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Leichter und leiser durch die Lüfte

11.07.2007 - (idw) Technische Universität Chemnitz

Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung ist an der Optimierung von Flugzeugen im Rahmen des Luftfahrt-Forschungsprogramms 4 beteiligt Wie werden die Abwasserbehälter in Flugzeugen platzsparender? Warum sind Toiletten in Fliegern so laut? Und was muss man ändern, damit sie leiser werden? Wie werden die Hydraulik- und Steuerungskomponenten leichter? Diesen Fragen geht nun die Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung (SLK) der Technischen Universität Chemnitz nach.

Eine Verdoppelung der Flugbewegungen bis zum Jahr 2025 im Vergleich zu 2003 prognostiziert die europäische Flugsicherheitsbehörde Eurocontrol allein für Deutschland. Lärmbelastung, Ausstoß von Schadstoffen und Treibhausgasen sowie ein stetig steigender Kraftstoffbedarf sind die problematischen Folgen. Vor diesem Hintergrund hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie das Luftfahrt-Forschungsprogramm 4 (LuFo4) ins Leben gerufen, das auf die Förderschwerpunkte Verkehrswachstum, Umweltschonung, Sicherheit und Passagierfreundlichkeit sowie Wirtschaftlichkeit und Wertschöpfung ausgerichtet ist. Die Professur SLK ist dabei mit vier Verbundprojekten beteiligt. Zu den Projektpartnern gehören neben Airbus auch führende Unternehmen der Flugzeugausrüstungsbranche, wie die Liebherr GmbH und die AOA Apparatebau Gauting GmbH. Auch das sächsische Unternehmen EAST-4D ist eingebunden.

Aus einigen Tragstrukturen im Flugzeugbau sind kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) nicht mehr wegzudenken, so unter anderem aus Seitenleitwerken und Landeklappen. Auch für die Flügel und den Rumpf sind CFK-Bauweisen weitgehend entwickelt und werden derzeit technologisch umgesetzt. Führende Unternehmen der Luftfahrtbranche arbeiten heute mit Zielvorgaben von 30 Prozent Gewichtsreduktion und 40 Prozent Kosteneinsparung durch den Einsatz innovativer Faserverbundbauweisen. Dies entspricht auch den Vorgaben von Airbus für den Rumpf der nächsten Generation von Verkehrsflugzeugen. Die durch CFK bei den Tragstrukturen bereits erzielten Gewichtseinsparungen üben zunehmenden Druck auf andere Baugruppen im Flugzeug aus: Auftriebsvorrichtungen, Frischwasser- und Abwassersysteme, Kabinenausrüstungen, Fahrwerke und Hydrauliksysteme sollen nun auch leichter werden. "In der Regel lassen sich bei diesen Baugruppen durch den CFK-Einsatz noch weitere Vorteile erzielen: Die Schwinganfälligkeit wird reduziert, die Geräuschentwicklung minimiert, die Crashbeständigkeit erhöht. Auch werden die Kosten bei der Herstellung komplexer Bauteile reduziert", erklärt Prof. Dr. Lothar Kroll, Inhaber der Professur SLK.

Der Schwerpunkt eines der LuFo-Forschungsprojekte der Professur ist die Entwicklung von Hydraulikkomponenten in Leichtbauweise. "Die neue Bauteilgeneration soll neben Gewichtsreduktion gleichzeitig erhöhte Anforderungen hinsichtlich der Lebensdauer erfüllen und die Strömungsverluste der Hydrauliksysteme reduzieren", so Prof. Kroll, der bereits bei dem Programm LuFo3 erste Erfahrungen hierzu sammeln konnte. Auch bei den Steuerungskomponenten steht der Leichtbaugedanke im Vordergrund. Zur Auslegung derartiger sicherheitsrelevanter Bauteile werden in einem weiteren Projekt zuverlässige Berechnungsmethoden entwickelt. Bei dem Forschungsvorhaben "Konturangepasste Leichtbautanks" geht es demgegenüber um neue, nicht rotationssymmetrische Abwasserbehälter. Dadurch, dass diese nicht mehr rund konstruiert sind, sondern ihre Form an den vorhandenen Raum angepasst werden kann, wird Platz eingespart, der für Frachtgut genutzt werden kann. Das vierte Forschungsprojekt befasst sich mit einem ganz anderen Aspekt: In allen modernen Passagierflugzeugen wird heute das Abwasser von den Toiletten zum Abwassertank mit Hilfe eines Vakuums transportiert. Der notwendige Unterdruck erzeugt beim Spülen Geräusche, die den gestiegenen Komfortansprüchen nicht mehr gerecht werden. Forschungsschwerpunkte der Professur SLK sind hierbei unter anderem die Gestaltung einer schalloptimierten Abdeckung sowie Entwurf und Auslegung von Werkzeugen, mit deren Hilfe Bauteile für das Abwassersystem gefertigt werden können, die aus anderen Materialien als dem bisher üblichen Metall bestehen und deshalb im Gebrauch weniger Lärm verursachen.

Bei allen LuFo-Projekten stehen nicht nur die Konzeption, Berechnung und Dimensionierung von Bauteilen im Vordergrund der Forschungsarbeiten, sondern auch die zugehörigen Technologien für eine wirtschaftliche Produktion. Fokussiert werden dabei vor allem Fertigungsverfahren, die eine kosteneffiziente Herstellung von textilverstärkten Kunststoffbauteilen zulassen. Die Bauteile sollen ferner eine hohe Funktionsintegration besitzen, es wird also versucht, mit möglichst wenigen Bauteilen möglichst viele Funktionen abzudecken. Die Bauteilmuster werden, bevor sie in den Systemprüfständen bei den Projektpartnern zum Einsatz kommen, an der Professur SLK umfangreichen betriebsnahen Belastungsversuchen unterzogen.


Weitere Informationen erteilt Prof. Dr. Lothar Kroll, Telefon (03 71) 5 31 - 3 80 81, E-Mail lothar.kroll@mb.tu-chemnitz.de.

Wichtiger Hinweis für die Medien: In der Pressestelle können Sie honorarfrei ein themenbezogenes Foto anfordern. Motiv: Sebastian Scholz und Carolin Siegel, Mitarbeiter der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung, optimieren gemeinsam mit Prof. Dr. Lothar Kroll (v.l.) das Abwassersystem in Flugzeugen, damit die Toiletten an Bord leiser werden. Foto: Christine Kornack

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