DLR (mit Video) Erstmals Flatteranalyse in Echtzeit

Flügelmodell im Windkanal
Flügelmodell im Windkanal

Das Auf und Ab einer Tragfläche in der Luft hat schon so manchen Fluggast nervös gemacht. Im Zeichen künftig noch sicherer Flugzeuge hat ein Forscherteam rund um die DLR nun ein völlig neues, erstmals echtzeitfähiges Verfahren für die Analyse des Flatter-Verhaltens eines Flügels entwickelt.

Flugzeuge sind Leichtbaukonstruktionen, die nicht starr, sondern elastisch sind (warum das so ist, erklärt unten stehendes Video) Künftige Flugzeuge werden noch leichter und flexibler sein. Dadurch spielt das Auftreten von Schwingungen eine zunehmende Rolle. 

Das komplexe Zusammenspiel von elastischen Schwingungen eines Flugzeuges hat Einfluss auf dessen Flugeigenschaften. Das bekannteste aeroelastische Phänomen ist das 'Flattern', bei dem die Schwingungen einer Flugzeugstruktur so mit der umströmenden Luft in Wechselwirkung treten, dass sie sich immer weiter aufschaukeln können. Damit das nicht passiert, müssen Flatter-Analysen durchgeführt werden, um kritische Flugzustände zu vermeiden.

Für den Versuch wurde ein sehr elastisches Flügel-Modell…

…aus Fiberglas gebaut, das sich stark durchbiegen lässt. Auf dieses wurden zahlreiche Drucksensoren und sogenannte Dehnungsmessstreifen angebracht, die Verformungen erfassen. Der Flügel wurde dann bei Geschwindigkeiten von Mach 0,7 und 0,9 (etwa 850 bis 1100 Kilometer pro Stunde) umströmt, wobei der Anstellwinkel verändert wurde. Dabei beobachteten die Forscher die Schwingungen des Modells und analysierten deren Frequenzen und  Dämpfungsmaße. Die dabei anfallenden großen Datenmengen konnten in der Vergangenheit erst mit zeitlicher Verzögerung ausgewertet werden. 

Eine vom DLR entwickelte Programmierung erlaubte nun erstmals, in Echtzeit die Daten auszuwerten. Dadurch ließ sich bereits während des Versuchs genau erkennen, welche Sicherheitsabstände bis zum  Flügelflattern und damit zu einer möglichen Zerstörung des Modells  bestehen. 

»Es handelt sich um eine neue Methode, um Flugzeug-Flattern zu analysieren«, sagt Dr. Yves Govers vom DLR-Institut für Aeroelastik. Damit können auch künftige Flugzeuge effizienter und zeitsparender getestet werden. 

Doch warum sind Flugzeug-Flügel eigentlich elastisch und trotzdem sicher? Das DLR-Video erklärt’s: