DE102008016104A1

DE102008016104A1 - Durchbrandsicherer Flugzeugrumpf

Info

Publication number: DE102008016104A1
Application number: DE102008016104A
Authority: DE
Inventors: Rainer Müller; Robert Huebner; Heinz-Peter Busch; Marie-Laure Wawrzyniec
Original assignee: Airbus Operations GmbH; Airbus SAS
Current assignee: Airbus Operations GmbH; Airbus SAS
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-08
Also published as: CN101977810A; BRPI0906234A2; CA2720088A1; US20110121133A1; BRPI0906234A8; WO2009118256A4; RU2502634C2; RU2010141786A; CA2720088C; US9878770B2; JP5539955B2; CN101977810B; WO2009118256A3; EP2257466B1; WO2009118256A2; JP2011515272A; EP2257466A2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Flugzeugrumpf, der mindestens einen im Flugzeugrumpf angeordneten Raum und mindestens eine Wandung aufweist. Erfindungsgemäß stellt die Wandung eine Durchbrandzeit von mindestens vier Minuten von außerhalb des Flugzeugrumps zum Raum hin bereit, wobei der Bereich des Flugzeugrumpfs unterhalb des Raums keine durchbrandsichere Isolierung aufweist. Der Raum kann dabei ein Frachtraum des Flugzeugs oder eine Passagierkabine sein, während die Wandung als Frachtraumfußboden, Passagierkabinenfußboden oder Verkleidung des Flügel-Rumpf-Übergangs ausgeführt sein kann. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Flugzeugrumpfs ergibt sich eine Durchbrandsicherheit nach FAR § 25.856 (b) ohne zusätzliche durchbrandsichere Isolierung im Flugzeugrumpf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flugzeugrumpf.
Aufgrund von neueren Vorschriften für die Luftfahrtindustrie – insbesondere FAR § 25.856 (b) – müssen Passagierflugzeuge, die den Transport von mehr als 20 Passagieren erlauben, durchbrandsicher konstruiert sein. Dies bedeutet, dass für mindestens vier Minuten ein Durchbrennen des Flugzeugs von außen nach innen in die Kabine verhindert werden muss, wenn etwa an der Außenseite des Flugzeugs nach einer Notlandung ein Brand vorliegt und auf den Flugzeugrumpf einwirkt.
Die üblicherweise zur Anwendung kommenden Aluminium-Flugzeugstrukturen brennen nach ca. 60 Sekunden durch, so dass nach dieser Zeit außen auf den Flugzeugrumpf einwirkende Flammen in das Innere des Flugzeugs gelangen können. Um dies zu verhindern, werden zum Schutz einer Passagierkabine durchbrandsichere Isolationsmaterialien für die untere Hälfte des Passagierrumpfes vorgeschrieben. Hierfür geeignete durchbrandsichere Isoliermaterialien erzeugen jedoch zusätzliche Kosten bei der Herstellung des Flugzeugs und bedeuten ferner ein zusätzliches Gewicht, da beispielsweise Isoliermatten mit speziellen, durchbrandsicheren Folien und Folienbefestigungen versehen werden müssen. Dies wiederum verschlechtert in der Summe das Flugzeuggewicht und somit die Flugleistungen, die Wirtschaftlichkeit und die Wartbarkeit des Flugzeugs. Ein Anordnen von mit durchbrandsicheren Folien ausgerüsteten Isoliermatten unterhalb des Frachtraumbereichs (in der „Bilge” des Flugzeugrumpfs) ist weiterhin deshalb nicht zu empfehlen, da sich in diesem Bereich sehr viel Feuchtigkeit ansammelt, die von den Isoliermatten aufgesogen werden würde. Dadurch wäre eine stetige Gewichtszunahme der Isoliermatten die Folge und die Drainage wäre erschwert.