Die Erfindung betrifft ein Fangehäuse bzw. Bläsergehäuse für ein Flugzeugtriebwerk im Bereich dessen Fans, mit mehreren im Wesentlichen zylindrisch angeordneten und miteinander verbundenen Schichten aus faserverstärktem Kunststoff, wobei zwischen einer Innenschicht und einer Außenschicht eine Verstärkungslage aus glasfaserverstärktem Kunststoff angeordnet ist.

Fangehäuse von Flugzeugtriebwerken dienen dazu das Triebwerk im Bereich des Fans im Schadensfall des Abtrennens einer Schaufel des Fans vor Zerstörung zu sichern und die im Flugzeug befindli ^¬ chen Passagiere vor einem Schaden zu bewahren. Die Materialien für derartige Fangehäuse müssen so gewählt werden, dass die hohe kinetische Energie der abgetrennten Fanschaufel aufgenommen werden kann. Während früher hauptsächlich Metalle, insbesondere hochduktile Stähle oder Titanlegierungen, für die Herstellung von Fangehäusen eingesetzt wurden, findet in jüngerer Zeit

Kunststoff auch für diese Flugzeugkomponenten Anwendung.

Beispielsweise beschreibt die US 2012/0148392 AI ein Fangehäuse für ein Flugzeugtriebwerk aus faserverstärktem Kunststoff, wobei mehrere miteinander verbundene Verbundwerkstoffschichten mit dazwischen angeordneten Wabenstrukturen kombiniert werden. Eine Ummantelung aus Kevlar ^® bietet einen entsprechenden Schutz im Schadensfall, wenn eine Fanschaufel abgetrennt wird und in das Triebwerkgehäuse eindringt.

Die US 2008/0128073 AI beschreibt ein Fangehäuse für Flugzeug ^¬ triebwerke aus verschiedenen Kunststoffverbundwerkstoffen in Schichtenaufbau, wobei verschiedene Fasermaterialien und Kombi ^¬ nationen davon angewendet werden.

Die GB 2 426 287 A beschreibt ein Fangehäuse, bei dem zur Erfül ^¬ lung der Sicherheitsanforderungen metallische Strukturen vorgesehen sind.

Die EP 2 096 269 A2 und die EP 1 344 895 A2 beschreiben Triebwerksauskleidungen, welche zur Optimierung des Luftflusses innerhalb des Triebwerks dienen, jedoch keine Sicherheit im Scha- densfall beim Bruch einer Fanschaufel bieten.

Viele Konstruktionen von Fangehäusen aus faserverstärktem Kunststoff sind relativ aufwendig in der Herstellung bzw. benötigen eine Vielzahl an Werkstoffschichten, wodurch der Gewichtsvorteil gegenüber metallenen Fangehäusen nicht mehr bzw. nur mehr in geringerem Ausmaß besteht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Fangehäuses für ein Flugzeugtriebwerk, welches möglichst leicht und gleichzeitig sicher ist. Nachteile bekann ^¬ ter Vorrichtungen sollen vermieden oder zumindest reduziert werden .

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch, dass die Ver ^¬ stärkungslage aus zumindest 20 Lagen aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht, und beiderseits der Verstärkungslage Defor ^¬ mationsschichten angeordnet sind, welche Deformationsschichten geringere Festigkeit aufweisen als die Verstärkungslage. Die er ^¬ findungsgemäße Konstruktion des Fangehäuses zeichnet sich da ^¬ durch aus, dass zumindest drei Schichten, nämlich die Innenschicht, die Verstärkungslage und die Außenschicht, vorgesehen sind, für welche spezielle Materialien verwendet werden, um die erfindungsgemäßen Aufgaben, nämlich der Schutz des Flugzeugtriebwerks im Schadensfall einerseits und die Bewahrung einer bestimmten Reststeifigkeit des Flugzeugtriebwerks für eine si ^¬ chere Landung andererseits, zu erfüllen. Beim erfindungsgemäßen Fangehäuse werden die beiden Aufgaben auf zwei unterschiedliche Komponenten aufgeteilt, wodurch die Materialien dieser Komponenten an die jeweiligen Aufgaben optimal angepasst werden können. Die mittlere Verstärkungslage aus glasfaserverstärktem Kunst ^¬ stoff dient maßgeblich dazu eine abgetrennte Fanschaufel vor ei ^¬ nem Durchtritt durch das Gehäuse zu bewahren und den Aufprall zu überstehen. Dementsprechend wird glasfaserverstärkter Kunststoff eingesetzt, der im Bezug auf einen Aufprall eines Fanteils die besten Eigenschaften aufweist. Durch die Anordnung von zumindest 20 Lagen aus glasfaserverstärktem Kunststoff werden die üblicherweise notwendigen Festigkeiten erzielt. Bei besonders hoch ^¬ drehenden Flugzeugtriebwerken bzw. für kleinere Business Jets können auch mehr Lagen, beispielsweise 35 Lagen, erforderlich sein, um die Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Durch die Lage des Einbaus der Verstärkungslage mit den umgebenden Defor ^¬ mationsschichten innerhalb des Fangehäuses ist diese auch vor Beschädigungen, wie zum Beispiel durch Steinschläge, geschützt und es kann dadurch der Gewichtsvorteil erreicht werden. Die für eine sichere Landung im Schadensfall notwendige Reststeifigkeit wird hingegen maßgeblich durch die Außenschicht des Fangehäuses gewährleistet. Das gegenständliche Fangehäuse eignet sich beson ^¬ ders bevorzugt für Flugzeugtriebwerke mit sehr hoher Drehzahl (> 10000 Umdrehungen pro Minute) , bei welcher die kinetische Energie eines abgetrennten Teils des Fans besonders hoch ist. Je nach Ausführung kann das Gewicht des Fangehäuses gegenüber Konstruktionen aus Stahl zwischen 30% und 50% und bei Konstruktionen aus Titan bis 10% reduziert werden.

