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Title:
FLEXIBLE SHEET MATERIAL FOR REDUCING THE AIR DRAG OF AN AIRCRAFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/113880
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a flexible sheet material for reducing the air drag of an aircraft, in particular an airplane. According to the invention, the flexible sheet material is formed by at least one metal wire assembly, in particular a woven metal fabric and/or a woven composite fabric, which can be arranged least in sections in the region of at least one flow surface of the aircraft, in particular glued and/or fixed thereon, wherein the metal wire assembly has a rib structure comprising a plurality of ribs that are substantially parallel to one another. Because of the plurality of ribs parallel to the flow direction, the arrangement of said ribs being comparable to the structure of the familiar shark skin, the flow resistance of the surface around or against which air flows is reduced by 3% to 10%, resulting in considerable fuel savings potential during the operation of the airplane. Compared to known polymer films having a surface structure that is similar to shark skin, considerably higher erosion resistance is attained. The metal wire assembly can be formed by a woven metal fabric and/or a woven composite fabric that is thermally joined at the intersecting points.

Inventors:
CENGIZ METIN (DE)
SYASSEN FREERK (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/054010
Publication Date:
September 22, 2011
Filing Date:
March 16, 2011
Export Citation:
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Assignee:
AIRBUS OPERATIONS GMBH (DE)
CENGIZ METIN (DE)
SYASSEN FREERK (DE)
Domestic Patent References:
WO1995011160A11995-04-27
WO2007036349A12007-04-05
Foreign References:
EP1176088A12002-01-30
EP0284187A11988-09-28
DE10213445A12003-10-30
Attorney, Agent or Firm:
STECZEK, Stefan (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Flächengebilde (2,26) zur Reduzierung des Luftwiderstandes eines Luftfahrzeugs, insbesondere eines Flugzeuges, dadurch

gekennzeichnet, dass das Flächengebilde (2,26) mindestens eine Metalldrahtanordnung, insbesondere ein Metallgewebe und/oder ein Verbundgewebe, ist, das zumindest abschnittsweise im Bereich mindestens einer Umströmungsfläche (46) des Luftfahrzeugs anordbar ist, insbesondere auf dieser aufklebbar und/oder aufspannbar ist, wobei die Metalldrahtanordnung eine Rippenstruktur (16,38) mit einer Vielzahl von im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Rippen

(8,14,32,34) aufweist.

2. Flächengebilde (2,26) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (8,14,32,34) jeweils eine Höhe zwischen 10 μιτι und 1 mm, eine Breite zwischen 10 μιτι und 1 mm aufweisen und in einem Abstand zwischen 10 μιτι und 1 mm jeweils im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.

3. Flächengebilde (2,26) nach einem der Patentansprüche 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalldrahtanordnung,

insbesondere im Bereich von elektrisch nur geringfügig leitfähigen Umströmungsflächen, insbesondere von CFK-Bauteilen, zur Reduzierung des Luftwiderstands und zum Blitzschutz, zur elektromagnetischen Abschirmung und/oder zur Masserückführung angeordnet ist.

4. Flächengebilde (2,26) nach einem der Patentansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalldrahtanordnung derart im Bereich der Umströmungsfläche (46) angeordnet ist, dass die Rippen (8,14,32,34) zumindest abschnittsweise parallel zu einer lokalen Verlaufsrichtung einer Luftströmung ausgerichtet sind.

5. Flächengebilde (2,26) nach einem der Patentansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalldrahtanordnung ein

Metallgewebe ist, wobei das Metallgewebe mit einer Vielzahl von miteinander verwobenen Drähten aus einer Chrom-Nickel- Stahllegierung, und/oder mit Drähten aus einer Titanlegierung gebildet ist.

6. Flächengebilde (2,26) nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe zumindest bereichsweise ein Fünf-Schaft-Gewebe ist.

7. Flächengebilde (2,26) nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe zumindest bereichsweise ein glattes Tressengewebe ist.

8. Flächengebilde (2,26) nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe zumindest bereichsweise ein glattes Duplex- oder Triplex-Tressengewebe ist.

