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Die Erfindung bezieht sich auf ein Luft- oder Raumfahrzeug.
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Insbesondere Flugzeuge werden zunehmend mit Außenhautanordnungen gebildet, welche einen Kohlenstofffaserkunststoff (CFK) aufweisen. Wegen der im Vergleich zu Metall niedrigen elektrischen Leitfähigkeit von CFK müssen solche Außenhautanordnungen mit einem Blitzableitermaterial versehen werden, wie beispielsweise in der
DE 10 2006 046 002 A1 beschrieben.
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Weiterhin besteht in Flugzeugen die Anforderung, einen Anschluss von im Flugzeug vorgesehenen, elektrischen Komponenten auf Masse zu legen. Dies wird bislang dadurch erreicht, dass in die Flugzeuge separate, metallische Leiter eingebracht werden und diese mit den jeweiligen Masseanschlüsse der Komponenten verbunden werden.
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Bei diesem Ansatz hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass die eingebrachten, separaten, metallischen Leiter das Flugzeuggewicht erhöhen. Außerdem ist der Montageaufwand für diese Leiter erheblich.
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Die
DE 36 86 053 T2 beschreibt ein Blitzschutzsystem in einem Flugzeug, das eine Kombination von einer inneren Trägerstruktur und einer Verbundmaterialstruktur umfasst, die eine integrale Harzmatrix und verstärkendes faseriges Material, das in der Harzmatrix eingebettet ist, aufweist. Ein foraminöses Metallmaterial ist in die Matrix auswärts von dem faserigen Material in einer Verbundmaterialstruktur eingebettet.
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In der
US 4 352 142 A wird ein Blitzschutzsystem für Luftfahrzeugverbundstrukturen beschrieben, das zwei Lagen von Aluminiumfolie aufweist, die durch eine Lage eines dielektrischen Materials getrennt sind.
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Die
US 2005/0153586 A1 beschreibt eine elektrische Verbindungsvorrichtung, die wenigstens einen elektrisch leitfähigen Teil mit ersten und zweiten im Wesentlichen gegenüberliegenden Flächen aufweist, wobei die erste Fläche mit einer Schulter versehen ist, die einen äußeren Teil mit einer äußeren Fläche begrenzt und einen zentralen Teil aufweist, der eine zentrale Fläche aufweist. Es ist wenigstens eine Dichtung vorgesehen und Mittel zum Befestigen der Vorrichtung an einem Träger, die in der Lage sind, einen elektrischen Kontakt zwischen dem Träger und dem Kontaktteil zu erhalten.
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Die
WO 2006/069997 A1 beschreibt eine elektrische Klebevorrichtung einer Abschirmung von elektrischen Kabeln in Flugzeugen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu beheben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Luft- oder Raumfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Demgemäß wird ein Luft- oder Raumfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bereitgestellt.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, dass die erste Blitzableiterschicht mit einer Doppelfunktion belegt wird: einerseits dient sie der Ableitung von Blitzenergie und andererseits dient sie als Masseanschluss für elektrische Komponenten. Dadurch, dass die Blitzableiterschicht beispielsweise im Wesentlichen den ganzen Rumpf überzieht, müssen nunmehr nur noch vergleichsweise kurze elektrische Leiter zwischen den Masseanschlüssen der Komponenten und der Masse vorgesehen werden, was zu einer deutlichen Gewichtseinsparung führt. Außerdem entfällt die Notwendigkeit, lange Leiter in dem Flugzeug zu verlegen, wodurch sich weiterhin der Montageaufwand reduziert.
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Aus den Unteransprüchen ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung.
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Mit ”Komponenten” sind insbesondere Stromverbraucher und Stromquellen gemeint.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Außenhautanordnung sind zwischen der ersten Blitzableiterschicht und der Faserverbundwerkstoffschicht eine Isolationsschicht und eine zweite Blitzableiterschicht derart vorgesehen, dass sich die Reihenfolge erste Blitzableiterschicht, Isolationsschicht, zweite Blitzableiterschicht, Faserverbundwerkstoffschicht ergibt, wobei ein zweiter, elektrischer Anschluss für ein Verbinden der zweiten Blitzableiterschicht mit einer zweiten, elektrischen Komponente vorgesehen ist. Die erste und zweite Blitzableiterschicht können somit zwei Massen mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen bilden. Dies kann für unterschiedliche Typen von Komponenten günstig sein.
