Quelle: DLR (CC BY-NC-ND 3.0).
Das LuFo-Verbundprojekt CREVAD (Crash Evaluierung Alternatives CFK Rumpf Designs) wurde vom Institut für Bauweisen- und Strukturtechnologie im Zeitraum 2012-2014 in Abstimmung mit den Verbundpartnern Airbus und EADS-Innovation Works bearbeitet. Die Aktivitäten wurden aus Mitteln des Luftfahrtforschungsprogramms des Bundes (LuFo IV) gefördert und hatten das Ziel, ein alternatives Crashkonzept für einen CFK-Rumpf der zweiten Generation zu entwickeln.
Im Vergleich zu metallischen Bauweisen kann ein Rumpfdesign aus im Allgemeinen spröden kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK) nur durch ein spezifisches Strukturdesign mit aufeinander abgestimmten Crashbereichen ein vergleichbar gutmütiges Verhalten zeigen.
In vorangegangenen Projekten wurde ein Crashkonzept für einen CFK-Rumpf entwickelt, das auf einem steifen Frachtbodenquerträger aufbaut. Bei diesem Konzept wird ein erheblicher Teil der Aufprallenergie bei einem Crash durch gezielte Zerstörung der Frachtboden-Unterstruktur absorbiert, gemäß dem Prinzip der Knautschzone von Béla Barényi. Für typische Rumpfarchitekturen von Transportflugzeugen zeigte sich hierbei jedoch ein erhebliches strukturelles Mehrgewicht für eine solche crashsichere Strukturauslegung.
Im Projekt CREVAD wurde ein alternativer Ansatz gewählt, bei dem weitere in einem Crashfall wirkende Lasten zur Energieabsorption genutzt werden sollen. Zuglasten in den Querträgern des Kabinen- und Frachtraumbodens standen im Fokus der Arbeiten, da eine Nutzung dieser Lasten zur Absorption der Crashenergie erhebliche Einsparungen im Strukturgewicht versprechen. Im Crashfall prallt die zylinderförmige Rumpfröhre auf die Erdoberfläche und tendiert zu einer Ovalisierung unter dieser Last, welche durch die Querträger verhindert wird. Die dadurch resultierende Zuglast in den Querträgern kann zur Energieabsorption genutzt werden, ohne dass die auftretenden Crashlasten die Struktur ungünstig belasten und ein strukturelles Mehrgewicht verlangen.
Für die Entwicklung dieser neuartigen Crashkonzepte wurden meta-modell basierte Optimierungsmethoden genutzt, die an eine parametrisierte und automatisierte Modellerstellung gekoppelt sind. Daraus konnten optimierte Crashdesigns entwickelt werden mit Anforderungen an die individuellen Crashabsorbern sowie einem optimierten Design der Rumpfstruktur für die auftretenden Crashlasten. Gegenüber den bisherigen Konzepten mit Knautschzone im Unterstruktur-Bereich konnten für gleiche Lastfälle die Verletzungswahrscheinlichkeiten der Passagiere verbessert und das strukturelle Mehrgewicht der Rumpfstruktur deutlich reduziert werden.