Die fertigungstechnische Umsetzung einer Biege-/ Torsionsbox unter den Aspekten einer experimentellen Erprobung

Abstract

Im Rahmen der Ziele des Strategiepapiers „Vision 2020“ des Advisory Council for Aeronautical Research in Europe (ACARE) und seinem nationalen Pendant „Luftfahrt 2020“ stellt sich das DLR der Herausforderung, den stark wachsenden Luftverkehr effizient, umweltfreundlich und nachhal-tig mit zu gestalten. Zwei der maßgeblichen Forderungen, aus denen sich die Luftfahrtstrategie des DLR ableitet, lauten daher:

1. Die Kosten des Luftverkehrs sollen um 30 Prozent gesenkt werden. 2. Zukünftige Transportflugzeuge sollen um 50 Prozent geringere Kohlendioxid und um 80 Prozent geringere Stickoxid-Emissionen verursachen.

Derart ambitionierte Ziele sind nur durch Technologiesprünge erreichbar. Für den Bereich der Aerodynamik stellt die Laminartechnologie einen solchen Sprung dar. Dabei geht es darum, den Anteil der laminar umströmten Oberfläche zu erhöhen, um so den Reibungswiderstand sowie den reibungsinduzierten Druckwiderstand eines Flugzeuges erheblich zu senken. Um unter dem Gesichtspunkt einer max. laminaren Lauflänge auch eine hohe Fluggeschwindigkeit realisieren zu können, empfiehlt es sich, anstatt der üblicherweise verwendeten Rückwärtspfeilung einen vorwärts gepfeilten Flügel zu verwenden. Allerdings bringt die Vorwärtspfeilung auch das Problem der Instabilität mit sich. So geht mit erhöhten Auftriebskräften auch eine Vergrößerung des Anstellwinkels einher, wodurch die Auftriebskräfte weiter anwachsen, was wiederum zu einer Erhöhung des Anstellwin-kels führt. Bei dem Wechselspiel von Auftriebskräften und Anstellwinkel handelt es sich also um einen sich selbst verstärkenden Prozess (Instabilität). Um diesem Effekt entgegen zu wirken, soll die bei Faserverbundbauteilen über den Laminatauf-bau einstellbare Biege- Torsions- Kopplung ausgenutzt werden. Zur Validierung des Funktions-prinzips soll im Rahmen des Projekts LamAir eine entsprechende Flügelbox mit Biege- Torsions- Kopplung ausgelegt, gefertigt und erprobt werden. 1. Die Kosten des Luftverkehrs sollen um 30 Prozent gesenkt werden. 2. Zukünftige Transportflugzeuge sollen um 50 Prozent geringere Kohlendioxid und um 80 Prozent geringere Stickoxid-Emissionen verursachen.

Derart ambitionierte Ziele sind nur durch Technologiesprünge erreichbar. Für den Bereich der Aerodynamik stellt die Laminartechnologie einen solchen Sprung dar. Dabei geht es darum, den Anteil der laminar umströmten Oberfläche zu erhöhen, um so den Reibungswiderstand sowie den reibungsinduzierten Druckwiderstand eines Flugzeuges erheblich zu senken. Um unter dem Gesichtspunkt einer max. laminaren Lauflänge auch eine hohe Fluggeschwindigkeit realisieren zu können, empfiehlt es sich, anstatt der üblicherweise verwendeten Rückwärtspfeilung einen vorwärts gepfeilten Flügel zu verwenden. Allerdings bringt die Vorwärtspfeilung auch das Problem der Instabilität mit sich. So geht mit erhöhten Auftriebskräften auch eine Vergrößerung des Anstellwinkels einher, wodurch die Auftriebskräfte weiter anwachsen, was wiederum zu einer Erhöhung des Anstellwin-kels führt. Bei dem Wechselspiel von Auftriebskräften und Anstellwinkel handelt es sich also um einen sich selbst verstärkenden Prozess (Instabilität). Um diesem Effekt entgegen zu wirken, soll die bei Faserverbundbauteilen über den Laminatauf-bau einstellbare Biege- Torsions- Kopplung ausgenutzt werden. Zur Validierung des Funktions-prinzips soll im Rahmen des Projekts LamAir eine entsprechende Flügelbox mit Biege- Torsions- Kopplung ausgelegt, gefertigt und erprobt werden.