Zumindest eine Deformationsschicht kann durch eine Wabenstruktur gebildet sein. Eine solche Wabenstruktur ist durch besonders niedriges Gewicht gekennzeichnet. Im Schadensfall wird die De ^¬ formationsschicht entsprechend verformt und zumindest die Außen ^¬ schicht des Fangehäuses vor unzulässig großer Verformung be ^¬ wahrt .

Zumindest eine Deformationsschicht kann auch durch Schaummateri ^¬ al gebildet sein. Durch Wahl entsprechender Schaummaterialien und allenfalls einer Kombination mit der Deformationsschicht aus Wabenstruktur kann das Gewicht bzw. die Verformbarkeit weiter verbessert werden. Als Schaummaterialien kommen beispielsweise Kunststoffe, wie Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat

(ABS), Polymethacrylimid (PMI) und dgl . zur Anwendung.

Vorteilhafterweise ist in der Außenschicht zumindest ein Befes ^¬ tigungsflansch integriert. Durch die Integration zumindest eines Befestigungsflansches, insbesondere zweier Befestigungsflansche (vorne und hinten) , wird einerseits die Festigkeit des gesamten Fangehäuses erhöht, da keine Fügestellen zwischen dem Befesti ^¬ gungsflansch und der Außenschicht erforderlich sind, und ande ^¬ rerseits der Montagevorgang vereinfacht.

An der Innenschicht des Fangehäuses kann im Bereich des Fans eine SchleifSchicht aus verformbarem Material angeordnet sein. Durch eine derartige SchleifSchicht aus verformbarem Material kann der Luftspalt zwischen dem Fan des Flugzeugtriebwerks und der Innenschicht des Fangehäuses noch weiter reduziert werden, da die Fanschaufel mit dem größten Außendurchmesser eine ent ^¬ sprechende Form in die SchleifSchicht fräst.

Die SchleifSchicht kann aus glasfaserverstärktem Harz oder gefüllten Honigwabenkernen gebildet werden. Derartige Materialien haben sich besonders bewährt und sind ausreichend weich gegen ^¬ über den üblicherweise aus Titan oder Titanlegierungen gebildeten Fanschaufeln.

Wenn zwischen der Innenschicht und der Verstärkungslage im Be ^¬ reich des Fans ein Ablenkring aus einem Material mit höherer Festigkeit als die Deformationsschichten angeordnet ist, kann die Sicherheit im Falle des Bruchs einer Fanschaufel erhöht wer ^¬ den bzw. Material bei der Innenschicht und/oder Verstärkungs ^¬ schicht bei gleicher Sicherheit eingespart werden. Der Ablen ^¬ kring dient dazu die radial auftretenden quasi punktförmigen Kräfte seitlich abzulenken und somit einer Zerstörung des Fangehäuses bzw. Triebwerkgehäuses entgegenzuwirken.

Der Ablenkring ist vorzugsweise aus Metall, insbesondere Stahl, gebildet. Aufgrund der geringen Größe des Ablenkrings im Bezug auf das gesamte Fangehäuse ist der dadurch auftretende Gewichts ^¬ nachteil vernachlässigbar.

Alternativ dazu kann der Ablenkring auch aus aramidfaserver- stärktem Kunststoff, z.B. Kevlar ^® , gebildet sein. Derartige fa ^¬ serverstärkte Kunststoffe weisen gegenüber Metallen ein geringe ^¬ res Gewicht auf, sind jedoch auch entsprechend teurer.

Wenn der Ablenkring einen keilförmigen Querschnitt mit einer zum Fan weisenden schrägen Fläche aufweist, kann die radial auftre ^¬ tende Kraft, welche von einem abgebrochenen Teil einer Fanschau ^¬ fel ausgeht, seitlich abgelenkt und verteilt werden und in der Folge die Gefahr einer Zerstörung des Fangehäuses oder Trieb ^¬ werkgehäuses und die Gefährdung des Flugzeugs und der Passagiere reduziert werden. Die Außenschicht und die Innenschicht des Fangehäuses sind vor ^¬ zugsweise aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gebildet. Insbesondere die Außenschicht des Fangehäuses wird aus entspre ^¬ chend vielen Schichten aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gebildet, um dem Flugzeugtriebwerk im Schadensfall eine ausreichende Stabilität zu verleihen und ein sicheres Landen des Flugzeugs zu gewährleisten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Flugzeugtriebwerk in teilweise geschnittener Anordnung mit einem im Bereich des Fans angeordneten Fangehäuse; und

Fig. 2 einen Teil eines erfindungsgemäß ausgebildeten Fangehäu ^¬ ses in geschnittener Darstellung.