9. Flächengebilde nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte der Metalldrahtanordnung einen Durchmesser zwischen 10 μιτι und 1 mm aufweisen.

Description:
Beschreibung

Flächengebilde zur Reduzierung des Luftwiderstands eines Luftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Flächengebilde zur Reduzierung des

Luftwiderstandes eines Luftfahrzeugs, insbesondere eines Flugzeuges.

Im Bereich der Strömungsmechanik ist es bekannt, den

Strömungswiderstand, den ein flüssiges oder gasförmiges Medium einem sich darin bewegenden Objekt entgegensetzt, durch Flächen, die eine zumindest bereichsweise Aufrauhung aufweisen, zu verringern.

Ein bekanntes Beispiel hierfür ist die Haifischhaut, die es den Haien ermöglicht, hohe Geschwindigkeiten im Wasser bei einem relativ geringen Energieaufwand zu erreichen. Um dies zu bewirken, verfügt die Haifischhaut über eine Vielzahl von mikroskopisch kleinen

Rillen, die bevorzugt in der Strömungsrichtung des Wassers parallel beabstandet zueinander auf der Haifischhaut angeordnet sind. Es sind mittlerweise technische Nachbildungen der Haifischhautstruktur bekannt, die auf Polymerfolien basieren, deren Feinstruktur mit der Oberflächentopographie der Haifischhaut vergleichbar ist und die in der Luftfahrt zum Einsatz kommen. Die mikroskopisch kleinen Rillen der synthetischen Nachbildung der Haifischhaut behindern

insbesondere die Querbewegungen von grenzschichtnahen Luftwirbeln und verringern hierdurch den Strömungswiderstand eines hiermit ausgerüsteten Flugzeugs in der Luft.

Theoretische Überlegungen gehen hierbei von einer möglichen

Reduzierung des Strömungswiderstandes von bis zu 10 % aus.

Praktische Versuche mit derartigen, auf Tragflächen und anderen Oberflächen eines Flugzeugs montierten Polymerfolien ergaben eine nachweisbare Verminderung des Strömungswiderstandes von bis zu 3 % . Der Hauptnachteil der vorbekannten polymeren Nachbildungen der aus der Natur bekannten Haifischhautstruktur liegt in deren geringen Haltbarkeit und der hierdurch bedingten geringen Standzeit. Extreme Witterungseinflüsse, wie beispielsweise starke Sonneneinstrahlung, hohe Temperaturen sowie Kälte lassen die Folien schnell altern.

Infolge von Erosionseffekten, die durch anfliegende Staub-, Schmutz- , Eis-, oder Sandpartikel in der Luft hervorgerufen werden, nutzen sich die Haifischhaut-Folien im Flugbetrieb sehr schnell ab und verlieren hierdurch zumindest teilweise ihre Wirkung. All die genannten Einflüsse erfordern das häufige Austauschen der

aufgebrachten Polymerfolien, was bei den hohen Wartungskosten nicht vertretbar ist.

Aus der EP 1 176 088 AI ist eine Auftriebsanordnung für Flugzeuge bekannt, bei der eine Vielzahl von seitlich am Rumpf angeordneten, rippenartigen Strukturen vorgesehen ist, die jeweils parallel beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Rippen verlaufen geneigt unter einem Anstellwinkel von einigen Grad zur Luftströmung, um die gewünschte Auftriebskraft zu erzeugen. Infolge der geneigten Rippen erhöht sich jedoch zwingend der Luftwiderstand, denn ansonsten entstünde keine wirksame Auftriebskraft.

Die EP 0 284 187 AI offenbart eine technische Umsetzung einer der Haifischhaut ähnlichen Oberflächenstruktur zur

Grenzschichtbeeinflussung einer umströmten Fläche mit so genannten "Riblets", um eine Reduzierung des Strömungswiderstands zu erzielen.

