Faserverbundgerechte Bauweisen und Strukturkonzepte für Flugzeugtürumgebungsstrukturen

Kurzfassung

Bedingt durch die Verknappung bzw. Verteuerung fossiler Rohstoffe, erhöhte Passagierkomfort-anforderungen wie auch Wartungs- und Umweltaspekte wurde für die zurzeit in der Einführung befindliche Flugzeuggeneration (Dreamliner B787, A350XBW) entschieden, für den Rumpf das etablierte Aluminium durch Faserverbundmaterial zu ersetzten. Insbesondere die eingesetzten Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe (CFK) bieten im Vergleich über-ragende spezifische Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften, zeigen kaum Fatique- sowie kein Korrosionsver-halten. Bei konsequentem Einsatz des Materials können hierdurch die Wartungsin-tervalle des A, C und D Checks [1] verdoppelt und damit die Gesamtflugzeugkosten wesentlich reduziert werden. Mangels geeigneter CFK-Bauweisen bzw. zu geringer Technologiereife für Tür-umgebungsstrukturen musste für die oben genannten Flugzeuge zum Zeitpunkt des Design-Freeze auf metallische Bauteile zurückgegriffen werden. Aus Korrosionsschutzgründen kann für diese Bauteile kein Aluminium eingesetzt werden, sondern es muss das sehr viel teurere und auf-wendiger zu bearbeitende Titan eingesetzt werden. Die genannten großen Potenziale der Faser-verbundmaterialien können durch diese Mischbauweise nur sehr begrenzt eingesetzt werden. Die Titanbauteile stellen hinsichtlich der Wartungsintervalle bedingt durch die Fatique-Neigung das schwächste Glied in der Kette und verhindern somit die Vergrößerung der Wartungsintervalle so-wie die Erhöhung des Passagierkomforts durch Erhöhung der Luftfeuchtigkeit. Dieses Paper gibt einen Überblick der aktuellen Entwicklungen im Bereich der Zulassungsbedin-gung, Materialoptimierung, Fertigungsprozessoptimierung, erforderliche sowie verbesserte Engi-neeringprozesse zur Reduktion der Ausschussrate und Verschnittrate, Erhöhung der reproduzier-baren Bauteiltoleranz sowie neue Lasteinleitungskonzepte, die speziell auf das Faserverbundmate-rial zugeschnitten sind. Aus den genannten Einzelmerkmalen werden verschiedene Bauweisenkonzepte für Türumge-bungs-strukturen der nächsten Generation entwickelt und vorgestellt. Das Paper schließt mit der Beschreibung und Bewertung der Konzepte hinsichtlich Gewichtseinsparpotenzial, Technologierei-fe, Sicherheit und Gesamtkostenreduktion.