Heading

Von Brett Smith, B.A.Jun 1 2015

British Airways Airbus A321-231 beim Start vom Flughafen Boryspil, Ukraine
Bildnachweis: turbo83 / .com

Der Rumpf ist die Hauptstruktur eines Flugzeugs und der Teil, an dem alle anderen Einheiten befestigt sind. Er bietet Platz für die Besatzung, Passagiere, Fracht, Zubehör und andere wichtige Ausrüstungsgegenstände.

Die Aerodynamik diktiert meist die Größe und Anordnung der verschiedenen Abteile im Rumpf konventioneller Flugzeuge. Nur hochspezialisierte, moderne Flugzeuge, wie die SR-71 Blackbird, unterscheiden sich in ihrer Bauweise und den verwendeten Materialien deutlich von konventionellen Flugzeugen.

In den Anfängen der Luftfahrt wurden primitive Rümpfe aus Holz gebaut. In den späten 1920er und frühen 1930er Jahren begannen die Flugzeughersteller, mehr Rümpfe aus Aluminium und Stahl zu produzieren. Diese Metalle boten mehr Stabilität und größeren Schutz vor den Elementen. Viele Militär- und Aufklärungsflugzeuge werden heute aus Titan oder Kohlefaserverbundwerkstoffen hergestellt, da diese Materialien einzigartige Vorteile bieten.

Einige Flugzeugrümpfe sind in einer sogenannten Monocoque-Bauweise konstruiert, einer Bauweise, die sich weitgehend auf die Festigkeit der Flugzeugschale verlässt, um verschiedene Lasten zu tragen. Bei einem Halbschalenrumpf wird die Schale durch ein komplettes Gerüst aus Strukturelementen verstärkt.

Biegespannungen an einem Halbschalenrumpf werden von Verstärkungsträgern, den sogenannten „Longons“, aufgenommen, die sich in der Regel über die Breite des Flugzeugs erstrecken. Diese Stützen werden durch andere Elemente, sogenannte „Stringer“, ergänzt, die sich über die Länge des Flugzeugs erstrecken. Stringer sind leichter, werden aber in größerem Umfang verwendet als die Längsträger.

Vertikale Verstärkungen an einem Rumpf werden als Spanten, Spanten und Spanner bezeichnet. Diese Verstärkungen sind so angeordnet, dass sie Spannungen an den Punkten aufnehmen, an denen andere Einheiten wie die Flügel und Triebwerke befestigt sind.

Der Bau des Airbus A330-200 von Anfang bis Ende
Bildnachweis: PlaneTalking / YouTube

Diese Elemente helfen bei der Konstruktion eines stromlinienförmigen Rumpfes und tragen zur Festigkeit und Steifigkeit eines Monocoque-Designs bei. Ein typischer Halbschalenrumpf kann erhebliche Schäden erleiden und trotzdem zusammenhalten. Militärische Kampfflugzeuge und andere kleine Flugzeuge haben typischerweise zwei oder mehr Rumpfsektionen. Größere Flugzeuge können bis zu sechs verschiedene Sektionen haben.

Wartungspersonal kann durch mehrere Türen, Paneele und andere Öffnungen auf Systeme und Geräte innerhalb des Rumpfes zugreifen. Die Lage dieser Zugangspunkte kann anhand von Wartungsdiagrammen und Handbüchern gefunden werden, die vom Hersteller für jeden Flugzeugtyp herausgegeben werden.

Es sollte beachtet werden, dass Flugzeugrümpfe normalerweise nicht aus einem einzigen Material hergestellt sind. Zum Beispiel kann ein Flugzeug Strukturelemente aus Aluminium und ein Äußeres aus Stahl haben.

Rumpf aus Holz

Aus offensichtlichen Gründen waren die frühen Pioniere der Luftfahrt besorgt über das Gewicht ihrer Flugzeuge. Die Gebrüder Wright und andere waren durch die Motoren ihrer Zeit limitiert und bauten deshalb Holzflugzeuge, um das Gesamtgewicht so gering wie möglich zu halten.

Die Luftfahrttechnik verbesserte sich in den ersten beiden Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts, und bei Ausbruch des Ersten Weltkriegs waren klassische Doppeldecker mit Drahtverstrebungen und Holz-Stoff-Rumpf gefragt. Der berühmte Rote Baron des deutschen Militärs flog bei seinen legendären Luftkämpfen zahlreiche Holzflugzeuge.

Holzrümpfe werden auch heute noch hergestellt, wenn auch oft von Bastlern, die ihre eigenen leichten Flugzeuge bauen.

Rumpf aus Aluminium

Die Fortschritte in der Motorentechnologie in den 1930er Jahren erlaubten es den Ingenieuren, sich Metallkonstruktionen zuzuwenden, und Aluminium war das primäre Metall, das den Beginn des Ganzmetallflugzeugs einläutete.