Die DE 102 13 445 AI hat eine Luftwiderstandssenkung unter

Ausnutzung von Turbulenzen zum Gegenstand. Durch das zumindest bereichsweise Anbringen von Netzen auf einer umströmten Fläche, werden gezielt Turbulenzen erzeugt, die zu einer Verringerung des Luftwiderstands führen sollen. Im Gegensatz hierzu beruht der

Haifischhauteffekt gerade auf einer Unterdrückung von

Wirbelquerbewegungen im Grenzschichtbereich zwischen der

Luftströmung und der umströmten Fläche durch kleine Rippenstrukturen (s .g. "Riblets") . Aufgabe der Erfindung ist es, ein Flächengebilde zu schaffen, dessen Oberflächenstruktur sich der einer Haifischhaut annähert und die zugleich eine hohe Verschleißfestigkeit und hierdurch bedingte lange Lebensdauer aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein Flächengebilde nach Maßgabe des mit Patentanspruchs 1 gelöst.

Dadurch, dass das Flächengebilde mindestens eine

Metalldrahtanordnung, insbesondere ein Metallgewebe und/oder ein Verbundgewebe ist, das zumindest abschnittsweise im Bereich

mindestens einer Umstromungsfläche des Luftfahrzeugs anordbar ist, insbesondere auf dieser aufklebbar und/oder aufspannbar ist, wobei die Metalldrahtanordnung eine Rippenstruktur mit einer Vielzahl von im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Rippen aufweist, ermöglicht das Flächengebilde eine deutliche Reduzierung des

Luftwiderstandes aufgrund des so genannten "Haifischhauteffektes" bei einer zugleich hohen Verschleißfestigkeit.

Darüber hinaus verbessert das Flächengebilde die Erosionsfestigkeit von aerodynamisch stark beanspruchten Oberflächenbereichen des Flugzeugs, insbesondere im Bereich der Flügelvorderkanten, den Höhenleitwerksvorderkanten sowie der Seitenleitwerksvorderkante. Daneben ergibt sich durch den Einsatz des Flächengebildes ein verbesserter Schutz vor intensiver Sonneneinstrahlung, was

insbesondere zu einer Erhöhung der Lebensdauer von Klebeverbindungen im Bereich von CFK-Bauteilen, GFK-Bauteilen, Metall-Faser-Laminaten bzw. Glare ® durch eine Verringerung der Oberflächentemperatur führt.

Die Metalldrahtanordnung kann auf der Umstromungsfläche angeordnet, das heißt auf diese aufgeklebt und/oder aufgespannt sein. Alternativ kann die Metalldrahtanordnung zumindest bereichsweise bündig mit der Umstromungsfläche abschließen bzw. an diese anschließen. In diesem Fall verfügt die Oberfläche über Vertiefungsbereiche, deren Tiefe einer Materialstärke des Flächengebildes zuzüglich der Dicke einer im Fall der klebeweisen Befestigung erforderlichen Klebeschicht entspricht, wenn das Flächengebilde verklebt wird. Der Begriff der Umströmungsfläche definiert die gesamte Oberfläche des Flugzeugs einschließlich der aerodynamischen Wirkflächen, wie zum Beispiel Tragflächen, Höhen- und Seitenleitwerk.

Um die luftwiderstandsreduzierende Wirkung der Metalldrahtanordnung weiter zu steigern, kann eine Absaugeinrichtung vorgesehen sein, mittels der im Bereich der Metalldrahtanordnung ein Unterdruck in Relation zum Umgebungsluftdruck erzeugbar und auf einem

vordefinierten Wert haltbar ist. Die Metalldrahtanordnung ist bevorzugt mit einem Metallgewebe bestehend aus sich abwechselnd unter einem Winkel von vorzugsweise etwa 90° überkreuzenden Kettdrähten und Schussdrähten, das heißt miteinander verwobenen

metallischen Drähten, gebildet. Kreuzungswinkel zwischen 30° und 90° sind gleichfalls möglich.