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher, einen für mindestens vier Minuten durchbrandsicheren Flugzeugrumpf vorzuschlagen, bei dem zumindest bereichsweise unterhalb von Frachträumen keine durchbrandsicher ausgeführten Isoliermatten verwendet werden müssen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 9, 11 und 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Durchbrandsicherheit in der Passagierkabine wird durch eine durchbrandsichere Wandung bereitgestellt, die eine Durchbrandzeit von mindestes vier Minuten von außerhalb des Flugzeugrumpfs in einen Raum im Innern des Flugzeugrumpfs erlaubt. Dies kann in einer ersten Ausführungsform durch einen durchbrandsicheren Frachtraumfußboden realisiert werden, der eine entsprechende Durchbrandsicherheit in einen Frachtraum bzw. in eine Passagierkabine erreicht. Da eine Passagierkabine eines Flugzeugs üblicherweise oberhalb eines Frachtraums angeordnet ist, könnte ein unter dem Frachtraum befindliches Feuer bei Vorsehen eines durchbrandsicheren Frachtraumfußbodens nicht in den Frachtraum gelangen und damit auch nicht in die Passagierkabine. Ein geeigneter durchbrandsicherer Frachtraumfußboden könnte durch aus geeigneten Materialien hergestellte Frachtraumfußbodenplatten ausgebildet sein, welche einerseits eine hohe Festigkeit aufweisen, andererseits auch eine ausreichende Durchbrandsicherheit besitzen. Es kommen dafür etwa Kohlefaser- oder Glasfaserwerkstoffe in Frage, die in Form von Gewebestrukturen, Laminaten, Sandwichstrukturen oder dergleichen angewandt werden können. Das Gewicht der Fußbodenplatten im Sinne der Erfindung ist bevorzugt mit dem Gewicht herkömmlicher Frachtraumfußbodenplatten im Wesentlichen identisch, so dass dadurch kein zusätzliches Gewicht entsteht.
Da Frachtraumfußböden auch Bereiche ohne Fußbodenplatten aufweisen – etwa mit Rollenbahnen oder Kugelmatten zum Transport von Container ausgestattete Bereiche – müssen diese Bereiche bevorzugt durch andere Mittel durchbrandsicher gestaltet werden. Verwendung könnten hierfür unter anderem dünne Glasfaser- und/oder Kohlefaser-Matten bzw. sogenannte Laminate unterhalb der genannten Aufbauten finden. Da diese besonderen Flächen ohne Fußbodenplatten nur einen relativ geringen Teil des Frachtraumfußbodens bedecken, ist der Herstellungsaufwand und auch das zusätzliche Gewicht durch die besonderen durchbrandsicheren Materialien an den Bereichen ohne Fußbodenplatten geringer als das zusätzliche Gewicht nach der Ausrüstung des gesamten Unterflurbereichs des Flugzeugs mit separaten durchbrandsicheren Isoliermatten. Weiterhin kommt dazu, dass herkömmliche Isoliermatten im Unterflurbereich sehr schnell verschmutzen und sich mit Flüssigkeiten voll saugen können, was Korrosion fördern und die Eigenschaften des Produktes beeinträchtigen könnte. Eine Verwendung derartiger Isoliermatten würde auch in Bezug auf die Installation und Wartung Nachteile mit sich bringen, denn diese Teile werden sehr schnell beschädigt, so dass die Herstellungs- und Wartungskosten bei Verwendung der erfindungsgemäßen Lösung deutlich geringer sind, als mit durchbrandsicheren Isoliermatten zu bewerkstelligen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden alternativ die Fußbodenplatten der Passagierkabine durchbrandsicher gestaltet. Hierfür können die gleichen Materialien verwendet werden, wie für den Durchbrandschutz am Frachtraumfußboden. Der Durchbrandschutz an der Passagierkabine hat jedoch den großen Vorteil, dass noch weniger durchbrandsichere Isolierung realisiert werden muss als bei der ersten Ausführungsform.