Automatische Schwingungsüberwachung von aeroelastischen Systemen

Kurzfassung

Aufgrund des extremen Leichtbaus sind Konstruktionen der Luftfahrttechnik, insbesondere auch Flugzeuge, anfällig für Schwingungen. Diese treten auf, wenn ein Flugzeug einer dynamischen Belastung ausgesetzt wird, beim Einfliegen in eine Böe, bei abrupt eingeleiteten Flugmanövern des Piloten oder für den Fall des Landestoßes beim Aufsetzen der Fahrwerke. Unter besonderen Umständen kann das aeroelastische System instabil werden, was als sogenanntes „Flattern“ bekannt ist. In der Flugerprobung von Flugzeugprototypen oder in aeroelastischen Windanalversuchen ist eine Analyse der strukturdynamischen Eigenschaften erforderlich zur Beurteilung des Stabilitätsverhaltens. Anhand einer permanenten und automatisierten Modalanalyse werden Eigenfrequenzen, Eigenformen und Dämpfungsparameter des Flugzeugs oder Windkanalmodells durch eine „quasi echtzeitfähige“ MATLAB-Software analysiert und bereitgestellt. Die Stabilität des Systems kann dadurch online beurteilt werden. Die MATLAB-Software nutzt Messhardware von DEWEtron oder National Instruments und greift Zeitdaten gemessener Beschleunigungen aus dem Speicher ab. Anschließend werden modale Parametern identifiziert und einer Datenbank zugeführt. Die Implementierung dieser Software bedarf effiziente und schnelle Algorithmen. Weiterhin ist es notwendig die verschiedenen Darstellungen der Daten miteinander zu vernetzen um eine Interaktion des Nutzers zu ermöglichen. Besonderheiten der Implementierung, Ansätze der parallelen Verarbeitung und die generelle Architektur werden präsentiert.