Entwicklung eines generischen Hubschrauber-Kabinenrahmens mit Verglasung für Vogelschlaguntersuchungen

Abstract

Title: Development of a generic helicopter canopy fram with front glazing for bird strike analysis Summary: Within the internship numerical studies with respect of materials and windshield design of rotorcraft cockpit canopies were performed. The objective of a generic helicopter canopy frame with transparency is to deliver a study modell for impact analyses in early project phases. For this purpose, the design features of current helicopter canopies were studied. These were generalised and implemented into a full-scale model. The demonstrator structure incorporates a single-curved, structurally bonded windshield with a closed-profile canopy frame made of carbon composite (CFRP). This design was transferred into finite elemente models with typical bird strike load cases. Modern modelling approaches like a strain-rate depended material modell for the polycarbonate windshield were incorporated. The structural behaviour was analysed in terms fo damage in the windshield out of transparent thermoplastics, the impulse transfer by the bird modell and indentation or deformation with respect to the pilot head. The explicit FE solver VPS (formelly known as PAM-CRASH) by ESI was applied. \\ Titel: Entwicklung eines generischen Hubschrauber-Kabinenrahmens mit Verglasung für Vogelschlaguntersuchungen Kurzfassung: Innerhalb der Praxisarbeit wurden numerische Studien hinsichtlich des Materials und des Scheibenaufbaus,von Hubschrauberkanzeln durchgeführt. Die Idee eines generischen Rahmens mit Verglasung dient dem Ziel in frühen Projektphasen ein Modell für Impact-Untersuchung bereitzustellen. Hierzu wurden typische Konstruktionsdetails von mehreren aktuellen Hubschraubermodellen untersucht. Davon wurde ein Demonstrator in Vollmaßstab abgeleitet, das eine einfach gekrümmte, ausschließlich geklebte Windschutzscheibe sowie einen Kohlefaserverbundkunststoff (CFK) als geschlossenes Profil enthält. Aufbauend auf der Konstruktion wurden Finite Elemente Modelle für verschiedene Lastfälle wurden aufgebaut. Aktuelle Modellierungstechniken wie z. B. ein dehnraten-abghängiges Materialmodell für Scheiben aus Polycarbonat wurde implementiert. Das Strukturverhalten wurde in Bezug auf Schädigung der Scheibe, Kraftwirkung durch den Vogel-Impuls, Durchbiegung der Scheibe in Bezug auf den Pilotenkopf untersucht. Es wurde der explizite FE Löser VPS (PAM-CRASH) der Firma ESI verwendet.