Vorlesung 2 Probleme

Question 1

Aus welchen Hauptkomponenten ist die Flügelstruktur aufgebaut?

Answer 1

Flügelkasten, bestehend aus Gurtplatten, Schubstegen

Rippen (Systemrippen/Versteifungsrippen), Stringer

Question 2

Welche Funktionen übernehmen die Flügelkomponenten?

Answer 2

Kraftauf, -um, -weiter, -einleitung : Gurtplatten, Rippen, Klappenträger

‘nur’ Kraftaufnahme, -weiterleitung: Holme und Stringer

Versteifen, Stützen, Stabilisieren: Stringer und Rippen (Stringer Verstärken, Holme & Klappenträger Stützen)

Verkleiden, Verbinden , Isolieren, Abdichten Dämpfen: Gurtplatte
alle Verbinden
Rippen und Holme Verkleiden und Abdichten

Question 3

Aus welchen Hauptkomponenten ist die Rumpfstruktur aufgebaut?

Answer 3

Seitenansicht:
von vorne nach hinten:
- vorderes Druckschott
- Bugabschlussspant
- vorderer Bugspant
- BFW-Schacht
- hinterer Bugspant
-  vorderer Hauptspant
- hinterer Hauptspant
- FW-Schacht
- Rumpfabschlussspant
- hinterer Druckdom
- Höhenleitwerksspante
- Seitenleitwerksholme

Rumpfteil:

• Türrahmen
• Haut
• Stringer
• Quer/Längsträger
• Ringspante
• Seitenleitwerksspante
• Stützstäbe

Skin= Haut (Blech)
Panel= Haut + Stringer
Schale = Panel + Spante (Haut, Stringer, Spante)

Question 4

Welche Funktionen übernehmen die Rumpfkomponenten?

Answer 4

Rumpfhaut-Membrankräfte (Längs und Tangential) aus Innendruck, Längskräfte aus Biegung (horizontal und vertikal), Schubkräfte aus Querkräften und Torsion, lokale Biegung aus verhinderter Aufweitung (Spante, Stringer)

Fußbodenplatten- Biegung aus Nutzlast & Rapid Decompression (unerwünscht), Schub bei Rumpftorsion & Crash

Fußbodenträger- Biegung und Querkraft aus Fußbodenplatten, Längskräfte aus Zugankerfunktion (Beschleunigung in Längsrichtung) (Verhinderung der Rumpfaufweitung)

Systemspante (Bugspant, Hauptspant…)- Querkrafteinleitung aus Flügel, Leitwerken und Fahrwerken

Ringspante- Übertragung der Fußbodenträgerkräfte in die Rumpfhaupt, Rahmenversteifung für Ausschnitte, Beulversteifung (am Boden ohne Innendruck)

Stringer- Biegeversteifung der Rumpfhaut (wegen Innendruck im Flug), Beulversteifung (am Boden ohne Innendruck)

Systemdruckschotts- Membrankräfte aus Innendruck, Ringspantfunktion

Question 5

Welche Dimensionierungskriterien sind bei der Auslegung der Struktur zu berücksichtigen ?

Answer 5

Statische Festigkeit (Bruch)
Dauerfestigkeit
Instabilität (Knicken, Beulen, Knittern, Durchschlagen, Trägerkippen)

Question 6

Welche Materialien werden typischerweise im Luftfahrzeugbau

angewendet? Warum?

Answer 6

Stahl (Fahrwerk, Bolzen)
-> höchstes Emodul
Aluminium (überall)
-> leicht
Titan (hochfeste Bauteile:Bremsen, FW)
->Kompromiss aus Gew. &Festigkeit
GFK
->Kabine, Verkleiden
CFK (Auch überall: Rumpf, Flügel, Leitwerk)
-> Äquivalent zu Alu

Question 7

Welche Bauweisen werden im Flugzeugbau typischerweise

unterschieden? Was sind deren Charakteristika?

Answer 7

Differentialbauweise- Einzelteile werden additiv durch Nieten, Klammern & Kleben verbunden

Integralbauweise- Minimierung von Einzelteilen, Einstückprinzip, keine Schwachstellen durch Fügestellen -> Favorit (Alu billig), jedoch mit definierten Schnittstellen (Ersatzteile)

Sandwichbauweise- Versteifung durch Honeycombstrukturen statt einzelner Stringer

Rumpfbauweisen

a) Fachwerkbauweise- Verkleidung trägt nicht,
b) Vollwandsystem- Verkleidung trägt Schub
c) Schalensystem- Verkleidung kann Normal- und Schubkräfte abtragen ->heute Standard

Question 8

Welche Fügetechniken werden typischerweise im Luftfahrzeugbau angewendet? Wofür?

Answer 8

Nieten- funktioniert immer, hohe Sicherheit, Spannungüberhöhung am Lochrand, mittelteuer-> Fügetechnik der Wahl im LFZ-Bau (Vollniet, Passniet) Spante und Stringer werden angenietet

Durchsetzfügen- nur für Metalle, Festigkeit geringer

Schweißen- nur manche Werkstoffe, festigkeit hoch, unsicher, hoher prüfaufwand -> hat sich bis heute im LFZ-Bau nicht bewährt

Laserlöten- nur Metalle, festigkeit mittel, unsicher, hoher prüfaufwand, im Triebwerksbereich ja, in der Struktur eher weniger

Kleben- alle Materialen, geringe Festigkeit, Alterung, unsicher, Vorbereitungsaufwand, prüfaufwand, kosten hoch -> gängig für Faserverbundwerkstoffe, aber auch für Metall im LFZ-Bau

Question 9

Welche Belastung ist bei einer Klebung zu vermeiden? Wie kann dieses konstruktiv erreicht werden?

Answer 9

Zugkräfte an den beiden geklebten Blechen -> Normalkraft auf klebefläche -> Gefahr des Abschälens

• > abnehmende Blechdicke -> Anpassung der Elastizität der Scheiben an die des Klebewerkstoffs -> Abbau von Spannungsspitzen
  a) Überlappungen herstellen, um bevorzugt Schubkräfte aufzunehmen
  b) Verhinderung von Abschälen
  c) Profilversteifung
  d) angepasste Steifigkeiten

Question 10

Welche Stellen einer Konstruktion sind besonders genau zu betrachten?

Answer 10

Krafteinleitungen
Ausschnitte
Verbindungen
Diskontinuitäten (materiell oder geometrisch)

Question 11

Vermeidung von Spannungsspitzen bei Längskrafteinleitung? Lösungen?

Answer 11

Ausrunden des Übergangs
Möglichst stetiger Auslauf des Gurtendes
Zur Aufnahme konzentrierter Querkräfte Einzerippe verwenden