Aeroelastische Voruntersuchung des Nurflügelsegelflugzeuges AK-X

Abstract

Ausgehend von einem Erprobungsmodell des Nurflügelsegelflugzeugs AK-X im Maßstab 1:2, wird ein Strukturentwurf für die manntragende Auslegung erarbeitet und hinsichtlich der Flatterstabilität untersucht werden. Dabei werden die Ergebnisse der Modalanalyse einer Finite-Element Modellierung mit experimentell ermittelten Schwingungsformen verglichen. Vor der Durchführung der eigentlichen Strukturoptimierung wurde untersucht, ob der grundlegende Startentwurf der AK-X aus aeroelastischer Sicht geeignet ist. Dazu wurden Entwurfsparameter wie z.B. die Flügelpfeilung variiert und die Flatterrechnung durchgeführt. Dabei zeigte sich bereits, dass durch die stärkere Pfeilung der Tragflügel die Flatterproblematik im Vergleich zu anderen Nurflügelkonstuktionen entschärft ist. Bei der sich anschließenden Strukturoptimierung der Tragflügel musste vor allem die Biegesteifigkeit durch die Verwendung von hochsteifen Kohlefasern in den Holmgurten gesteigert werden. Aber auch die Torsionssteifigkeit der Flügelschale hat einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Flattergeschwindigkeiten. Im Folgenden wird die aeroelastische Stabilität des optimierten Entwurfs hinsichtlich der kritischen Flattergeschwindigkeiten bei unterschiedlichen Beladungskonfigurationen untersucht.