Durch wiederholte Analyse realistischer Thermallasten lassen sich ihre Unsicherheiten berücksichtigen

Verbessertes Design durch thermalen Systemleichtbau

Die betriebssichere Auslegung von thermisch belasteten Leichtbaustrukturen ist eine besondere Herausforderung. Strukturen in und um Triebwerksbereiche, wiederkehrende Raumfahrtstrukturen und strukturelle Umgebungen von Batterie- und Brennstoffzellen müssen einer folgenreichen Kombination von Temperatur und mechanischer Belastung widerstehen: Zum einen wirken die Wärmedehnungen als zusätzliche Lasten, zum anderen erweicht die Matrix bei hohen Temperaturen. Beides führt fatalerweise zu…

1. Integrierter H2-Tank und Detailansicht des mikromechanischen Aufbaus

Ist der Tank noch ganz dicht?

Wasserstoffdrucktanks sind als Energiespeicher ein Grundbaustein für zukünftige Antriebstechnologien. Entsprechende Druckbehälter stellen zweierlei Grundanforderungen an das Material für die Tankhülle. Es muss die mechanische Belastung durch den Innendruck aushalten und die Dichtheit gegen Gasaustritt gewährleisten. Konventionell gebaute Wasserstoffdrucktanks bestehen aus einer zweischichtigen Struktur: einer innenliegenden isotropen Isolierschicht (Liner), um den Austritt von Wasserstoff zu verhindern,…

Nach der Entformung: eine geschlossene, einfach gekrümmte Rohrprobe

Rohrproben – ein pragmatischer Erkenntnisweg für den LH2-Tank

Wasserstoff ist eine vielversprechende Treibstoffoption für die kommende Generation von Verkehrsflugzeugen. An Bord wird er in flüssiger Form, d.h. kryogen, bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt mitgeführt und als LH2 bezeichnet. Ein großer Tank ist notwendig mit sehr guter thermischer Isolation. Tank und Isolation erhöhen die strukturelle Masse. Das Gewicht eines Flüssigwasserstofftanks ist eine Material-…

Technologien für eine nachhaltige Luftfahrt – Der Small-Scale-Demonstrator im Projekt HLFC-WIN

Im Einklang mit den globalen Anstrengungen gegen den anthropogenen Klimawandel werden auch durch die Luftfahrt vielfältige Beiträge geleistet. Neben der Perspektive, langfristig auf regenerative Energieträger zurückgreifen zu können, sind Effizienzsteigerungen für einen reduzierten Energieverbrauch von großer Bedeutung – zum Beispiel durch eine laminare Umströmung von aerodynamischen Flächen wie dem Flügel. In einem Konsortium aus europäischen…

Schlagversuch an einem versteiften Faserverbundpanel unter axialer Drucklast

Aufschlussreiche Schlagversuche an komplexen Faserverbundstrukturen

Faserverbundwerkstoffe sind als Hochleistungswerkstoff für moderne Leichtbaukonstruktionen unerlässlich. Sie genügen hohen Anforderungen an Steifigkeit und Festigkeit bei geringem Gewicht. Demgegenüber sind sie jedoch anfällig für Schlagschäden. Die Ursachen sind vielfältig und reichen von Witterungseffekten wie Hagel bis zum fallengelassenen Hammer. IngenieurInnen stehen vor der Herausforderung, komplexe Faserverbundbauteile unter Berücksichtigung solcher Schäden auszulegen. Entscheidend ist hierbei…

Glasfaserverstärkte Kunststoffprobe im Biegeversuch. Der Superkondensator ist mittig im Randbereich der Probe integriert. Die mechanische Messung wird durch eine elektrochemische Messung begleitet.

Autarke Alleskönner – Ein Superkondensator als multifunktionaler Sensor

Auf dem Weg in eine emissionsfreie Mobilität bietet die Integration von Energiespeichern in Luftfahrtstrukturen einen neuen Ansatz, um Gewicht und Volumen zu reduzieren. Ermöglicht wird dies durch die wechselseitige Substitution von Struktur und Energiespeicher. Die Struktur übernimmt dabei Funktionen des Energiespeichers, während dieser mechanische Lasten aufnehmen kann. Das Vereinen von Struktur und Energiespeicher macht es…

Was entfaltbare Satelliten-Strukturen und Bäume gemeinsam haben

Im Juli 2021 hat das DLR bereits seine 37. Parabelflugkampagne durchgeführt. Diesmal im Fokus: Tests verschiedener, entfaltbarer Strukturen für Raumfahrtanwendungen. Das Grundelement für fast alle Konzepte ist dabei der aufrollbare Leichtbau-Mast des DLR. Was die Struktur selbst anbetrifft, hat dieser Mast bereits in vorangegangenen Projekten einen hohen Grad an Perfektion und eine beeindruckende Effizienz erreicht.…

Die Natur zeigt, wie es geht – Vom Insektenflügel zum BionicWingSat für den Weltraum

Vielfältig sind die Einsatzbereiche für flächige Strukturen an Satelliten: Solar Arrays zur Stromerzeugung, Bremsfallschirme für das Deorbiting, Solar Sails als Antrieb oder Sonnenblenden zur Abschattung. Dazu bedarf es meist großer Flächen aus sehr dünnen Folien. Sie müssen sich für den Raumtransport in einem kleinen Paket verstauen lassen und im Orbit wieder zur vollen Größe entfalten…

Entfaltungsmechanismus (DLR) mit eingespanntem 13m Mast (NASA)

Schwingen, Biegen, Drücken – Versuche an einem 13 m Mast für ein Sonnensegel in Schwerelosigkeit

Eigens für diese Anwendung hat das DLR einen geeigneten Entfaltungsmechanismus entwickelt und bereits umfangreich getestet. Der Mechanismus und die Stützstruktur verwenden äußerst dünnwandige Masten aus Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen, die die NASA bereitstellt. Um das gesamte Kreuz aus vier Masten als Struktur für das spätere Segel entfalten zu können, ist viel Platz erforderlich – so viel, wie ihn…