Konzeptionelle Untersuchungen zu großen Türausschnitten in Passagierflugzeugen
Autor: Jonne Bobis
Projekt
Kurzreferat
Türausschnitte in Flugzeugstrukturen verursachen Störungen im Kraftfluss innerhalb dieser
Strukturen. Der Kraftfluss muss um die Störungen herumgeleitet werden. Damit die
verbleibende Struktur den Kraftfluss aufnehmen kann, muss sie am Rande des Ausschnitts
verstärkt werden. Eine Verstärkung ist immer mit einem Gewichtszuwachs verbunden. Mit
Hilfe der Rechenmethode nach Niu 1988, welche unter anderem das Schubfeldmodell und die
Kesselformel beinhaltet, wird der Spannungszuwachs durch große Türausschnitte untersucht
und daraus eine resultierende Massenzunahme abgeleitet. Grundlage der Berechnung ist der
Flugzeugtyp Airbus A320-200, welcher in dem Flugzeugvorentwurfsprogrammsytem
PrADO den Status Quo darstellt. Aus PrADO stammen zudem die Daten, mit denen die
Berechnungen durchgeführt werden. Anhand der bekannten Spannungen innerhalb der
Flugzeugstruktur sollen die Rumpfausschnitte für Passagiertüren an unterschiedlichen
Positionen mit variierender Größe untersucht werden. Dabei soll die gestörte Rumpfstruktur
nicht verstärkt werden, wie es üblich ist, sondern sie bleibt unverändert. Aus den dabei
resultierenden, theoretischen, Spannungserhöhungen wird berechnet, wie stark das Gewicht
der gestörten Rumpfstruktur ansteigen würde, wenn sie verstärkt wird. Wichtig ist die
Betrachtung der Richtung, in der ein Ausschnitt vergrößert wird. So bringt beispielsweise eine
Vergrößerung in longitudinaler Richtung den geringsten Massenzuwachs mit sich. Für die
Türposition 1 bedeutet dies beispielsweise einen Zuwachs von 19,69 kg, sofern der Ausschnitt
in longitudinaler Richtung um drei Hautfelder vergrößert wird. Wird der Ausschnitt hingegen
in diagonaler Richtung um drei Hautfelder vergrößert, resultiert ein Massenzuwachs von
43,69 kg. Aus der Untersuchung soll letztendlich eine Schlussfolgerung für den Vorentwurf
gezogen werden, an welcher Stelle des Flugzeugrumpfes eine bestimmte Geometrie des
Ausschnitts bei gegebenen Vorgaben vorteilhaft ist. Vergleichbare Flugzeugtypen wie die
weiteren Flugzeuge der Airbus A320 Familie sowie die Boeing 737 können ebenfalls nach der
vorgestellten Methode untersucht werden. Ziel ist es mit dieser Arbeit eine Grundlage zu
schaffen, auf die in PrADO zurückgegriffen werden kann, um in anschließenden Arbeiten zu
einer Steigerung der Wirtschaftlichkeit des Flugzeugs beizutragen.