exp.wiki NEU
WICHTIG: Das exp.wiki wurde aktualisiert und ist ab sofort unter einer neuen Adresse zu erreichen: https://exparch-www.uibk.ac.at/testwiki
Bitte das Anlegen neuer Seiten oder die Änderungen bestehender ab sofort ausschließlich dort durchführen.
Bestehende Projektseiten wurden/werden migriert und sind auch auf der neuen Plattform vorhanden.

B-52 Stratofortress - Or: How I Learned to Stop Worrying And Love The Bomber

Aus exp.wiki

Wechseln zu: Navigation, Suche

von Richard Glira

betreuer: Frank Ludin


B-52 Stratofortress


Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Die Boeing B-52 Stratofortress ist ein schwerer Langstreckenbomber der US-Luftwaffe. Boeing entwickelte sie Ende der 1940er Jahre als nuklear bewaffneter Höhenbomber, ihr Erstflug fand am 15. April 1952 statt. Die B-52 war das erste Großraumflugzeug mit Düsentriebwerken, also der Prototyp für die moderne zivile Luftfahrt.


Technische Daten:

  • Länge 47,72 m
  • Flügelspannweite 56,39 m
  • Tragflügelfläche 371,60 m²
  • Höhe 12,40 m
  • Höchstgeschwindigkeit 1.010 km/h
  • Reichweite 20.150 km
  • Maximales Startgewicht 221 t
  • Dienstgipfelhöhe 15.000 m
  • Antrieb 8 Strahltriebwerke
  • Schub 8 x 75,60 kN
  • Besatzung 5 Mann


In den 1950er und 1960er Jahren war sie ein Pfeiler der US-amerikanischen nuklearen Abschreckung. Von Oktober 1957 bis 1991 galt ein verschärftes Alarmkonzept des Strategic Air Command, nach dem die Bomber 15 Minuten nach der Alarmierung in der Luft sein sollten. Darüberhinaus gab das SAC Anfang 1961 bekannt, dass ständig B-52 mit Atomwaffen an Bord im Rahmen einer permanenten fliegenden Bereitschaft in der Luft seien. Bei den unter den Namen „Head Start Routes (1958)“, „Round Robin (1962)“, „Northern Chrome Dome Route (1964)“ und „Giant Lance Flight Routes (1971)“ bekannt gewordenen Einsätzen flogen die Bomber täglich 24-stündige Missionen.


Davis-Monthan Air Force Base


Im Jahr 1991 wurde das START-Abkommen zur Reduzierung der Zahl nuklearer Gefechtsköpfe bei den beiden Großmächten USA und Sowjetunion (bzw. ihrer Nachfolgestaaten Russland, Weißrussland, Kasachstan und Ukraine) geschlossen. Da die B-52 als Träger von strategischen Atomwaffen zählte, wurde sie ausgemustert und nach ihrem letzten Flug zur Davis-Monthan Air Force Base in große Stücke zerteilt und geordnet abgelegt. Die Wrackteile mussten mindestens 90 Tage unter freiem Himmel liegen bleiben, bis sie von russischen Aufklärungssatelliten erfasst wurden.


Im Jahr 2006 waren noch 94 der insgesamt 744 gebauten Stratofortress (im Pilotenjargon: BUFF für Big Ugly Fat Fellow/Fucker) im Einsatz. Der Bomber soll noch bis circa 2040 im Dienst bleiben und wäre damit das Militärflugzeug mit der längsten Einsatzzeit der Geschichte.


Dr.Strangelove


Da die B-52 Stratofortress eines der bekanntesten Militärflugzeuge überhaupt ist, spielt sie auch in zahlreichen Werken der Literatur, Kunst und im Film eine Rolle. Eines der berühmtesten Werke ist Stanley Kubricks satirischer Film Dr. Strangelove or: How I Learned to Stop Worrying and Love the Bomb (deutscher Titel: Dr. Seltsam oder: Wie ich lernte, die Bombe zu lieben). Kubricks klassische schwarze Komödie über einen „versehentlich“ ausgelösten Nuklearangriff wurde mit vier Oscar-Nominierungen ausgezeichnet (darunter Bester Film 1964). Felsenfest davon überzeugt, dass die Kommunisten Amerikas Trinkwasser vergiften wollen, befiehlt ein wahnsinniger General einen nuklearen Luftangriff auf die UdSSR. Während sein Assistent verzweifelt versucht, den Rückruf-Code zu entschlüsseln, ruft der Präsident der Vereinigten Staaten den betrunkenen Sowjet-Premier auf den Roten Telefon an und erklärt ihm, dass es sich bei dem Angriff um ein dummes Versehen handelt. Inzwischen bestätigt Dr. Strangelove, Berater des Präsidenten und ehemaliger Nazi-Wissenschaftler, die Existenz der gefürchteten Weltvernichtungsmaschine. Diese Verteidigungswaffe der Sowjets wird durch den Bombenabwurf automatisch ausgelöst und könnte die menschliche Rasse für alle Zeiten vernichten.