Alternativ kann die Metalldrahtanordnung auch als ein so genanntes Verbundgewebe bzw. thermisch gefügtes "Metalldrahtgelege" ausgeführt sein. Hierbei wird eine erste Lage bzw. Ebene von einer Vielzahl von näherungsweise parallel zueinander beabstandet verlaufenden

Längsdrähten gebildet. Eine weitere Lage wird mit ebenso in etwa parallel zueinander angeordneten Querdrähten hergestellt, die unter einem Winkel von bevorzugt 90° auf die darunter befindlichen

Längsdrähte aufgelegt werden, das heißt ohne mit diesen verwoben zu werden. In den sich ergebenden Kreuzungspunkten werden die Längsund Querdrähte jeweils thermisch gefügt, was zum Beispiel durch Diffusionslöten erfolgen kann. Zur Erzielung einer gewünschten Materialstärke des Flächengebildes wird eine entsprechende Anzahl von Lagen bzw. Ebenen mit Längs- und Querdrähten übereinander geschichtet. Der Vorteil dieses Verbundgewebes liegt unter anderem darin, dass durchgehende Rippenstrukturen - wie sie in vorteilhafter Weise zur Reduzierung des Luftwiderstands unter Ausnutzung des "Haifischhauteffektes" zur Anwendung kommen - in größeren Längen herstellbar sind und die Drähte in jeder Lage bzw. Ebene

gegebenenfalls unterschiedliche Abstände zueinander einnehmen können. Ferner können die Durchmesser der einzelnen Drähte zur bereichsweisen Optimierung der aerodynamisch wirksamen Struktur jeweils unterschiedlich groß gewählt sein. Um den

Herstellungsaufwand in Grenzen zu halten, können die

Drahtdurchmesser zumindest lagenweise gleich groß ausgelegt werde

Nach Maßgabe einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung 1 vorgesehen, dass die Rippen jeweils eine Höhe zwischen 10 μιτι und mm, eine Breite zwischen 10 μιτι und 1 mm aufweisen und in einem Abstand zwischen 10 μιτι und 1 mm jeweils im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.

In Folge der genannten Abmessungsbereiche der Rippen werden

oberflächliche Querbewegungen von Wirbeln unterbunden, so dass sich eine Reduzierung des Luftwiderstandes von bis zu 3 % ergibt. Eine Querschnittsgeometrie der die Rippen bildenden bzw. approximierenden Drähte (Schuss- und/oder Kettdrähte bzw. Längs- und Querdrähte) kann von der Kreisform abweichen und zum Beispiel angenähert quadratisch, rechteckig, dreieckig, rautenförmig, trapezförmig, halbkreisförmig, halb-elliptisch oder auch halb-oval sein, um die

strömungswiderstandsreduzierende Wirkung des Flächengebildes weiter zu steigern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Metalldrahtanordnung, insbesondere im Bereich von elektrisch nur geringfügig leitfähigen Umströmungsflächen, insbesondere von CFK-Bauteilen, zur Reduzierung des Luftwiderstands und zum Blitzschutz, zur elektromagnetischen Abschirmung und/oder zur Masserückführung angeordnet.

CFK-Bauteilen cken in der genanntes o dass sich ch eine

elektrisch leitfähige Flächengebilde im Einzelfall auch die bei der Verwendung von CFK-Bauteilen in der Regel stets notwendigen, separaten Masserückleitungen zumindest teilweise überflüssig machen und somit zu weiteren Gewichtsverringerungen beitragen.

Eine weitere Ausgestaltung des Flächengebildes sieht vor, dass die Metalldrahtanordnung derart im Bereich der Umströmungsfläche angeordnet ist, dass die Rippen zumindest abschnittsweise parallel zu einer lokalen Verlaufsrichtung der Luftströmung ausgerichtet sind .

In Folge dieses Verlaufs der Rippenstruktur zur anströmenden Luft ergibt sich die größtmögliche Verminderung des Luftwiderstands, da etwaige grenzschichtnahe Querbewegungen von lokalen Wirbeln von den Rippen der Metalldrahtanordnung weitgehend unterdrückt werden.

Nach Maßgabe einer weiteren Fortbildung des Flächengebildes ist die Metalldrahtanordnung ein Metallgewebe, wobei das Metallgewebe mit einer Vielzahl von miteinander verwobenen Drähten aus einer

Edelstahllegierung, insbesondere einer Chrom-Nickellegierung, und/oder mit Drähten aus einer Titanlegierung gebildet ist.

