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Piezokeramik

Piezos mit dem A380 auf Tour

| Autor/ Redakteur: Birgit Schulze, Ellen-Christine Reiff* / Ines Stotz

Wurde in der Antike das Fliegen noch als Privileg der Götter angesehen, sind Flugreisen in der heutigen Zeit selbstverständlich. Größer, schneller und weiter heißt dabei die Devise – aber bitte auch sicher. Somit muss alles, was im Flugzeug eingesetzt werden darf, „flugtauglich“ sein, also vor allem zuverlässig, langlebig und meist auch noch möglichst klein und leicht.

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Das aktuell größte in Serienfertigung produzierte Verkehrsflugzeug ist der Airbus A380. Seine Türen sind zu groß und zu schwer, um sie manuell zu betätigen.
Das aktuell größte in Serienfertigung produzierte Verkehrsflugzeug ist der Airbus A380. Seine Türen sind zu groß und zu schwer, um sie manuell zu betätigen.
( Bild: Airbus )

Die Rechnung ist einfach: je mehr Passagiere an Bord sind, desto geringer werden die Betriebskosten pro Sitzplatz. Kein Wunder also, dass heute deutlich größere Flugzeuge unterwegs sind, als noch vor einigen Jahren und Jahrzehnten. Das aktuell größte in Serienfertigung produzierte Verkehrsflugzeug ist der Airbus A380. Dieses Großraumflugzeug mit 2 durchgehenden Passagierdecks kann prinzipiell über 850 Reisende befördern. Bei der meist üblichen Aufteilung in Economy-, Business- und First-Class sind es immer noch deutlich mehr als 500 Passagiere, die komfortabel reisen, vor allem auf Langstreckenflügen: Das vierstrahlige Flugzeug mit einer Spannweite von 79,8 m kann 15.400 km ohne Zwischenlandung zurücklegen, schafft also mit zweieinhalb Tankfüllungen eine Erdumrundung und damit nonstop alle Verbindungen zwischen den wichtigsten Drehkreuzen in Europa, Nordamerika und Asien.

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Überwachen der Türverriegelung

Am Anfang eines jeden solchen Langstreckenfluges steht der Start. Aber noch bevor ein Flugzeug zur Startbahn rollt, gilt es diverse Checklisten abzuarbeiten. Auch was dem Laien vielleicht als Kleinigkeit erscheint, hat dabei Bedeutung für die Flugsicherheit. Ehe sich das Flugzeug Richtung Startbahn in Bewegung setzen darf, muss beispielsweise sichergestellt sein, dass alle Außentüren richtig verschlossen sind. Lassen sich die Türen per Hand schließen, spürt man ein deutliches Einrasten, wenn der Verriegelungsmechanismus greift. Beim A380 geht das nicht ganz so einfach, denn seine Türen sind zu groß und zu schwer, um sie manuell zu betätigen. Hier ist man auf Motorkraft angewiesen. Der automatische Schließ- und Verriegelungsmechanismus muss allerdings überwacht werden. Sind die Türen ordnungsgemäß geschlossen, ertönt ein akustisches Okay-Signal. Falls der Verriegelungsvorgang unvollständig war, wird ein Warnton generiert. Dazu sind pro Flugzeug 14 Schallgeber neben den Türen eingebaut.

Piezoschallgeber für Flugzeuge sind mehr als Buzzer

Als Spezialist für solche flugzeugtauglichen Schallgeber gilt schon seit Langem die Firma Holmberg, die in Berlin elektroakustische Geräte für den professionellen Einsatz unter anspruchsvollen Umweltbedingungen entwickelt und produziert. Das Unternehmen ist zertifizierter Herstellungsbetrieb und Instandhaltungsbetrieb für Luftfahrtgerät und außer Airbus vertrauen viele andere namhafte Flugzeugbauer den elektroakustischen Geräten der Berliner. Dazu zählen auch die Schallgeber, für die die Luftfahrtindustrie umfangreiche Zertifizierungen der Zuverlässigkeit und Lebensdauer fordert. Die Piezoschallgeber für die Flugzeugtüren lassen sich deshalb keineswegs mit den am Massenmarkt verwendeten Buzzern vergleichen, die z.B. in Mikrowellen, Waschmaschinen, Spielwaren, etc. eingesetzt sind. Sie müssen deutlich höhere Qualitätsanforderungen erfüllen.

Im Prinzip bestehen die Schallwandler aus 2 miteinander verklebten Piezoscheiben, einer Kunststoffmembran und einem wasserdichten Gehäuse. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an der Piezokeramik beginnt diese, sich im Rhythmus der Frequenz zu verformen. Man spricht hier vom inversen Piezoeffekt; elektrische Energie wird vom Piezoelement in mechanische umgewandelt. Die Bewegung wird über ein Horn auf eine Membran übertragen, die dann Schallwellen abstrahlt. Je nachdem welche der beiden Piezoscheiben angesteuert wird, lassen sich entsprechend der jeweiligen Resonanzfrequenz zwei unterschiedliche Töne erzeugen, also das Okay-Signal für „Tür geschlossen“ oder der Warnton. Die „Lautstärke“ der kleinen Schallwandler ist dabei mit einem Schalldruckpegel von 160 dB und im eingebauten Zustand immerhin noch 84 dB beachtlich.

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