Anfangs sollte dieser Film eine ernsthafte Auseinandersetzung mit der nuklearen Bedrohung werden, doch je intensiver sich Kubrick mit der Materie beschäftigte, desto wahnsinniger erschien ihm dieses Thema.


Weiterführung des Wahnsinnes

Genau an dieser Stelle führe ich meine Arbeit fort. Kubrick wollte mit der schwarzen Satire den Wahnsinn der US-Abschreckungspolitik im Kalten Krieg zeigen. Ich hingegen übertrage diesen Wahnsinn auf die B-52. Wie in einem Science-Fiction-Film fängt ein ausgemusterter Bomber in der Wüste von Arizona an sich zu transformieren. Schuld daran sind die radioaktiven Strahlen, welche er während der Einsatzzeit abbekommen hatte.


comic


Umsetzung

Phase I

Damit sich die B-52 transformieren kann, war es notwendig die gesamte Struktur, von den Flügeln bis zum Rumpf, in einzelne Stücke zu teilen.


ganze B-52 zerteilte B-52


Phase II

Die Teile werden untereinander verknüpft und der Bomber transformiert.


Bild_1 Bild_2 Bild_3 Bild_4
Bild_5 Bild_6 Bild_7 Bild_8


Ausgangsposition Mutation


Details

Hydraulik

Die Gelenke bestehen aus einer Vielzahl von hydraulischen und mechanischen Bauteilen. Dank der Hydraulik ist es einfach sehr großer Kräfte und Drehmomente zu erzeugen und eine hohe Stellgenauigkeit zu erzielen. Weiters ist zu sagen dass die aufgelöste Bauweise, d. h. die flexible Verbindung zwischen An- und Abtrieb mittels Schläuche, eine optimale konstruktive Anpassung an den Raumvorgaben mit sich bringt.


In Anwendung kommen in diesem Fall Hydraulikzylinder und Hydraulikmotoren. Beim Hydraulikzylinder, auch hydraulischer Linearmotor genannt, wird die Energie aus der Hydraulikflüssigkeit, die von einem hydraulischen Druckspeicher oder einer Hydraulikpumpe geliefert wird, in eine einfach steuerbare, geradlinig wirkende Kraft umgesetzt. Ein Differentialzylinder besitzt nur auf einer Seite der Kolbenfläche eine Kolbenstange. Dadurch besitzt er 2 verschiedengroße Wirkflächen. Einmal die Fläche auf der Kolbenseite, die komplett wirkt und zum anderen die stangenseitige Fläche. Hier wirkt nur die Ringfläche. Dadurch fährt der Differentialzylinder im Normalfall mit 2 verschiedenen Geschwindigkeiten aus und ein. Um dies zu vermeiden wurden je zwei Differentialzylinder pro Gelenk angebracht, die sich gegenseitig bei der Bewegungsumsetzung helfen.


Besseres Verständnis vermittelt auch die physikalische Gleichung:


F = p * A

Kraft [N] = Druck [Pa] * Wirkungsfläche [m²]


Hingegen Hydraulikmotoren, auch Hydromotoren genannt, haben die Aufgabe hydraulische Energie (Druck + Flüssigkeitsstrom) in mechanische Arbeit (Drehmoment) umzuwandeln. Bei den Axialkolbenmotor sind die Verdrängerräume in einer Trommel parallel zueinander in Ringform angeordnet. Die Kolben stützen sich auf einer schrägstehenden Scheibe ab. Wenn die Kolben zu einer Hubbewegung veranlasst werden, führt die Trommel eine Drehbewegung aus. Die Kolben bewegen sich axial zur Drehachse. Die Verbindung der Verdrängerräume mit dem Druck- und dem Saugschluß erfolgt über eine Steuerscheibe. In der Scheibe befinden sich Schlitze, um die Verdrängerräume mit den jeweils richtigen Anschlüssen zu verbinden. Durch Kippen der Steuerscheibe kann man den Kolbenhub steuern und somit die Drehzahl der Drehachse.