Das Aluminium, das zur Herstellung von Flugzeugen verwendet wird, wird immer mit anderen Metallen gemischt, um es stark und leicht zu machen. Während Aluminiumrümpfe nicht so leicht korrodieren wie solche aus Stahl, wird Aluminium nicht für die Oberfläche vieler Überschallflugzeuge verwendet, da die Hitze, die durch die Reibung beim Fliegen mit solchen Geschwindigkeiten entsteht, die Festigkeit von Aluminium verringert.

Die 247D von Boeing und die Douglas DC-3 werden weitgehend mit der Verbreitung von Metallflugzeugen in den 1930er Jahren in Verbindung gebracht, und diese Flugzeuge sehen gar nicht so anders aus als die Flugzeuge, die wir heute sehen.

Die 247D war rund 50 Prozent schneller als die Konkurrenz, als sie 1933 von United Air Lines in Dienst gestellt wurde. Die DC-3 debütierte zwei Jahre später, am 32. Jahrestag des historischen Fluges der Gebrüder Wright. Jahrestag des historischen Fluges der Gebrüder Wright. Obwohl man erwartete, dass die DC-3 in den 1950er Jahren ausgemustert werden würde, wurde sie mehr als 80 Jahre lang eingesetzt und kann noch heute beim Fliegen beobachtet werden.

Rumpf aus Stahl

Stärker und steifer, aber auch schwerer, wurden in den 1930er Jahren auch Flugzeuge aus Stahl gebaut. Das höhere Gewicht von Stahl verhinderte, dass es sich zu einem beliebten Rumpfmaterial entwickelte. Dennoch wird das Metall für die Herstellung bestimmter Teile eines Flugzeugs verwendet. Durch seine Festigkeit und Steifigkeit ist es ideal für den Einsatz in Fahrwerken geeignet. Die Hitzebeständigkeit von Stahl macht es auch wünschenswert für die Verwendung in der Haut von Überschallflugzeugen.

Die 1932 gebaute Beechcraft Staggerwing ist ein primäres Beispiel für ein Flugzeug mit einem Stahlrumpf. Die Staggerwing war teuer in der Herstellung und wurde als schnelles Geschäftsflugzeug populär.

Titanrümpfe

Mit der gleichen Festigkeit wie Stahl und viel leichter, sind Titan und Titanlegierungen ideale Materialien für den Flugzeugbau. Diese Metalle widerstehen auch der Korrosion besser als Aluminium und Stahl. Allerdings ist die Herstellung von Flugzeugen aus Titan sehr kostspielig, was eine breite kommerzielle Nutzung der meisten Titan-Flugzeuge weitgehend verhindert.

Das prominenteste Beispiel für einen Titan-Rumpf ist die SR-71 Blackbird. Erstmals im Dezember 1964 geflogen, war die SR-71 während des Kalten Krieges ein fester Bestandteil der US-Luftaufklärung. Während ihrer 24-jährigen Dienstzeit verbrachte die Blackbird rund 2.800 Stunden in der Luft.

Am 6. März 1990 flog die SR-71 ihren letzten Flug von Los Angeles nach Washington DC in 1 Stunde und 4 Minuten, bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von rund 2.100 Meilen pro Stunde.

Rümpfe aus Kohlefaserverbundwerkstoffen

Graphit-Epoxid oder kohlefaserverstärktes Polymer ist eine beliebte Wahl für moderne Verkehrsflugzeuge geworden. Hergestellt aus elastischen Kohlefasern, die in ein Epoxidharz eingebettet sind, können Kohlefaserverbundwerkstoffe auf verschiedene Weise gestapelt werden, um die verschiedenen Anforderungen an die Aufrechterhaltung der Integrität während des Hochgeschwindigkeitsfluges zu erfüllen. Diese Kohlefaserwerkstoffe sind etwa so stabil wie Aluminium, wiegen aber nur halb so viel.

Kohlefaserverbundwerkstoffe sind in der Luftfahrtindustrie noch nicht weit verbreitet, aber der 787 Dreamliner von Boeing war das erste große Flugzeug, bei dem diese Werkstoffe in mehr als der Hälfte des Rumpfes verwendet wurden.

Für mehr von Brett, folgen Sie ihm auf Twitter – @ParkstBrett

• Flugzeugbau und Materialien – Integrated Publishing Inc.
• Welche Materialien werden für den Flugzeugbau verwendet? – Smithsonian National Air and Space Museum
• Boeing 247-D – Smithsonian National Air and Space Museum
• Revenge of the Gooney Bird – The Economist
• The Lockheed SR-71 Blackbird – Smithsonian National Air and Space Museum

Disclaimer: Die hier geäußerten Ansichten sind die des Autors in seiner privaten Eigenschaft und repräsentieren nicht unbedingt die Ansichten von AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, dem Eigentümer und Betreiber dieser Website. Dieser Haftungsausschluss ist Teil der Nutzungsbedingungen dieser Website.

Geschrieben von

Brett Smith

Brett Smith ist ein amerikanischer freiberuflicher Autor mit einem Bachelor-Abschluss in Journalismus vom Buffalo State College und hat 8 Jahre Erfahrung in einem professionellen Labor.

Zitate