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein ausreichender Durchbrandschutz zumindest im Bereich des Flügel-Rumpf-Übergangs realisiert werden, indem die dort befindliche aerodynamische Schutzverkleidung (auch „Belly Fairing” genannt) aus geeigneten Glasfaser- oder Kohlefaserstrukturen hergestellt werden, ähnlich wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen. So kann die aerodynamische Schutzverkleidung dahingehend modifiziert werden, dass sie hervorragende Eigenschaften hinsichtlich der Durchbrandsicherheit aufweist. Dadurch kann auch in diesem Bereich auf eine durchbrandsichere Isolierung verzichtet werden, was Gewicht und Kosten bei der Herstellung einspart. Das Detaildesign der Schutzverkleidung müsste möglicherweise stellenweise modifiziert werden, so dass dafür Sorge getragen werden kann, dass ein Flammendurchschlag an den vorhandenen Verkleidungsspalten unmöglich wird und somit die Passagierkabine bei einem unter dem Flugzeugrumpf befindlichen Brand von außen nach innen vollständig geschützt ist. Diese Modifikationen betreffen beispielsweise das Verringern der Spaltmaße der Verkleidungsteile, das Integrieren von Überlappungen in Verkleidungsbauteilen und dergleichen, so dass kein Flammendurchschlag erfolgen kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche Objekte. Es zeigen:
1: eine schematische Ansicht des unteren Rumpfbereichs im Stand der Technik;
2: eine schematische Ansicht des unteren Bereichs eines erfindungsgemäßen durchbrandsicheren Flugzeugrumpfs;
3: ein Ausschnitt aus einem Frachtraumfußbodenbereich mit einer Rollenbahn;
4a bis c: Belly Fairing eines durchbrandsicheren erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfs.
In 1 wird beispielhaft ein Ausschnitt eines mit einem Frachtraumfußboden 2 ausgerüsteten Flugzeugrumpfs 4 gezeigt, der über verschiedene Strukturbauteile 6 mit einer Außenhaut 8 verbunden ist. Im Stand der Technik ist vorgesehen, eine Durchbrandsicherheit dadurch herzustellen, dass die Außenhaut 8 mit einer durchbrandsicheren Rumpfisolierung 10 ausgestattet wird. Diese Rumpfisolierung 10 könnte beispielsweise aus Isolierpaketen mit speziellem durchbrandsicheren Material sein, die die Forderung nach Durchbrandsicherheit zumindest für die vorgeschriebenen 4 Minuten bereitstellen können. Die durchbrandsichere Rumpfisolierung 10 erlaubt das Evakuieren eines Flugzeugs beispielsweise nach einer Notlandung, das in wesentlich geringerer Zeit ausgeführt werden sollte als ein außerhalb des Flugzeugrumpfs 4 befindliches Feuer benötigt, in den Rumpf einzudringen.
Der in 2 gezeigte erfindungsgemäße Flugzeugrumpf 12 weist im ersten Ausführungsbeispiel am Frachtraumfußboden 14 durchbrandsichere Frachtraumfußbodenplatten 16 auf, die sich über einen großen Bereich der Frachtraumfußbodenbreite erstrecken. Einige Bereiche des Frachtraumfußbodens weisen jedoch keine Fußbodenplatten 16 auf, sondern sind zum leichten Verschieben von Container innerhalb des Frachtraums mit Rollenbahnen 18 und Kugelmatten 20 ausgerüstet. In diesen Bereichen ist eine Durchbrandsicherheit nur durch andere Maßnahmen zu erreichen, etwa durch Integrieren von durchbrandsicheren Folien unterhalb der Rollenbahnen 18 bzw. Kugelmatten 20 oder anderen Einbauten. Insgesamt kann der gesamte Frachtraumfußboden 14 dadurch durchbrandsicher ausgebildet werden, die separate Isolierung 10 aus 1 kann entfallen.
Ein außerhalb des Flugzeugrumpfs befindliches Feuer könnte damit zwar durch die Außenhaut 8 in das Innere des Flugzeugrumpfs 12 gelangen, kann jedoch nicht durch den erfindungsgemäßen Frachtraumfußboden 2 treten, um einen darüber liegenden Kabinenbereich zu erreichen.