Differentialzylinder Axialkolbenmotor


Im Schaltplan ist die Funktionsweise und die Steuerung eines Differentialkolbens sehr vereinfacht dargestellt. Ein Ölaggregat, welcher aus einer Pumpe, einem Filter und einem Öltank besteht (dazu kommen noch versciedene Kontrollelemente usw.), liefert dem Differentialkolben den Ölstrom. Dieser wird vom Wegventil gesteuert. Dadurch werden die Richtung des Volumenstromes, d. h. die Ausfahrrichtung eines Zylinders und durch Start-Stopp-Befehle die Weglänge des Hubes gesteuert.


hydraulischer Schaltplan


Gelenke

Detail Flügel Detail Gelenk


Detail Flügel Detail Gelenk


GLARE

Früher wurden die meisten Flugzeugtypen aus leichte Aluminiumlegierungen gebaut. Heutzutage wird ein neuartiger Verbundwerkstoff, der aus vielen, jeweils nur wenige Zehntel Millimeter dicken Schichten besteht, verwendet. Diese Schichten bestehen abwechselnd aus Aluminium und einem Glasfaserlaminat (glasfaserverstärkter Kunststoff) und werden unter Druck verklebt.

Das Wort GLARE ist ein Akronym und steht für "glass-fibre reinforced aluminium". Es wurde speziell für den Flugzeugbau entwickelt und erstmals großflächig bei der Passagierversion des Airbus A380 eingesetzt, bei dem große Teile der oberen Außenhülle aus GLARE bestehen. Bei der Frachterversion des A380 kommt bereits eine verbesserte Version des GLARE zum Einsatz das sogenannte HSS-GLARE. Wobei HSS für "High Static Strength" steht. Bei der Passagierversion wird das Standard-GLARE inzwischen schrittweise gegen HSS-GLARE ausgetauscht.

Der Vorteil gegenüber Aluminium - bislang der Standardwerkstoff im Flugzeugbau - liegt in dem guten Durchbrand- sowie Einschlagverhalten. Daher wird es vor allen Dingen im oberen Rumpfbereich, auf der Flügelunterseite sowie im Nasenbereich des Seitenleitwerks und im Cockpitbereich eingesetzt. Ein weiterer Vorteil gegenüber Aluminium ist sein Verhalten gegenüber Rissen. Risse werden durch die Glasfaserschichten "überbrückt", so dass die Rissgeschwindigkeit mit zunehmender Risslänge abnimmt, während beim Aluminium die Rissgeschwindigkeit stark zunimmt. Darüber hinaus können GLARE-Bauteile durch eine funktionsoptimierte Faserorientierung für bestimmte Belastungszustände gezielt angepasst werden. Die Dichte von GLARE liegt in etwa bei der des im Flugzeugbau üblichen Aluminiums, kann aber je nach Schichtdicke etwas schwanken.

Nachteilig ist der reduzierte E-Modul, er liegt beim GLARE bei ca. 57000 N/mm² (E-Modul Aluminium ca. 73000 N/mm²). Aufgrund der geringeren Steifigkeit kann Flattern bzw. Schwingen auftreten. Ein weiterer Nachteil ist der Preis von GLARE, der etwa sechsmal höher ist als der Preis von Aluminium. Zudem lässt sich Aluminium einfacher verarbeiten, da bei der Montage von GLARE besonders darauf geachtet werden muss, dass sich die einzelnen Schichten nicht voneinander lösen (Delamination) oder sich beim Bohren Späne zwischen die Glasfaser- und Aluminiumschichten drücken.


Plakate

poster_1 poster_2 poster_3


Renderings

poster_4 poster_5


Quellen

  • Bewegliche Tragstrukturen (Buch, Markus Wallner)
  • The Boeing B-52A-H Stratofortress (Buch, Peter M. Bowers)


Schlagwörter

Flugzeugtechnik, B-52, Stratofortress, Transformation, Mutation, hydraulische Gelenke


zurück zur Liste der Studentenprojekte

Attribute

Glira Richard | Ludin Frank | HB2 | B-52 Stratofortress | 07WS Bild:b52_poster3.jpg

Fakten zu B-52 Stratofortress - Or: How I Learned to Stop Worrying And Love The BomberRDF-Feed
BetreuerLudin Frank  +
ImageB52 poster3.jpg  +
LVHB2  +
Semester07WS  +
TitelB-52 Stratofortress  +
VerfasserGlira Richard  +
Persönliche Werkzeuge