Flugzeugstrukturdesign, Werkstoffauswahl und die korrespondierenden Fertigungsprozesse sind in der Luftfahrt in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich weiterentwickelt worden. Nur so ist der hohe Stand an Systemzuverlaessigkeit und Schadenstoleranz zu gewaehrleisten, den wir alle in der Regeln zwar kaum wahrnehmen, aber bei unseren vielen Urlaubsreisen stillschweigend voraussetzen. Das Ermuedungsrissfortschrittsverhalten (engl. fatigue crack growth (FCGR)) und die so genannte Restfestigkeit (engl. residual strength (RS)) der Struktur sind zwei besonders wichtige Groessen in diesen technologischen Optimierungsfeld. Bedingt durch die Gesetze der Bruchmechanik, hat die schon vor vielen Jahren etablierte, differentielle Bauweise der Druckrumpfstruktur (Zusammennieten oder Verkleben der einzelnen Last tragenden Komponenten der Struktur) inhaerente Vorteile, da betrieblich verursachte Schaeden (z.B. lokale Ermuedung oder Unfallschaeden) zu einem gewissen Ausmass immer nur ein Element mit seiner Last ragenden Funktion zerstoeren. Das Versagen mehrerer Elemente tritt, wenn ueberhaupt, stark verzoegert ein. Neue, kostenguenstigere Fertigungsverfahren bzw. -konzepte, wie z.B. ?aus dem Vollen fraesen“ integral versteifter Komponenten oder das Laserstrahlschweissen von Stringer versteiften Druckrumpfunterschalen sind strukturmechanisch aufgrund ihres integralen Charakters, bruchmechanisch erklaerbar, weniger tolerant gegenueber Schaeden (Rissen). Konsequenterweise werden diese Designkonzepte bei Airbus nur dort im Flugzeug angewendet, wo die betriebsbedingten Spannungen weniger Zug- sondern mehr Druck und/oder Schub dominiert sind. Neuste Untersuchungen belegen aber, dass bei Beachtung bestimmter Zusammenhaenge im Hinblick auf die Werkstoffauswahl (Festigkeit und Zaehigkeit), dem Design (Stuetzfunktion) und des Schweisskonzepts (Schweissnahtzaehigkeit besser als Schweissnahtfestigkeit), diese bruchmechanischen Restriktionen zu ueberwinden sind. So konnte das schadenstolerante Verhalten in Laserstrahl geschweissten Laborpaneelen im Vergleich zu genieteten Standardloesungen ( = 100%) von ehemals 60-70% auf 100-110% verbessert werden. Einzelne Ergebnisse lassen sogar ein Extrapolation zukuenftig erreichbarer Kennwerte auf 120-130% zu. Somit waere das kostenguenstige Laserstrahlschweissen (endlich) auch in schadenstolerant dimensionierten Bereichen einsetzbar.
展开▼