In 3 wird ein Bereich des Frachtraumfußbodens 2 mit einer Rollenbahn 18 gezeigt, an die sich seitlich durchbrennsichere Frachtraumfußbodenplatten 16 anschließen. An der Unterseite 22 der Rollenbahn 18 ist eine durchbrandsichere Folie 24 angeordnet, das die benachbarten durchbrandsicheren Frachtraumfußbodenplatten 16 zu einer vollständig geschlossenen Fläche ergänzt. Bevorzugt überlappt die Folie 24 die Fußbodenplatte 16 im Bereich ihres Übergangs zur Rollenbahn 18, so dass an dieser Stelle kein Spalt vorliegt, durch den ein in den Frachtraum ragendes Feuer durch den Frachtraumfußboden 14 schlagen kann. Neben der Unterseite 22 der Rollenbahn 18 werden bevorzugt auch sämtliche andere Einbauten des Frachtraumfußbodens 14 mit derartigen Folien ausgerüstet, bei denen keine Frachtraumfußbodenplatten 16 einbaubar sind.
Die durchbrandsichere Folie 24 kann auch als Laminat oder Fasergewebe ausgeführt werden. Die Dicke der Folie 24 sollte bevorzugt nicht zu dünn ausgelegt werden, damit bei der Montage oder Wartung des Flugzeugs keine Beschädigungen der Folie 24 auftreten.
Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung eines Durchbrandschutzes ohne durchbrandsichere Isolierung bietet die durchbrandsichere Gestaltung der Verkleidung 26 des Flügel-Rumpf-Übergangs („Belly Fairing”) eines Flugzeugs 28, die schematisch in 4a bis 4c in einer Vorderansicht und einer Seitenansicht des Flugzeugs 28 sowie in einer Detailansicht der Verkleidung 26 gezeigt wird. Die Verkleidung 26 dient primär dazu, den Übergang zwischen den Flügelwurzeln und dem Flugzeugrumpf aerodynamisch möglichst glatt zu gestalten, so dass Strömungsverluste in diesem Bereich in Grenzen gehalten werden. Eine durchbrandsichere Ausführung dieser Verkleidung 26 eliminiert zumindest in diesem Bereich des erfindungsgemäßen Rumpfs 12 zusätzliche Isoliermatten an der Innenseite und ergänzt den durchbrandsicheren Frachtraumfußboden 14 in den an die Verkleidung 26 anschließenden Rumpfbereichen.
Die Materialwahl für die Verkleidung 26 kann relativ flexibel gehandhabt werden, da die Verkleidung 26 durch eine entsprechende zusätzliche Hilfsstruktur 30 eine ausreichende Stabilität erlangt. Es ist nicht erforderlich, dass der Werkstoff der äußeren Hülle der Verkleidung 26 die mechanische Stabilität für sich bereitstellt, so dass sich dadurch keine Beschränkungen bei der Materialwahl ergeben. Bevorzugt wird ein Glasfaser- oder Kohlefasergewebematerial verwendet, bei dem durch entsprechende Versuche eine ausreichende Durchbrandzeit von vier Minuten sichergestellt wird.
Schließlich ist neben der Ausrüstung eines Frachtraumfußbodens 14 mit durchbrandsicheren Fußbodenplatten 16 und durchbrandsicheren Folien 24 die Ausrüstung eines darüber angeordneten Passagierkabinenfußbodens denkbar und sinnvoll, wenn bereichsweise kein Frachtraum vorhanden ist oder ein Unterflurbereich im Flugzeug als Passagierkabine verwendet wird, oder um zusätzlich Material und Kosten einzusparen.
