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Nachwachsende Rohstoffe als Option für Flügelstrukturen

Mit den Zielen einer Reduzierung von CO2-Emissionen, der Unabhängigkeit von fossilen Ressourcen und einer größeren Autonomie gegenüber Preisschwankungen werden Rohstoffe aus erneuerbaren Quellen für Luftfahrtanwendungen gesucht. Im Allgemeinen bieten mit Endlosfasern verstärkte Polymer-Verbundwerkstoffe gute mechanische Eigenschaften, die sie zu idealen Leichtbau-Kandidaten machen, insbesondere im Vergleich zu „traditionellen“ Materialien wie Aluminium. Innovative Faserverbundwerkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen, die ähnliche mechanische Eigenschaften aufweisen wie herkömmlich hergestellte faserverstärkte Polymere, könnten daher dazu beitragen, nicht nur den Treibstoffverbrauch, sondern auch den ökologischen Fußabdruck von Flugzeugen zu senken. Bauhaus Luftfahrt war imstande, Ramiefasern als ein geeignetes Material, das den Anforderungen der Luft- und Raumfahrt in Bezug auf die Materialfestigkeit entspricht, zu identifizieren.

Auf Flugzeugebene dürfen Flügel aus nachwachsenden Rohstoffen höchstens das gleiche Gewicht besitzen wie Flügel aus etablierten Luftfahrt-Materialien. Durch die Erhöhung der Flügelstreckung kann die aerodynamische Effizienz im zweistelligen Prozentbereich verbessert werden, was aber zu einem erhöhten Flügelstruktur-Gewicht führt. Erste Abschätzungen ergaben, dass Flügel mit hoher Streckung und aus nachwachsenden Rohstoffen zu einem vergleichbaren Ergebnis in Bezug auf die  Flügelgewichtsreduktion führen wie herkömmliche faserverstärkte Polymere. In weiteren Schritten sollen die Materialeigenschaften von nachwachsenden Rohstoffen untersucht und mit den Anforderungen der Luftfahrt abgeglichen werden.

  • Einordnung von erneuerbaren Alternativen (grün) in Bezug auf konventionelle kohlenstofffaserverstärkte KunststoffeEinordnung von erneuerbaren Alternativen (grün) in Bezug auf konventionelle kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe
  • Einfluss verschieden hoher Streckungen auf die FlügelgeometrieEinfluss verschieden hoher Streckungen auf die Flügelgeometrie