Flatteruntersuchung eines ebenen nichtlinearen aeroelastischen Systems im Zeitbereich und Frequenzbereich

Kurzfassung

Das Flatterverhalten aeroelastischer Systeme mit diskreten strukturellen Nichtlinearitäten wird im Zeitbereich berechnet und mit Ergebnissen aus dem Frequenzbereich verglichen. Die Vorgehensweise bei der Simulation basiert auf der Kopplung der diskretisierten Gleichung für Fluid und Struktur. Es wird eine Methode für die Bestimmung der kritischen Geschwindigkeiten vorgestellt und damit die Flatterstabilität eines Flügelprofils mit Ruder für harte und weiche Federcharakteristiken im Steuersystem untersucht. Zum Vergleich werden die aerodynamischen Kräfte einerseits mit Hilfe der klassischen linearen instationären Theorie für dünne Profile in inkompressibler reibungsfreier Strömung und andererseits mit einem CFD-Verfahren zur Lösung der Euler-Gleichungen ermittelt. Das typische Flatterverhalten des Systems wird anhand eines Vergleichs mit einem linearen Referenzmodell diskutiert, das im Frequenzbereich untersucht werden kann. Bei dem untersuchten System wird die Anwendbarkeit der Methode der Harmonischen Balance durch die Simulationsergebnisse bestätigt und ein tieferer Einblick in den Flattermechanismus von Flügelprofilen mit nichtlinearer Ruderanschlußsteifigkeit gewonnen.