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Transient dynamic system behavior of pressure actuated cellular structures in a morphing wing

Meyer, Patrick und Lück, Sebastian und Spuhler, Tobias und Bode, Christoph und Hühne, Christian und Friedrichs, Jens und Sinapius, Michael (2021) Transient dynamic system behavior of pressure actuated cellular structures in a morphing wing. Aerospace. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/aerospace8030089. ISSN 2226-4310.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.3390/aerospace8030089

Kurzfassung

High aspect ratio aircraft have a significantly reduced induced drag, but have only limited installation space for control surfaces near the wingtip. This paper describes a multidisciplinary design methodology for a morphing aileron that is based on pressure-actuated cellular structures (PACS). The focus of this work is on the transient dynamic system behavior of the multi-functional aileron. Decisive design aspects are the actuation speed, the resistance against external loads, and constraints preparing for a future wind tunnel test. The structural stiffness under varying aerodynamic loads is examined while using a reduced-order truss model and a high-fidelity finite element analysis. The simulations of the internal flow investigate the transient pressurization process that limits the dynamic actuator response. The authors present a reduced-order model based on the Pseudo Bond Graph methodology enabling time-efficient flow simulation and compare the results to computational fluid dynamic simulations. The findings of this work demonstrate high structural resistance against external forces and the feasibility of high actuation speeds over the entire operating envelope. Future research will incorporate the fluid–structure interaction and the assessment of load alleviation capability.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/141440/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Transient dynamic system behavior of pressure actuated cellular structures in a morphing wing
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Meyer, Patrickpat.meyer (at) tu-braunschweig.dehttps://orcid.org/0000-0001-7308-5138NICHT SPEZIFIZIERT
Lück, Sebastians.lueck (at) ifas.tu-braunschweig.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Spuhler, Tobiast.spuhler (at) ifas.tu-braunschweig.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bode, Christophchr.bode (at) ifas.tu-braunschweig.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hühne, ChristianChristian.Huehne (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2218-1223148086834
Friedrichs, Jensj.friedrichs (at) ifas.tu-braunschweig.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sinapius, Michaelm.sinapius (at) tu-braunschweig.dehttps://orcid.org/0000-0002-1873-9140NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 März 2021
Erschienen in:Aerospace
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.3390/aerospace8030089
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2226-4310
Status:veröffentlicht
Stichwörter:pressure-actuated cellular structure; morphing aileron; shape variability; transient internal flow; computational fluid dynamics; pseudo bond graph methodology; reduced-order model
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
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Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Funktionsleichtbau
Hinterlegt von: Kobus, Christine
Hinterlegt am:17 Mai 2021 05:52
Letzte Änderung:05 Dez 2023 09:33

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