Die Ausgestaltung des Flächengebildes als Metallgewebe aus

miteinander verwobenen Drähten ermöglicht eine kostengünstige

Herstellung bei einer zugleich mit hoher Genauigkeit

reproduzierbaren Oberflächenstruktur des Metallgewebes. Der Aufbau der Metallgewebe mit Kettdrähten und Schussdrähten, die sich bevorzugt jeweils unter Winkeln von etwa 90° abwechselnd

überkreuzen, erlaubt den Rückgriff auf bekannte und ausgereifte textile Fertigungsverfahren und Produktionsanlagen, die die

Herstellung eines großen Spektrums verschiedenster räumlicher

Strukturen mit unterschiedlichen Oberflächengeometrien erlauben. Der Einsatz von Geweben, die mit einer Edelstahllegierung bzw. mit einer Titanlegierung gebildet sind, ermöglicht eine hohe

Korrosionsbeständigkeit. Der Einsatz von Titandrähten erlaubt darüber hinaus eine weitere Gewichtsreduzierung. Alternativ kann die Metalldrahtanordnung zumindest bereichsweise mit dem eingangs bereits beschriebenen Verbundgewebe, dessen Längs- und Querdrähte in den Kreuzungspunkten thermisch gefügt sind, aufgebaut. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Fortbildung des Flächengebildes ist das Metallgewebe zumindest bereichsweise als ein so genanntes "Fünf- Schaft-Gewebe" ausgeführt.

Hierdurch ergibt sich eine besonders effektive Annäherung der resultierenden Oberflächengeometrie an die vorbildgebende

Mikrostruktur der Haifischhaut.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Flächengebildes sieht vor, dass das Metallgewebe zumindest bereichsweise ein glattes Tressengewebe ist.

Infolge dieser Ausgestaltung ergibt sich zum einen eine gute

Annäherung der Oberflächengeometrie an die gewünschte Struktur der nachzuahmenden Haifischhaut. Zum anderen kann in einem einfachen Tressengewebe durch das Einweben von einem weiteren oder zwei zusätzlichen Schussdrähten, die jeweils quer unter einem Winkel von etwa 90° zu den senkrechten Kettdrähten des Metallgewebes verlaufen (so genanntes Duplex- oder Triplex-Tressengewebe ) , die aerodynamisch wirksame Länge der Rippen auf einfache Art und Weise erhöht werden kann .

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Flächengebildes weisen die Drähte der Metalldrahtanordnung einen Durchmesser zwischen 10 μιτι und 1 mm auf.

Die genannten Durchmesserintervalle für die einzusetzenden

Metalldrähte erlauben eine optimale Adaption des erfindungsgemäßen Flächengebildes an die im Flugbetrieb vorherrschenden

aerodynamischen Verhältnisse, um eine möglichst wirksame Reduzierung des Luftwiderstands zu erreichen.

In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erste

Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Flächengebildes unter Verwendung eines so genannten " Fünf-Schaft-

Metallgewebes

Fig. 2 eine zweite Ausführungsvariante des Flächengebildes unter

Einsatz eines so genannten "glatten" (einfachen)

TressenMetallgewebes , und

Fig. 3 eine schematische Querschnittsdarstellung durch das

Flächengebilde gemäß der Fig. 2.

In der Zeichnung weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselbe Bezugsziffer auf.

Die Fig. 1 illustriert eine prinzipielle Draufsicht auf eine erste Ausführungsvariante des Flächengebildes mit einem metallischen "Fünf-Schaft-Gewebe" .

Ein Flächengebilde 2 ist mit einer Vielzahl von jeweils miteinander verwobenen metallischen Drähten gebildet, die vorzugsweise denselben Durchmesser aufweisen. Hierbei sind eine Vielzahl von Kettdrähten 4 in senkrechter Richtung und eine Vielzahl von Schussdrähten 6 in horizontaler Richtung jeweils unter einem Winkel von 90° abwechselnd über- und untereinander verlaufend angeordnet. Ein Koordinatensystem mit einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse veranschaulicht die Lage des Flächengebildes 2 und der Drähte im Raum.