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Gemäß einer Weiterbildung weist die Faserverbundwerkstoffschicht CFK auf. Vorzugsweise weist der CFK ein Matrixsystem auf, welches eine hohe Isolationswirkung gegenüber der ersten beziehungsweise zweiten Blitzableiterschicht besitzt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Außenhautanordnung ist die erste und/oder zweite Blitzableiterschicht lokal, insbesondere im Bereich des ersten oder zweiten Anschlusses, für eine verbesserte Leitfähigkeit aufgedickt.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Außenhautanordnung weist die erste und/oder zweite Blitzableiterschicht ein Metallgewebe, eine Metallfolie, insbesondere eine perforierte oder geschlitzte Metallfolie und/oder ein Fließ auf.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Luft- oder Raumfahrzeugs ist eine zweite, elektrische Komponente vorgesehen, welche mit dem zweiten, elektrischen Anschluss der Außenhautanordnung verbunden ist. Die sich in diesem Zusammenhang ergebenden Vorteile wurden bereits vorstehend erläutert.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Luft- oder Raumfahrzeugs ist die erste und/oder zweite Blitzableiterschicht außenseitig bezüglich der Faserverbundwerkstoffschicht und die erste und/oder zweite Komponente innenseitig bezüglich der Faserverbundwerkstoffschicht angeordnet. Somit schützen die erste und zweite Blitzableiterschicht effektiv sowohl die Faserverbundwerkstoffschicht als auch die Komponenten vor Blitzschlag.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
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Von den Figuren zeigen:
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1 schematisch einen Ausschnitt aus einem Luft- oder Raumfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 schematisch einen Ausschnitt aus einem Luft- oder Raumfahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem Luft- oder Raumfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 zeigt eine Außenhautanordnung 1, insbesondere eines Rumpfs eines Flugzeugs. Die Außenhautanordnung 1 weist eine Faserverbundwerkstoffschicht 2 auf, welche im Wesentlichen eine tragende Struktur des Luft- oder Raumfahrzeugs bildet. Die Faserverbundwerkstoffschicht 2 trägt bezogen auf einen Innenraum 3 des Luft- oder Raumfahrzeugs außenseitig eine erste Blitzableiterschicht 4. Die Blitzableiterschicht 4 ist vorzugsweise bezüglich einer schematisch angedeuteten Umwelt 5 mittels einer Lackschicht 6 geschützt vorgesehen.
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Von dem Innenraum 3 her reichen zwei Anschlüsse 7 und 8 durch die Faserverbundwerkstoffschicht 2 hindurch. Die Anschlüsse 7, 8 sind jeweils an ihrem einen Ende mit der ersten Blitzableiterschicht 4 verbunden. Dabei kann die Blitzableiterschicht 4, wie beispielsweise für den Anschluss 8 dargestellt, lokal für eine verbesserte Leitfähigkeit aufgedickt sein. Die Aufdickung ist mit dem Bezugszeichen 6a versehen. Alternativ oder zusätzlich kann das mit der ersten Blitzableiterschicht 4 verbundene Ende des Anschlusses 8 beispielsweise flächig ausgebildet sein, um eine verbesserte Leitfähigkeit zwischen dem Anschluss 8 und der Blitzableiterschicht 4 zu gewährleisten.
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Selbstverständlich sollten die Anschlüsse 7 und 8 gegenüber der Schicht 2 elektrisch isoliert vorgesehen.
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Der Anschluss 7 ist an seinem anderen Ende mit einem Verbraucher 9, beispielsweise einer Lichtquelle, elektrisch leitend verbunden. In den Figuren sind elektrische Leitungen mittels einer doppelt durchgestrichenen Linie dargestellt.
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Der Verbraucher 9 ist wiederum mittels einer elektrischen Leitung mit einer Stromquelle 10, beispielsweise einem Generator, verbunden. Die Stromquelle 10 ist wiederum mit dem anderen Ende des Anschlusses 8 elektrisch verbunden.
