D. Fricke

Im Rahmen des Projekts FFS wird eine Bauweise für flexible Rumpfklappenstrukturen an einem Luftfahrzeugrumpf entwickelt. Das als Nurflügler ausgelegte Flugzeug nimmt die Tragflächenschwingungen über Dehnungen im Rumpf auf. Dabei sollen die Spalte zwischen Rumpfstruktur und den Klappen minimal bleiben. Die Klappenstrukturen müssen sich im geschlossenen Zustand mit dem Rumpf dehnen, aber gleichzeitig beim Öffnen biegesteif bleiben. Im ersten Arbeitsschritt wurden verschiedenste vereinfachte parametrisierte versteifte Geometrien aufgebaut und in einer numerischen Parameterstudie auf ihre Dehnbarkeit in der Ebene bei gleichzeitiger guter Biegesteifigkeit überprüft. Mittels dimensionslosen Lasten und homogenen Materialeigenschaften wurden die Modelle verglichen und in Richtung der o.g. Ziele optimiert. Für die optimierten Varianten wurde überprüft, wo die Schwachpunkte liegen und wie sich diese effizient beseitigen lassen. Eine der dahingehend optimierte Struktur besteht aus einer GFK-Grundplatte, auf die CFK-Stringer mit Hilfe eines Silikonkautschuks aufgeklebt werden. Der Kautschuk entkoppelt die Plattendehnung von den Stringern, überträgt jedoch die Biegelasten und lässt somit eine flexible Versteifung zu. Zudem wurde die Anordnung der Stringer modifiziert, um bei gleichbleibender Steifigkeit auf Kreuzungspunkte verzichten zu können. Zur Qualifizierung wurde ein Probenprogramm entworfen und getestet. Anschließend wurden die Simulationen mit den dabei gewonnenen Erkenntnissen erweitert. Dabei wurde die Fertigung auf Schwachpunkte überprüft und optimiert.

Within the framework of the FFS project, a design for flexible fuselage flap structures is being developed for an aircraft fuselage. The flying wing aircraft absorbs wing vibrations via expansions in the fuselage. The gaps between the fuselage structure and the flaps are to remain minimal. The flap structures must expand with the fuselage when closed, but simultaneously remain rigid when opening. In the first step, various simplified, parameterized, stiffened geometries were built and tested in a numerical parameter study for their in-plane expansion combined with good bending stiffness. Using dimensionless loads and homogeneous material properties, the models were compared and optimized towards the aforementioned objectives. For the optimized variants, weaknesses were identified and ways to efficiently eliminate them were determined. One of the optimized structures consists of a GRP base plate onto which CFRP stringers are bonded using silicone rubber. The rubber decouples the plate expansion from the stringers, but transmits the bending loads, thus allowing for flexible stiffening. Furthermore, the stringer arrangement was modified to eliminate intersections while maintaining the same stiffness. A sample program was designed and tested for qualification purposes. Subsequently, the simulations were expanded to incorporate the insights gained. During this process, the manufacturing process was reviewed for weaknesses and optimized.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2017, München

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2017

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 8 Seiten

urn:nbn:de:101:1-201709294911

FFS, Flexible Versteifung

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29.09.2017