"Untersuchung zur Oberflächenwelligkeit und Biege-Torsionskopplung von stringerversteiften CFK-Strukturen für einen Tragflügel in Prepregbauweise"

Abstract

In Ableitung der wachsenden ökologischen und ökonomischen Anforderungen in der Luftfahrt, wird auch zukünftig der Anteil von leichten Kohlenstofffaser-Kunststoffen (CFK) im Flugzeugbau ansteigen. Zudem muss der Kraftstoffverbrauch der Flugzeuge gesenkt werden, um eine Effizienzsteigerung zu erreichen. Dies ist im Rahmen der Entwicklung neuer Triebwerke möglich, die bei Markteinführung in den nächsten Jahren, 15 % Kraftstoff sparen werden. Langfristig sind jedoch grundlegende Veränderungen an Flugzeugen nötig, um eine weitere Kraftstoffsenkung herbei zu führen. Eine vielversprechende Technologie ist hierbei die Laminarisierung der Tragflächen durch Reduzierung der Oberflächenwelligkeit zukünftiger Flugzeugflügel Oberschalen in Faser-Kunststoff-Verbund-Bauweise (FKV). Anhand von ebenen, stringerverstärkten CFK-Panelen werden in dieser Diplomarbeit Fertigungs- und Konstruktionsparameter untersucht, welche diese Welligkeit beeinflussen. Als Beispiel für einen solchen Fertigungseinfluss innerhalb der Prozesskette ist der Spring-In-Effekt zu nennen. Die hierzu bereits existierenden Theorien werden mit Hilfe verschiedener Panelkonfigurationen in praktischen Untersuchungen auf Validität geprüft. In diesem Zusammenhang wird auch der Einsatz von Silikonprofilen als Fertigungswerkzeug erprobt. Eine weitere Eigenschaft von FKV ist die Biege-Torsions-Kopplung. Mögliche Versuchsaufbauten zur Untersuchung der Verformung eines CFK-Flügels unter aerodynamischen Lasten werden vor gestellt.