bzw. Rückwand 59 des Bauelements 50 verzichtet werden. Eine Kühlluftfördereinrichtung 60 kann dabei im Flugzeuginneren (beispielsweise möglichst nah an dem Bauelement 50) vorgesehen sein, welches Umgebungsluft durch den Kühlluftkanal 53 in das Flugzeuginnere fördert oder umgekehrt aus dem Flugzeuginneren durch den Kühlluftkanal 53 über den Wärmeträgerfluidkanal 51 in die Umgebung des Flugzeugs 1 fördert.
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11 zeigt ferner eine mögliche Variante der Halterung 30 und Bauelementhalterung 35. So kann die Halterung 30 in Form von einem Winkelelement implementiert sein, das beispielsweise mittels Verschraubung an einem Stringer 8 befestigt ist. Die Bauelementhalterung 35 kann beispielsweise in Form einer Verschraubung 36 erfolgen. Sämtliche in 11 dargestellten Verschraubungen sind mittels doppelpunktierter Linie dargestellt. Diese Halterung 30 kann beispielsweise an einer Seitenwand der Vertiefung 10, die ebenfalls durch den Stringer 8 gebildet wird, angeordnet sein. Eine weitere Halterung 30 oder Bauelementhalterung 35 kann in der Mitte der Vertiefung 10 bzw. in der Mitte des Bauelements 50 vorgesehen sein und an dem zusätzlichen Knotenblech 9 und/oder dem Spant 6 befestigt sein. In 11 ist dies als Doppel-T-Träger dargestellt.
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12 zeigt schematisch einen Querschnitt eines Flugzeugs 1 mit zwei Primärstrukturanordnungen 100 im Bauchbereich des Flugzeugs 1. Hierbei können die beiden Primärstrukturanordnungen 100 über jeweils einen Kühlluftkanal 27 mit einer Kühlluftfördereinrichtung 60 verbunden sein. Die in 12 dargestellten Pfeile zeigen einen Kühlluftstrom, der eine umgekehrte Richtung aufweist als der in 3 dargestellte Kühlluftstrom. So kann beispielsweise im Bodenbetrieb die Kühlluftfördereinrichtung 60 Umgebungsluft ansaugen und mindestens einem System innerhalb des Flugzeugs 1 bereitstellen, welches ebenfalls Umgebungsluft benötigt (z.B. eine Inertgaserzeugung oderKabinenklimatisierung). Die von diesem mindestens einem System abgegebene Abluft kann wiederum über die Kühlluftkanäle 27 zu der jeweiligen Primärstrukturanordnung 100 geleitet werden. Alternativ kann die Kühlluftfördereinrichtung 60 zumindest einen Anteil der geförderten Umgebungsluft auch direkt in die Kühlluftkanäle 27 leiten.
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In einer weiteren Ausgestaltung, kann die Kühlluftfördereinrichtung 60 Umgebungsluft durch die Öffnung/en 54 einer Primärstrukturanordnung 100 ins Flugzeuginnere fördern und durch die Öffnung/en einer weiteren Primärstrukturanordnung 100 wieder aus dem Flugzeug 1 hinausbefördern. Dadurch kann der Kühlluftkanal 27 verkürzt werden. Alternativ kann die Kühlluftfördereinrichtung 60 auch Umgebungsluft durch (eine) erste Öffnung/en 54 einer Primärstrukturanordnung 100 ins Flugzeuginnere fördern und durch (eine) zweite Öffnung/en derselben Primärstrukturanordnung 100 wieder aus dem Flugzeug 1 hinausbefördern. Dabei kann auf einen Kühlkanal 27 verzichtet werden.
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13 zeigt schematisch einen Querschnitt eines Flugzeugs 1. Insbesondere ist in 13 zu erkennen, dass Primärstrukturanordnungen 100 bzw. die entsprechenden Vertiefungen 10 und Bauelemente 50 an vielen beliebigen Stellen in der Außenhaut 5 des Flugzeugs 1 angeordnet sein können. So ist die Anordnung einer Primärstrukturanordnung 100 nicht auf den Bauchbereich des Flugzeugs 1 beschränkt. Vielmehr kann eine Primärstrukturanordnung 100 auch auf der Oberseite des Flugzeugs 1 oder an einer beliebigen Stelle eines Flügels 2 des Flugzeugs 1 angeordnet sein.
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14 schließlich zeigt ein Ablaufdiagramm eines möglichen Verfahrens zum Anbringen eines Flugzeugaußenhautwärmetauschers. Hierfür wird in einem ersten Schritt S1 ein Außenhautabschnitt 5 mit mindestens einer Vertiefung 10 bereitgestellt oder hergestellt, wobei der Außenhautabschnitt 5 eine äußere Form eines Flugzeugs 1 definiert und einen Abschnitt einer Hülle des Flugzeugs 1 bildet.
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In einem weiteren Schritt S2 kann ein die Vertiefung 10 verschließendes Bauelement 50 in die Vertiefung 10 eingesetzt werden. Das Bauelement 50 kann einen Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 umfassen. Durch anschließendes Herstellen (Schritt S3) einer fluidischen Verbindung zwischen dem Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 und einer Wärmeträgerfluidverbindung 20, die dazu eingerichtet ist, ein Wärmeträgerfluid in die Vertiefung 10 zu führen, kann so ein Flugzeugaußenhautwärmetauscher geschaffen werden. Wärmeträgerfluid in dem Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 kann hierbei Wärmeenergie an die Umgebungsluft abgeben. Alternativ oder zusätzlich kann der Wärmeträgerfluidkanal 51, 52 auch mit einem in dem Bauelement 50 vorgesehenen Kühlluftkanal 53 thermisch gekoppelt sein, sodass auch an Kühlluft innerhalb des Kühlluftkanals 53 Wärmeenergie abgegeben werden kann.
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Schließlich wird in einem Schritt S4 das Bauelement 50 in der Vertiefung 10 mittels mindestens einer darin angeordneten Halterung 30 befestigt. Hierfür kann auch das Bauelement 50 eine entsprechende Bauelementhalterung 35 aufweisen, die vorzugsweise mit der in der Vertiefung 10 angeordneten Halterung 30 formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden ist.
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In ganz ähnlicher Weise kann auch ein Verfahren zum Austausch eines Flugzeugau-ßenhautwärmetauscher durchgeführt werden. Hierfür wird das Bauelement 50 in Schritt S5 aus der Vertiefung 10 gelöst (Umkehrung des Schritts S4), und die Schritte S2 bis S4 mit einem anderen Bauelement 50 wiederholt.
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Die hier beschriebenen Anordnungen, Vorrichtungen, Varianten und Verfahren zeigen die Abgabe von Wärmeenergie des Wärmeträgerfluids an Kühlluft. Selbstverständlich kann auch eine umgekehrte thermische Kopplung stattfinden, wobei das Wärmeträgerfluid Wärmeenergie aufnimmt.
