Schnelle Detektierung und Identifikation von Linearitätsabweichungen im Rahmen von Schwingungsuntersuchungen an großen Luft- und Raumfahrtstrukturen

Kurzfassung

Die Schwingungseigenschaften von großen Luft- und Raumfahrtstrukturen werden in sogenannten Standschwingungsversuchen an Flugzeugen oder in Qualifikationsversuchen und Modaltests an Raumfahrtstrukturen wie zum Beispiel Satelliten untersucht. Die experimentelle Bestimmung dieser Schwingungseigenschaften wird als experimentelle Modalanalyse bezeichnet, welche im Rahmen der heutigen aeroelastischen Stabilitätsuntersuchungen und Qualifikationsprozessen auf linearen Verfahren beruht. Nichtlinearitäten werden dabei weitestgehend außer Acht gelassen. Heutzutage gewinnt die Berücksichtigung von Linearitätsabweichungen in den Stabilitätszertifizierungsprozessen immer mehr an Bedeutung. Zum einen wird der Versuchsablauf bei der experimentellen Erfassung der nichtlinearen Schwingungsparameter deutlich beschleunigt, wenn die Linearitätsabweichungen mit einbezogen werden. Zum anderen kann das aeroelastische Verhalten hochflexibler Luft- und Raumfahrtstrukturen in vielen Fällen nur unzureichend auf der Grundlage linearer Modelle beschrieben werden. In diesem Vortrag werden zwei erweiterte Testkonzepte vorgeschlagen und diskutiert. Zum einen wird eine erweiterte Teststrategie für Standschwingungsversuche an großen Luft- und Raumfahrtstrukturen vorgestellt. Zum anderen wird ein Testkonzept für den dynamischen Qualifikationsprozess von Raumfahrtstrukturen erläutert. Beide Teststrategien haben das Ziel, eine schnelle Charakterisierung von Linearitätsabweichungen in der modalen Identifikation bzw. Qualifikation zu gewährleisten und basieren auf erweiterten und neu entwickelten Verfahren zur Detektierung und Identifikation von Nichtlinearitäten. Die Effektivität der im Rahmen der erweiterten Teilkonzepte verwendeten Verfahren wird anhand realer Beispiele (Segelflugzeug, Transportflugzeug und Raumfahrtstruktur) verdeutlicht.