Leichte SpracheSchadenstolerante Hybridmaterialien als Bespannung für Leichtbaustrukturen in der Luftfahrt – Robust Skin
Leichtes, unbemanntes Konzeptfluggerät vom Typ Zephyr, Libellenflügel (© AIRBUS) und Demonstratoren zur Veranschaulichung der Realisierungsmöglichkeiten des Leichtbaukonzepts, jeweils bestehend aus einer Haut- und Gitterstruktur (© NMB)
Als Vorbild aus der Natur wurde das bionische Prinzip eines Libellenflügels herangezogen. Dessen Leichtbaukonzept besteht aus einer dünnen Membran, welche von einem feingliedrigen Adernetz durchsetzt ist. Die Übertragung dieses Prinzips in die Luftfahrt kann durch Gewichtsreduktion bei gleichzeitiger hoher Robustheit zu einem nachhaltigeren Fliegen beitragen und ist somit wichtiger Bestandteil bei neuen Entwicklungen von langsam fliegenden Luftfahrzeugen.
Inhaltlich befasste sich das Projekt mit der Materialauswahl für das globale Hautkonzept, dem Materialdesign und damit verbundener Prozesstechnik, dem Bauteildesign auf Sub-Strukturlevel sowie der Prüfmethodenentwicklung, jeweils gestützt von analytischen sowie simulativen Methoden. Es wurde ein Impact-Prüfstand für vorgespannte Membranen entwickelt, welcher die Charakterisierung der Schadenstoleranz ermöglicht und zur Validierung der simulativen Methodik dient.
Das entwickelte Konzept wurde anhand von Demonstratoren veranschaulicht. Diese bestehen exemplarisch aus einer Versteifungsstruktur aus CFK-Hohlprofilen unterschiedlicher Querschnitte und einer vorgespannten impactresistenten Membran. Die erforschte Lösung einer „Robust Skin“ demonstriert das Potenzial, robustere Konstruktionen als herkömmliche Bauweisen zu ermöglichen.