Mit den beschriebenen Maßnahmen kann in Bezug auf die Erfüllung aktueller Durchbrandanforderungen nach FAR § 25.856 (b) ohne zusätzliche durchbrandsichere Isolierung ein Durchbrandschutz eines Flugzeugs realisiert werden. Alle dafür sonst notwendigen Befestigungen und speziellen, durchbrandsicheren Materialien in der Isolierung können entfallen. Dadurch werden Kosten und Gewicht gespart, wodurch das Fluggerät bei gleichem Sicherheitsstandard mindestens die gleiche Nutzlast und den höchstens gleichen Kraftstoffverbrauch realisieren kann. Die Wartung und Herstellung des Flugzeugs wird stark vereinfacht, was speziell durch Entfall der durchbrandsicheren Isolierung im Bereich des Unterflurs des Flugzeugs resultiert.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

2: Frachtraumfußboden
4: Flugzeugrumpf
6: Strukturbauteil
8: Außenhülle
10: Isoliermaterial
12: Flugzeugrumpf (erfindungsgemäß)
14: Frachtraumfußboden
16: Fußbodenplatten
18: Rollenbahn
20: Kugelmatte
22: Unterseite Rollenbahn
24: durchbrandsichere Folie
26: Flügel-Rumpf-Verkleidung
28: Flugzeug
30: Hilfsstruktur Flügel-Rumpf-Verkleidung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- FAR § 25.856 (b) [0002]
- Durchbrandanforderungen nach FAR § 25.856 (b) [0023]

Claims

Flugzeugrumpf (12), mit mindestens einem im Flugzeugrumpf (12) angeordneten Raum und mindestens einer Wandung (14, 26), dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Wandung (14, 26) eine Durchbrandzeit von mindestens vier Minuten von außerhalb des Flugzeugrumpfs (12) zum Raum hin bereitstellt und der Bereich des Flugzeugrumpfs (12) unterhalb des Raums keine durchbrandsichere Isolierung aufweist.
Flugzeugrumpf (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum als Frachtraum ausgeführt ist und die mindestens eine Wandung (14, 26) ein Fußboden (14) des Frachtraums ist.
Flugzeugrumpf (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum als Passagierkabine ausgeführt ist und die mindestens eine Wandung (14, 26) ein Fußboden (14) der Passagierkabine ist.
Flugzeugrumpf (12) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Fußboden (14) zumindest bereichsweise eine oder mehrere Fußbodenplatten (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußbodenplatten (16) eine Durchbrandzeit von mindestens vier Minuten bereitstellen.
Flugzeugrumpf (12) nach Anspruch 4, wobei der Fußboden (14) zumindest bereichsweise Einbauten (18, 20) aufweist, deren Einbaubereiche nicht mit Fußbodenplatten (16) ausgerüstet werden können, dadurch gekennzeichnet, dass an den Unterseiten (22) der Einbauten (18, 20) durchbrandsicheren Folien (24) angeordnet sind, die eine Durchbrandzeit von mindestens vier Minuten bereitstellen.
Flugzeugrumpf (12) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die durchbrandsicheren Folien (24) mit benachbarten Fußbodenplatten (16) in Überlappung gebracht sind.
Flugzeugrumpf (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum als Frachtraum oder als Passagierkabine ausgeführt ist und die mindestens eine Wandung (14, 26) eine Verkleidung (26) eines Flügel-Rumpf-Übergangs ist.
Flugzeugrumpf (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung aus Kohlefaser- oder Glasfaserwerkstoffen in Form von Gewebestrukturen, Laminaten, Sandwichstrukturen oder dergleichen ausgeführt ist.
Fußbodenplatte (16) für einen Fußboden (14) in einem Flugzeug, die eine Durchbrandzeit von mindestens vier Minuten bereitstellt.
Fußbodenplatte (16) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußbodenplatte (16) aus Kohlefaser- oder Glasfaserwerkstoffen in Form von Gewebestrukturen, Laminaten, Sandwichstrukturen oder dergleichen hergestellt ist.
Verkleidung eines Flügel-Rumpf-Übergangs eines Flugzeugs mit einer Wandung (26), die eine Durchbrandzeit von mindestens vier Minuten in den Flugzeugrumpf (12) bereitstellt.
Verkleidung eines Flügel-Rumpf-Übergangs nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (26) aus Kohlefaser- oder Glasfaserwerkstoffen in Form von Gewebestrukturen, Laminaten, Sandwichstrukturen oder dergleichen hergestellt ist.
Flugzeug mit einem Flugzeugrumpf nach einem der Ansprüche 1–8.