Neue Flugzeugkonstruktionen müssen auf mögliche aeroelastische Instabilitäten überprüft werden, insbesondere auf Flattern. Für alle im Betrieb auftretenden Konfigurationen des Flugzeugs, insbesondere der unterschiedlichen Beladungszustände, muss die Flatterstabilität nachgewiesen werden. Aufgrund der Vielzahl von Konfigurationen sind entsprechende Untersuchungen überwiegend im Frequenzbereich durchzuführen.
Angewandte Methoden
Für aeroelastische Fragestellungen im Frequenzbereich wird als sog. Flatterlöser die kommerzielle Software ZAERO eingesetzt. Dieses Produkt besitzt zum einen die grundsätzliche Möglichkeit, für Standardaufgaben routinemäßig Flatterrechnungen durchzuführen. Zum anderen erlaubt es die Erweiterung der Funktionalität durch vom Nutzer geschriebene Zusatzmodule. Nur so sind mit diesem Produkt auch Forschungsaufgaben realisierbar.
Triebwerkseinflüsse
Im Projekt iGREEN wurden erste Erweiterungen in der aeroelastischen Modellbildung der Triebwerke mit dem Ziel einer Verbesserung der Vorhersage des Flatterns vorgenommen. Die erweiterte Modellbildung umfasst sowohl die Aerodynamik als auch die Triebwerksstruktur selbst. Neben der Anbindung der Pylone an die übrige Rumpfstruktur spielt die Modellierung der Masseneffekte der rotierenden Triebwerkskomponenten (Gyroskopie und Kreiseleffekte) eine große Rolle. Auf der Seite der Aerodynamik des umströmten Triebwerks wurde das zeitliche Verhalten des Triebwerksstrahles und dessen resultierende Wirkung auf die Gondelschwingungen in einem zeitlich versetzten Kraftvektor erfasst. Es zeigte sich in ersten Untersuchungen, dass diese Triebwerksphänomene im Verhältnis zu den dynamischen Primäreigenschaften des für die Untersuchungen genutzten elastischen Flugzeuges nur geringe Effekte besitzen. Dennoch konnte gezeigt werden, dass die Triebwerksphänomene bei Vorhandensein bestimmter Parameterkonstellationen das Schwingungsverhalten in Frequenz und Eigenformen erheblich beeinflussen.
Zur Demonstration des Verfahrens wurde ein Modell des ATTAS aufgebaut, und es wurden sowohl die Gyroskopie (Kreiselwirkung) als auch der Schubvektor eingebaut. Durch die Schiefsymmetrie der eingebauten Effekte verliert die Flugzeugstruktur ihre Symmetrieeigenschaften. Es entstehen asymmetrische Schwingungsformen.