Bei dem gezeigten Flächengebilde 2 handelt es sich um ein so genanntes "Fünf-Schaft-Gewebe", da im Bereich einer Rippe 8 in einem Kreuzungsbereich 10 ein Kettdraht 4 oberhalb eines Schussdrahtes 6 verläuft, wohingegen die benachbarten vier rechtsseitig beabstandet verlaufenden Kettdrähte 4 unterhalb des Schussdrahtes 6 verlaufen und erst wieder in einem Kreuzungsbereich 12 ein fünfter Kettdraht 4 oberhalb des Schussdrahtes 6 angeordnet ist. Die Rippe 8, eine Rippe 14 sowie alle weiteren, nicht mit einer Bezugsziffer versehenen Rippen approximieren in ihrer Gesamtheit eine Rippenstruktur 16, die von ihrer strömungstechnischen bzw. aerodynamischen Wirkung mit der aus der Biologie bekannten, mikroskopischen Haifischhautstruktur gleichzusetzen ist und die eine Verringerung des

Strömungswiderstands der Luft von etwa 3 % bis 10 % - in Relation zu einer vollkommen glatten Fläche - bewirkt. Hierdurch bedingt vermindert sich der Treibstoffverbrauch des Flugzeugs, so dass entweder die Reichweite oder Nutzlast vergrößert werden können. Eine laminare Luftströmung 18, die auf das Flächengebilde 2 trifft, ist durch eine Vielzahl von weißen Pfeilen angedeutet. Wie aus der Darstellung der Fig. 2 ersichtlich, verläuft die Luftströmung 18 im Wesentlichen parallel zu einer Verlaufsrichtung der beiden Rippen 8,14 und der weiteren Rippen bzw. der x-Achse des Koordinatensystems 20. Die Wirkung aller Rippen beruht im Wesentlichen darauf, dass in einem dünnen Grenzschichtbereich (0 μιτι bis 1 mm) oberhalb des

Flächengebildes 2 Querbewegungen von Luftwirbeln parallel zur

Richtung der Kettdrähte 4 weitgehend unterbunden werden.

Die Schuss- und die Kettdrähte 4,6 des metallischen Flächengebildes 2 weisen bevorzugt eine jeweils kreisrunde Querschnittsgeometrie mit einem Durchmesser zwischen 10 μιτι und 1 mm auf, wobei die Durchmesser der Drähte vorzugsweise gleich gewählt sind. Im Einzelfall kann der Durchmesser der Drähte auch bis zu 1 mm betragen. Abweichend hiervon sind auch drei- oder mehreckige sowie ovale oder elliptische

Querschnittsgeometrien der Drähte möglich. Die Schuss- und die Kettdrähte 4,6 sind bevorzugt mit einer Chrom-Nickel-Stahllegierung und/oder mit einer Titanlegierung hergestellt, um eine hinreichende Korrosionsfestigkeit sicherzustellen .

Aufgrund der im Vergleich zu CFK-Bauteilen guten elektrischen

Leitfähigkeit des metallischen Flächengebildes 2 kann dieses, insbesondere bei einer Applikation auf CFK- oder GFK-Bauteilen zusätzlich zur Reduktion des Luftwiderstandes Aufgaben des

Blitzschutzes erfüllen. Darüber hinaus kann es zumindest teilweise die Funktion einer Masserückleitung und/oder die einer elektrischen Abschirmung gegen elektromagnetische Störfelder übernehmen, woraus sich aufgrund nicht mehr erforderlicher Masseleitungen ein weiteres Gewichtseinsparungspotential für das Flugzeug ergibt. Darüber hinaus verbessert das erfindungsgemäße Flächengebilde 2 die

Erosionsfestigkeit von insbesondere aerodynamisch hochbeanspruchten Bereichen der Flugzeugaußenfläche, wie zum Beispiel die

Tragflächenvorderkanten, die Höhenleitwerksvorderkanten oder die Seitenleitwerksvorderkante. Schließlich verbessert das

Flächengebilde 2 die Lebensdauer von CFK-Bauteilen signifikant, da lokale Überhitzungen, die zum Beispiel durch intensive

Sonneneinstrahlung schnell eintreten können, durch das gute

Wärmeleitvermögen des Flächengebildes 2 und die hierdurch bedingte thermische Vergleichmäßigung weitgehend vermieden werden.

