Cellulose-Aerogele als multifunktionale und nachhaltige Alternativen für Flugzeugkabinenelemente

Abstract

German; Aufgrund steigender Anforderungen steht das Design von Flugzeugkabinen vor revolutionären Herausforderungen. Die Integration innovativer Konzepte und nachhaltiger Materialien bietet einen wichtigen Lösungsansatz. Entsprechend müssen die Entwicklung und Demonstration neuer nachhaltiger multifunktionaler Materialien, die als thermische und akustische Isolation in Flugzeugkabinen wirken, beschleunigt werden. Hier können Aerogele eine wesentliche Rolle spielen. Cellulose-Aerogele sind hochporöse, nachhaltige Materialien mit einer sehr niedrigen Wärmeleitfähigkeit (bis zu 0,018 W/mK) und einer sehr guten mechanischen Eigenschaften. Zudem können Cellulose-Aerogele mit Silica-Aerogelen kombiniert werden, und so wird die Wärmeleitfähigkeit weiter verringert. Diese Materialien können weiter funktionalisiert werden, um Hydrophobie und hinreichende Feuerbeständigkeit zu erzielen und so die Anforderungen der Luftfahrt vollständig zu erfüllen. In diesem Beitrag wird eine analytische und rechnerische Studie vorgestellt von vereinfachten Flugzeugkabinenseitenwänden, welche auf einem dreischichtigen System, aus der Aluminiumdeckschicht und der Dämmschicht im Inneren (Kern), basieren. Die Leistungsfähigkeit von Cellulose-Silica-Aerogel wird mit der von Glaswolle im Rahmen einer Eigenfrequenzanalyse und Wärmetransportanalyse verglichen. English; Due to increasing requirements, the design of aircraft cabins faces revolutionary challenges. The integration of innovative concepts and sustainable materials offers an important solution. Accordingly, the development and demonstration of new sustainable multifunctional materials that act as thermal and acoustic insulation in aircraft cabins must be accelerated. Aerogels can play an important role here. Cellulose aerogels are highly porous, sustainable materials with very low thermal conductivity (up to 0.018 W/mK) and very good mechanical properties. In addition, cellulose aerogels can be combined with silica aerogels, further reducing thermal conductivity. These materials can be further functionalized, to achieve hydrophobicity and sufficient fire resistance to fully meet aviation requirements. In this paper, an analytical and computational study of simplified aircraft cabin side panels based on a three-layer system consisting of the aluminum top layer and the insulating layer inside (core) is presented. The performance of cellulose-silica airgel is compared to that of glass wool in a natural frequency analysis and heat transport analysis.