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Somit ergibt sich, wie in 1 dargestellt, ein geschlossener Stromkreis 10a, wobei die erste Blitzableiterschicht 4 als Masse fungiert beziehungsweise die erste Blitzableiterschicht 4 einen Abschnitt des Stromkreises 10a ausbildet.
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2 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem Luft- oder Raumfahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 basiert dabei auf dem Ausführungsbeispiel gemäß 1. Insofern wird nachfolgend nur auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen eingegangen.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 weist gegenüber dem gemäß 1 weiterhin eine Isolationsschicht 11 und eine zweite Blitzableiterschicht 12 zwischen der ersten Blitzableiterschicht 4 und der Faserverbundwerkstoffschicht 2 auf.
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Die zweite Blitzableiterschicht 12 bildet einen Abschnitt eines zweiten Stromkreises 17 aus. Der zweite Stromkreis 17 setzt sich aus Anschlüssen 13 und 14, einem Verbraucher 15 und einer Stromquelle 16 zusammen und ist entsprechend dem bereits im Zusammenhang mit 1 erläuterten Stromkreis aufgebaut.
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Die Stromkreise 10a und 17 können elektrisch isoliert voneinander betrieben werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Referenzpotential der Massen 4 und 12 unterschiedlich vorgesehen wird. Insbesondere eine Beeinflussung der Stromkreise 10a und 17 untereinander wird somit vermieden.
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Selbstverständlich sollten in 2 die Anschlüsse 7 und 8 gegenüber den Schichten 2, 12 und 11 elektrisch isoliert vorgesehen. Auch die Anschlüsse 13 und 14 sollten selbstverständlich gegenüber der Schicht 2 elektrisch isoliert vorgesehen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der CFK mit einem isolierenden Matrixsystem gebildet wird.
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Selbstverständlich können beliebig viele Verbraucher 9 beziehungsweise 15 und Stromquellen 10 beziehungsweise 16 in die Ausführungsbeispiele gemäß 1 beziehungsweise gemäß 2 integriert werden.
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Vorzugsweise weist die Faserverbundwerkstoffschicht 2 einen CFK auf. Vorzugsweise sind die erste und zweite Blitzableiterschicht 4, 12 aus einem Metallgewebe oder aus einer Metallfolie gebildet.
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Die Blitzableiterschichten 4, 12 müssen nicht zwingend mit den Massenanschlüssen der Komponenten 9, 10, 15, 16 verbunden werden. Vielmehr können sie auch ein Referenzpotential für andere elektrische Anschlüsse der Komponenten bilden.
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Die Erfindung schafft eine Außenhautanordnung sowie ein Luft- oder Raumfahrzeug mit einer derartigen Außenhautanordnung. Die Außenhautanordnung weist eine erste Blitzableiterschicht für eine Ableitung von Blitzenergie und eine Faserverbundwerkstoffschicht, welche die erste Blitzableiterschicht trägt, auf. Ferner weist die Außenhautanordnung einen ersten elektrischen Anschluss für ein Verbinden einer ersten, elektrischen Komponente mit der ersten Blitzableiterschicht auf. Der sich erfindungsgemäß ergebende Vorteil besteht darin, dass die Blitzableiterschicht eine Doppelfunktion erfüllt: einerseits dient sie der Ableitung von Blitzenergie und andererseits bildet sie einen Abschnitt eines Stromkreises zum Betreiben der ersten elektrischen Komponente aus. Damit reduziert sich der Bedarf an elektrischer Verkabelung im Flugzeug, was wiederum in einer Gewichtsreduzierung für das Luft- oder Raumfahrzeug resultiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Außenhautanordnung
- 2
- Faserverbundwerkstoffschicht
- 3
- Innenraum
- 4
- erste Blitzableiterschicht
- 5
- Umwelt
- 6
- Lackschicht
- 6a
- Aufdickung
- 7
- Anschluss
- 8
- Anschluss
- 9
- Verbraucher
- 10
- Stromquelle
- 10a
- Stromkreis
- 11
- Isolierschicht
- 12
- zweite Blitzableiterschicht
- 13
- Anschluss
- 14
- Anschluss
- 15
- Verbraucher
- 16
- Stromquelle
- 17
- Stromkreis