Die Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsvariante des Flächengebildes unter Einsatz eines so genannten "glatten (einfachen) , metallischen Tressengewebes" .

Ein Flächengebilde 26 ist mit einer Vielzahl von sich jeweils unter einem Winkel von etwa 90° überkreuzenden Kettdrähten 28 und

Schussdrähten 30 gebildet. Da jeweils nur ein Schussdraht 30 unterhalb der Kettdrähte 28 durchläuft, handelt es sich um ein so genanntes einfaches "glattes Tressengewebe". Die Kettdrähte 28 bilden eine Vielzahl von Rippen 32,34, von denen der besseren zeichnerischen Übersicht halber lediglich zwei mit einer

Bezugsziffer versehen sind. Die Rippen 32,34 verlaufen

näherungsweise parallel zu einer Luftströmung 36 und nähern hierbei eine Rippenstruktur mit einer Oberflächengeometrie an, die mit der Oberflächengeometrie einer Haifischhaut vergleichbar ist. Hierdurch ergibt sich die erwünschte Reduzierung des Luftwiderstandes um 3 % bis 10 %. Um die aerodynamisch wirksame Länge der Rippen jeweils oberhalb der Schussdrähte 30 zu vergrößern, ist es möglich unterhalb jeder Rippe 32,34 im Unterschied zur Darstellung der Fig. 2 mehr als einen Schussdraht 30 durchlaufen zu lassen. Wird die Anzahl der eingesetzten Drähte 30 beispielsweise verdoppelt, wie durch die gestrichelten Linien geringer Strichstärke angedeutet, so liegt ein so genanntes "glattes Duplex-Tressengewebe" vor. Wird jede Rippe von beispielsweise drei Schussdrähten 30 unterlaufen, handelt es sich um ein so genanntes "glattes Triplex-Tressengewebe" . Alternativ ist es möglich, anstelle einer Vergrößerung der Anzahl der Schussdrähte 30 unterhalb jeder Rippe deren Durchmesser zu erhöhen und/oder deren Querschnittsgeometrie abweichend von der Kreisgeometrie zu

gestalten .

Zur Vergrößerung der strömungstechnisch wirksamen Länge der Rippen können in dem Flächengebilde 26 zum Beispiel Schussdrähte 30 mit einer im Wesentlichen rechteckigen oder ovalen Querschnittsgeometrie eingesetzt werden, wobei eine Höhe der Querschnittsgeometrie in der z-Richtung bevorzugt zumindest geringfügig kleiner als deren

Längserstreckung in x-Richtung gewählt wird. Um die

luftwiderstandsreduzierende Eigenschaft des Flächengebildes 26 weiter zu optimieren, kann es ferner von Vorteil sein, in dem

Flächengebilde 26 auch die Kettdrähte 28 mit einer von der Kreisform abweichenden Querschnittsgeometrie zu verwenden. Beispielsweise können die Kettdrähte 28 ebenfalls eine rechteckige oder ovale Querschnittsgeometrie aufweisen, wobei deren Höhe in z-Richtung vorzugsweise zumindest geringfügig größer als deren Breite in y-Richtung gewählt wird, um insbesondere die effektiv wirksame aerodynamische Höhe der Rippen zu vergrößern.

Hinsichtlich der zur Bildung des in Fig. 2 gezeigten Metallgewebes eingesetzten Metalldrähte sei auf die Ausführungen in der

Beschreibung der Fig. 1 zur geometrischen Gestaltung und zur

Materialzusammensetzung der Drähte verwiesen.

