Formvariable Steuerflächen und deren aeroelastisches Verhalten am Beispiel des Sagitta Demonstrators

Formvariable Steuerflächen („morphing control surfaces“) sind bis heute nur in sehr wenigen Flugzeugen verbaut, obwohl sie in der Forschung seit Jahrzenten intensiv untersucht werden. Um insbesondere bestehenden Unsicherheiten bezüglich transienter aeroelastischer Effekte (Buffeting, Flattern) bei solchen flexiblen Komponenten entgegenzuwirken, werden Simulationen der Interaktion nachgiebiger Klappenstrukturen mit der umgebenden Luft durchgeführt. Die Untersuchungen beziehen sich mit geometrisch nichtlinearen FEM-Simulationen einerseits auf den strukturellen Aspekt verschiedener Konzepte (Spannungen, Dehnungen, Aktorlasten), andererseits als Randbedingung auch auf die Aerodynamik mittels zweidimensionaler CFD-Analysen. Eine komplett formvariable Steuerfläche wird am Profil des SAGITTA Demonstrators simuliert. Aufgrund des hohen Anteils elastischer Verformung sind hier die zusätzlichen Aktorkräfte relativ hoch. Als Grundlage für membranbespannte konventionelle Mechanismen mit einem geringeren Anteil elastischer Verformung werden transiente Fluid-Struktur-Interaktions-Simulationen einer vorgespannten und überströmten Membran durchgeführt. Dies ist zwar sehr rechenaufwendig, liefert aber Informationen über den transienten Belastungsverlauf in der Membran im Flatterfall. Ist es möglich, diese Belastungen in begrenztem Umfang zu akzeptieren, erweitern sich die Möglichkeiten im Entwurf solcher Steuerflächen deutlich.     «

Formvariable Steuerflächen („morphing control surfaces“) sind bis heute nur in sehr wenigen Flugzeugen verbaut, obwohl sie in der Forschung seit Jahrzenten intensiv untersucht werden. Um insbesondere bestehenden Unsicherheiten bezüglich transienter aeroelastischer Effekte (Buffeting, Flattern) bei solchen flexiblen Komponenten entgegenzuwirken, werden Simulationen der Interaktion nachgiebiger Klappenstrukturen mit der umgebenden Luft durchgeführt. Die Untersuchungen beziehen sich mit geometrisch...     »