In Fig. 1 ist ein Flugzeugtriebwerk 2 in teilweise geschnittener Anordnung mit einem im Bereich des Fans 3 angeordneten Fangehäuse 1 dargestellt. Üblicherweise besteht ein Fangehäuse 1 aus ei ^¬ nem zylindrischen Mantel mit integrierten bzw. daran befestigten Befestigungsflanschen und allfälligen Versteifungsrippen oder dgl . Das Fangehäuse 1 wird mit dem restlichen Triebwerkgehäuse verbunden, welches wiederum an entsprechenden Befestigungselementen, üblicherweise Tragflächen, angeordnet ist.

Fig. 2 zeigt einen Teil eines erfindungsgemäß ausgebildeten Fan ^¬ gehäuses 1 in geschnittener Darstellung. Das Fangehäuse 1 beinhaltet eine Innenschicht 4, welche entsprechend den aerodynami ^¬ schen Anforderungen des Flugzeugtriebwerks 2 gestaltet ist, und eine Außenschicht 5 sowie eine zwischen der Innenschicht 4 und der Außenschicht 5 angeordnete Verstärkungslage 6 und beider ^¬ seits der Verstärkungslage 6 angeordnete Deformationsschichten 7. Die Verstärkungslage 6 ist aus glasfaserverstärktem Kunst ^¬ stoff in Abhängigkeit des Flugzeugtriebwerks 2 aus mindestens 20 Lagen gebildet und dient maßgeblich dazu einen Aufprall eines Teils des Fans 3 im Schadensfall zu überstehen. Die Deformati ^¬ onsschichten 7, welche durch eine Wabenstruktur oder geeignete Schaummaterialien oder Kombinationen davon gebildet sein können, dienen zur Aufnahme der von einem abgetrennten Teil des Fans 3 ausgehenden kinetischen Energie. Die Innenschicht 4 kann aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gebildet sein. Die Außen ^¬ schicht 5, welche maßgeblich dazu dient die Restfestigkeit des Fangehäuses 1 im Schadensfall zu gewährleisten und eine sichere Landung mit dem beschädigten Flugzeugtriebwerk 2 zu ermöglichen, ist vorzugsweise ebenfalls aus kohlenstofffaserverstärktem

Kunststoff gebildet.

Zur Erleichterung des Herstellungs- und Montageaufwandes können die für die Befestigung des Fangehäuses 1 notwendigen Befesti ^¬ gungsflansche 8, 9 in der Außenschicht 5 integriert sein und in einem Herstellungsvorgang mit der Außenschicht 5 hergestellt werden. Durch die funktionelle Trennung der Verstärkungslage 6 und der Außenschicht 5 kann auch ein Aufreißen der Außenschicht 5, insbesondere im Bereich der Befestigungsflansche 8, 9, im Schadensfall verhindert werden oder zumindest die Gefahr einer Beschädigung reduziert werden.

Zur Verringerung des Luftspalts zwischen Fan 3 und Innenschicht 4 kann eine SchleifSchicht 10 aus verformbarem Material im Be ^¬ reich des Fans 3 angeordnet sein, in welche SchleifSchicht 10 die Fanschaufel mit dem größten Außendurchmesser fräst, sodass ein verschwindender Luftspalt zwischen Fan 3 und Innenschicht 4 bzw. SchleifSchicht 10 resultiert. Die SchleifSchicht 10 kann aus glasfaserverstärktem Harz oder gefüllten Honigwabenkernen gebildet sein.

Im Bereich des Fans 3 kann zwischen der Innenschicht 4 und der Verstärkungslage 6 ein Ablenkring 11 aus einem Material mit hö ^¬ herer Festigkeit als die Deformationsschichten 7 angeordnet sein, über welchen Ablenkring 11 die im Schadensfall auftretenden radialen Kräfte seitlich abgelenkt werden. Der Ablenkring 11 kann aus Metall, insbesondere Stahl, oder auch aramidfaserver- stärktem Kunststoff, beispielsweise Kevlar ^® , gebildet sein. Zur optimalen Ablenkung der radial wirkenden Kräfte kann der Ablenkring 11 wie dargestellt einen keilförmigen Querschnitt mit ei ^¬ ner zum Fan 3 weisenden schrägen Fläche 12 aufweisen.

Am hinteren Ende des Fangehäuses 1 kann ein Anbauelement 13 an ^¬ geordnet und vorzugsweise mit der Innenschicht 4 verklebt sein.