Simulation dynamischer Lasten an einem Segelflugzeug und Vergleich mit Flugtestdaten

Kurzfassung

In diesem Vortrag präsentieren die Autoren einen Vergleich von simulierten mit gemessenen Lasten während dynamischer Flugmanöver an einem Segelflugzeug. Das DLR hat zahlreiche Aktivitäten im Bereich Flugzeugvorentwurf und Technologiebewertung und betreibt eine Flotte von Forschungsflugzeugen, für die Zulassungsaufgaben sowohl für die „Forschung am Flugzeug“ als auch für die „Forschung mit dem Flugzeug“ notwendig sind. Dadurch besteht im DLR ein Bedarf an fundierten Kenntnissen über Lastanalysen und einen etablierten Lastenprozess. Dieser soll im Rahmen des iLOADS- Projekts am Beispiel eines Discus 2c Segelflugzeugs erprobt werden. Das Struktur- und das Massenmodell des Segelflugzeugs wurde mit einem Vorentwurfswerkzeug abgeschätzt, welches am DLR Institut für Aeroelastik entwickelt wird. Die Simulation der dynamischen Manöverlasten wird ebenfalls mit einer eigenen Software durchgeführt. Der sogenannte Loads Kernel wurde für quasi-stationäre Manöverlastfälle entwickelt und für dynamische Anwendung in den Bereich der Zeitsimulation erweitert. Die Simulationen beginnen mit dem Segelflugzeug in einem initialen, horizontalen Flugzustand. In der Zeitsimulation werden insbesondere die vom Piloten durchgeführten Steuereingaben, die Strukturdynamik des Flugzeuges und instationäre Luftkräfte berücksichtigt. Zwei vertikale Manöver mit starken Höhenruderausschlägen und zwei Rollmanöver mit starken Querruderausschlägen werden untersucht. Sogenannte Interessant Quantities wie z.B. Schnittlasten an verschiedenen Stationen, Beschleunigungen der elastischen Struktur sowie die Starrkörperbewegung des Segelflugzeugs werden mit Messdaten verglichen. Die Messdaten stammen aus Aufzeichnungen im Rahmen einer Flugtestkampagne mit dem Discus 2c Segelflugzeug, welche vom DLR Institut für Flugsystemtechnik durchgeführt wurden. Simulation und Messdaten zeigen eine sehr gute Übereinstimmung.