M.I. Zuardy, P.C. Zahlen, W. Vöge, A.S. Herrmann

Die Sandwichbauweise kommt bisher in der kommerziellen Luftfahrt trotz ihrer ausgezeichneten spezifischen Biegesteifigkeit ausschließlich in nicht hauptlasttragenden Strukturen, den so genannten Sekundärstrukturen zum Einsatz. Ein wesentlicher Grund hierfür ist die allgemein geringe Resistenz gegen eine konzentrierte Schlagstoßbelastung durch einen Fremdkörper, die sogenannte Impactbelastung. Der dadurch entstehende Schaden kann bis in den Kernbereich vordringen und sich gegebenenfalls dort weiter ausbreiten, weshalb er nur schwer inspizierbar ist. Im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms wurde ein Kastenträger in Sandwichbauweise konstruiert, der aufgrund seines Aufbaus diesen Mangel verbessern bzw. beheben kann. Die impactresistente CFK-Sandwich-Konfiguration erlaubt weiterhin die Fertigung mit einem Nassverfahren, z. B. Vakuuminfusionsverfahren, wobei sich im Kern eingebettete Verstärkungen bzw. Schadensbegrenzer1 im gleichen Verfahrensschritt mit fertigen lassen. Zum strukturmechanischen Nachweis wurde ein Paneelabschnitt aus der gesamten Sandwichbeplankung des Kastenträgers entsprechend so modifiziert, dass er in einer Schub-Druck-Testanlage mit geeigneten Lasteinleitungen unter schrittweiser Erhöhung der statischen Last getestet werden konnte. Schlagstoßbelastungen bis zu einer Schlagenergie von 50 Joule lassen sich mittels eines mobilen Impactgeräts in bestimmten Bereichen des fixierten Sandwichpaneels einbringen. Die Versuchsergebnisse zeigten dabei eine hervorragende Strukturstabilität im Hinblick auf die Schadenstoleranz nach mehrfachen Schlagstoßbelastungen2 und eine gute Übereinstimmung mit den vorher durchgeführten nichtlinearen numerischen Strukturanalysen. Ein zusätzliches zyklisches Belastungsszenario im Rahmen der Forschung mit 8000 simulierten Flugzyklen bewirkte keinerlei kritisches Wachstum der Schäden und keine nennenswerte Veränderung bzw. Abminderung des Strukturverhaltens.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2010

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 10 Seiten

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress Tagungsband - Manuskripte, 2010, 2010, ; S.507-516; 2010; Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn

NA

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2010