Wieso sind Cockpitscheiben eckig??

[Benny-MD11]

Seit langen beschäftigt mich die Frage wieso Cockpitschreiben eigentlich eckig sind???

Passagierfenster sind ja rund geworden nachdem Untersuchungen ergeben haben dass bei eckigen Fenstern sich der der Druckunterschied zwischen innen und außen an den Ecken zusammen kommt uind es dann zu rissen kommt.

Ist das Material heute dann soweit vorgeschritten sodass solche Schäden nicht mehr vorkommen und die Fensterscheiben im Passagierbereich einfach aus optischen gründen rund sind oder wie???

 

Ciao

Benny

[Johannes H.]

Hallo Benny,

 

ich denke mal, die Antwort ist ganz einfach. Wenn die Scheiben rund wären, würden die Piloten nichts sehen. Eckige Scheiben, noch dazu in dieser Grüße, halten nicht so gut Belastungen aus, aber man kann besseres, stabileres Glas verwenden, als bei den Paxen. Ich denke, das ist eine Kostenfrage, warum man nicht auch hinten Panoramafenster einbaut! Bei zuviel großen Fenstern würde es aber wohl auch nicht mehr halten. Was sagen die Experten dazu?

 

Gruß Johannes

[Adi]

Eine Frontscheibe einer MD-11 kostet mehrere 10'000 Franken!

 

Glaube 60'000 CHF.- wenn ich mich nicht täusche?

 

Dabei handelt es sich um die Frontscheiben. Diejenigen auf den Seiten im Cockpit werden auf jeden Fall günstiger sein.

 

Gruss

[DNovet]

Die Antwort von Johannes geht ungefähr in die richtige Richtung...

 

Die "normalen" Pax-Fenster bestehen vereinfacht gesagt aus zeimal 10mm dickem Plexiglas, welches mit einem Gummi umgeben ist und mit vier "Klammern" am Platz gehalten wird. Sie müssen auch lediglich den Unterschied des Kabinendrucks zu Aussen standhalten.

Die Problematik der runden Scheiben liegt weniger bei den Scheiben sondern am Rumpf, da dieser auf der Höhe der Fenster durch das fehlende Material geschwächt ist. Runde Löcher in einer Struktur geben einer Kraft keinen Anhaltspunkt um zu wirken, die Spannungen werden schön ums Loch umgeleitet. Sobald jedoch eine Ecke im Spiel ist, fangen sich die Kräfte an zu sammeln, vorzugsweise bei der Ecke, weshalb dort eine erhöhte Belastung auftritt.

Beispiel Versuchsaufbau Physiklabor EMPA: Man nehme zwei 10mm dicke Stahlplatten und bohre je in der Mitte ein Loch mit 10mm Durchmesser. Bei der einen Platte poliert man die Oberflächen im Loch, bei der anderen poliert man ebenfalls, produziert dann aber eine Kerbe von 1mm Breite und Tiefe an der Wand der Bohrung. Dann spannt man beides in eine hydraulische Anlage ein, die die Platte im Sekundentakt mit einer Tonne Kraft auseinanderzieht und zusammenstaucht. Die Platte mit der Kerbe in der Lochwand hält knapp 40 Minuten durch, danach bildet sich ein Riss welcher zuletzt die Platte zerreisen lässt. Die andere sauber polierte Platte hält locker 10 Stunden... Alleine die Kerbe sorgte dafür, dass die Kräfte, welche durch Ziehen und Stauchen entstanden, sich an einem Ort sammeln konnten und daher das Teil lokal überbelasteten.

 

Anders bei den Cockpitscheiben. Diese sind in Sandwichbauweise. zB von Aussen nach Innen Glas - Kit mit Heizmatte - Plexiglas - Kit mit Heizmatte - Plexiglas. Die Gesamtdicke variiert je nach Scheibengrösse, beträgt jedoch gerne 20mm bis 40mm. Die Heizmatten sind nicht nur dazu da, um Eisbildung vorzubeugen, sondern auch um durch Erwärmung der Scheibe eine bestimmte Flexibilität zuzulassen.

Indem man massiv dickere Scheiben und verstärkte Rahmen benutzt (und diese auch nicht den ganzen Rumpf zweiteilen wie die Paxfenster, siehe unten die Supererklärung von Chris!), kann getrost auf Rundungen verzichtet werden...

 

Aber auch bei den Cockpitscheiben gibts verschiedene Varianten. Beispiel Saab2000 Frontscheiben Aufbau Glas - Kit mit Heizmatte - Plexiglas - Kit - Plexiglas. Bei den Seitenscheiben lediglich Plexiglas - Kit mit Heizmatte - Plexiglas. Bei nem ARJ (Jumbolino) sind die hintersten Cockpitfenster auch nur eine 20mm starke Plexiglasplatte...

 

Die Preisschätzung von Adi kann ich nicht unterschreiben, geht jedoch wahrscheinlich auch in die richtige Richtung. Schliesslich gehts ja um Flugzeugteile, da kann man als Verkäufter ohne ein schlechtes Gewissen noch ne Null hinten dranhängen... ;)

 

Gruss vom Dani, der denkt, dass dies eigentlich eine Frage für den Technikcorner wäre... ;)

[Chris Bowles]

Hoi zäme

 

Wenn du die Cockpitfenster genau betrachtest, haben auch die abgerundete Fenster. Wie schon gesagt wurde, entstehen an Ecken Spannungskonzentrationen, die für ein Bauteil sehr schlecht sind. Ein Flugzeugrumpf steht ja unter Innendruck, d.h dass der Rumpf wie eine Wurst aufplatzen will. Es entstehen, nun also Spannungen die Rund um den Rumpf laufen (Radialspannung). Gleichzeitig hat man aber auch Achsialspannungen. Die Spannungen wollen nun die Fenster in die Länge und in die Breite ziehen. Wenn nun die Fenster nicht Rund wären, würden eben hohe Spannungsspitzen in den Ecken entstehen.

Weil beim Cockpit die Fenster aber forne sind, hat man einen anderen Spannungsverlauf. Dort hat man sehr wahrscheonlich viel mehr Axialspannungen, welche nach hinten in den Rumpf laufen. Die Lasttragenden Elemente werden die Stütze zwischen den beiden Frontscheiben und die Stützen zwischen den Seitenfenstern sein. Diese Elemente werden auf Zug belastet. Es ist auch gut möglich, dass unter den Deckblechen, das Gerippe (die Stringer) des Rumpfes auch abgerundet ist und somit die Spannungsspitzen auch stark reduziert werden können.

So, hoffentlich stimmt das einigermassen...:) :) :)

 

Gruss Chris