Numerische Simulation des Flatterverhaltens eines nichtlinearen 2D-Flügel-Ruder-Systems in subsonischer Strömung

Abstract

Die begrenzte Anwendbarkeit klassischer Analyseverfahren zur Vorhersage der Flatterstabilität nichtlinearer aeroelastischer Systeme behindert den Entwicklungs- und Entwurfsprozeß moderner Flugzeuge. In der vorliegenden Arbeit wird ein Zeitschrittverfahren vorgestellt, welches basierend auf einer Verknüpfung der auf unterschiedlichen Modellvorstellungen und Diskretisierungen beruhenden Grundgleichungen für das Fluid und die Struktur (Gebietszerlegungsverfahren) die numerische Simulation des Flatterverhaltens eines 2D-Flügel-Ruder-Systems mit konzentrierten strukturellen Nichtlinearitäten gestattet. Numerische Experimente unter Verwendung der klassischen linearen subsonischen Tragflügeltheorie und eines instationären CFD-Euler-Verfahrens demonstrieren die Gangbarkeit der Methode und vermitteln tiefere Einsichten ín die Mechanismen des 2D-Flügel-Ruder-Flatterproblems bei besonderer Berücksichtigung nichtlinearer Ruderanschlußsteifigkeiten.