Elastische Flügelkonzepte
Echtzeitsimulation für intelligente Flugzeugflügel
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat einen Prüfstand zur Untersuchung intelligenter Steuerflächen für hochgestreckte Flugzeugflügel entwickelt. Er ermöglicht es, Flugmanöver und Böen in Echtzeit zu simulieren und dabei mehrere Steuerflächen gleichzeitig zu analysieren.
Hochgestreckte Flügel gelten als wichtiger Ansatz für zukünftige, klimaverträglichere Flugzeuge. Aufgrund ihrer Bauweise sind sie deutlich elastischer als herkömmliche Tragflächen und stellen besondere Anforderungen an die Flugsteuerung. Neben klassischen Steuerfunktionen müssen die eingesetzten Systeme Lasten durch Manöver und Böen aktiv ausgleichen.
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Hier setzt das DLR mit dem neuen WISDOM-Prüfstand (Wing Integrated Systems Demonstration On Mechatronic Rig) an. Sieben Meter lang, erlaubt er die gleichzeitige Untersuchung von bis zu drei Steuerflächen. Die Anlage berechnet Luftlasten auf Basis simulierter Flugzustände und bringt diese auf die Flügelstrukturen auf. Sensoren erfassen kontinuierlich die Positionen der Steuerflächen, während ein Flugsteuerungsrechner innerhalb weniger Millisekunden optimierte Stellgrößen berechnet und über Aktuatoren umsetzt. Der modulare Aufbau des Prüfstands erlaubt die Kombination virtueller Simulationen mit physischen Tests. Ziel ist es, Entwicklungszeiten zu verkürzen und die Auslegung sowie Zulassung neuer Flügeltechnologien zu beschleunigen.
Die Entwicklung solcher Systeme erfordert eine hohe Integrationsdichte, insbesondere im äußeren Flügelbereich. Gleichzeitig gelten strenge Sicherheitsanforderungen. Der Prüfstand bildet diese Bedingungen ab und ermöglicht Versuche unter realitätsnahen Szenarien.
Eingebunden in das Virtual Product House
Der Prüfstand ist Teil des Virtual Product House (VPH) im ECOMAT Bremen. Dort arbeiten mehrere DLR-Institute, Industriepartner und Zulassungsbehörden zusammen, um digitale Entwicklungs- und Zertifizierungsprozesse für Flugzeugkomponenten zu beschleunigen. »Mit dem Virtual Product House und unserer neuen Testinfrastruktur für Flugsteuerungssysteme leistet das DLR gemeinsam mit Industrie und Wissenschaft wichtige Beiträge zur Flügelentwicklung am Standort Bremen«, sagt Dr. Markus Fischer, Bereichsvorstand Luftfahrt des DLR. »Dies ist genau im Einklang mit unser DLR-Strategie zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Luftfahrtindustrie und zur schnelleren Entwicklung klimaverträglicher Flugzeuge.«
»Der neue Prüfstand passt perfekt zu den Zielen des Virtual Product House zur schnelleren digitalen Auslegung und Zulassung neuer Flügel«, erklärt Dr. Kristof Risse, DLR-Programmdirektion Luftfahrt und Leiter des Virtual Product House. »Durch die geschickte Kombination virtueller und physischer Tests und den modularen Aufbau des Prüfstands können wir Flugsteuerungssysteme sehr effizient entwickeln und dies im Virtual Product House mit der Expertise mehrerer DLR-Institute und der Industrie verbinden.«
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