FFS - ELASTISCHE VERSTEIFUNGEN AM BEISPIEL EINER RUMPFKLAPPE

Abstract

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.