Abweichend von den in Fig. 1,2 illustrierten, exemplarischen

Metallgeweben kann eine Vielzahl weiterer aus der Textiltechnik bekannter Webarten zur Schaffung der erfindungsgemäßen

Flächengebilde 2,26 zum Einsatz kommen. Wie eingangs erläutert, kann das Flächengebilde 2,26 zumindest bereichsweise mit einem zum

Beispiel diffusionsgelöteten, nicht verwebten "Verbundgewebe" gebildet sein, dessen verschiedene Lagen mit jeweils parallel zueinander beabstandet verlaufenden Längs- und Querdrähten jeweils in den Kreuzungspunkten miteinander verlötet oder verschweißt sind.

Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Querschnittsdarstellung durch das Metallgewebe des Flächengebildes gemäß der Fig. 2 entlang eines Schussdrahtes .

Das Flächengebilde 26 ist auf einer Umströmungsfläche 46 vollflächig mittels einer Klebeschicht 48 aufgebracht. Die Kettdrähte 28 verlaufen in der Zeichenebene jeweils senkrecht. Eine Höhe 50 der Rippen 32, 34 liegt in einem Bereich zwischen 10 μιτι und 1 mm und entspricht im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 3 jeweils einem Durchmesser 52 der Kettdrähte 28. Eine Breite 54 der Rippen liegt ebenfalls in einem Bereich zwischen 10 μιτι und 1 mm und entspricht hier, ebenfalls aus Gründen der Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung, dem Durchmesser der Kettdrähte 28 bzw. einem

Durchmesser 56 der Schussdrähte 30. Ein Abstand 58 korrespondiert in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls mit den Durchmessern 52,56 der Kettdrähte 28 sowie der Schussdrähte 30. Eine nicht mit einer

Bezugsziffer versehene Materialstärke der Klebeschicht 48

korrespondiert im gezeigten Ausführungsbeispiel gleichfalls mit dem Durchmesser 52 der Kettdrähte 28 bzw. dem Durchmesser 56 der

Schussdrähte 30, so dass die Kettdrähte 28 vollständig in die

Klebeschicht 48 eingebettet sind.

Abweichend von den in Fig. 3 vorgenommenen abmessungstechnischen Vereinfachungen hinsichtlich der Durchmesser der Drähte 28,30 sowie der Abstände der Rippen 32,34 zueinander können die Abmessungen der genannten konstruktiven Elemente in Abhängigkeit von den

aerodynamischen bzw. Strömungserfordernissen in einem Intervall zwischen 10 μιτι und 1 mm frei variiert und erforderlichenfalls auch jeweils unterschiedlich gewählt werden. Darüber hinaus kann die Querschnittsgeometrie, wie im Rahmen der Beschreibung der Fig. 1 bereits dargelegt, von der Kreisgeometrie abweichen. Um einen bündigen Abschluss des Flächengebildes 26 mit der Umströmungsfläche 46 zu erzielen, kann eine Vertiefung 60 vorgesehen sein. Eine Tiefe 62 bzw. Höhe der Vertiefung entspricht bevorzugt dem doppelten Durchmesser 52,56 der eingesetzten Kettdrähte 28 bzw. der Schussdrähte 30, so dass in dieser Konstellation nur noch die Rippen 32,34 aus der Umströmungsfläche 46 herausragen würden.

Alternativ kann das Metallgewebe des Flächengebildes 26 auch auf die Umströmungsfläche 46 aufgespannt und/oder innerhalb einer Vertiefung der Umströmungsfläche eingespannt werden. Zu diesem Zweck sind geeignete Klemmleisten, Klemmrahmen oder Klemmnuten vorzusehen, mit denen eine erforderlichenfalls bündig mit der Umströmungsfläche 46 abschließende Lagefixierung des Flächengebildes 26 erfolgt.

Bezugszeichenliste

Flächengebilde

Kettdraht

Schussdraht

Rippe

Kreuzungsbereich

Kreuzungsbereich

Rippe

Rippenstruktur

Luftströmung

Koordinatensystem

Flächengebilde

Kettdraht

Schussdraht

Rippe

Rippe

Luftströmung

Rippenstruktur

Umstromungs fläche

Klebeschicht

Höhe (Rippe)

Durchmesser (Kettdraht)

Breite (Rippe)

Durchmesser (Schussdraht)

Abstand (Rippe)

Vertiefung

Tiefe (Vertiefung)