Systementwicklung für eine formvariable Struktur an der Flügelhinterkante

Abstract

Durch eine kontinuierliche Adaption des Flügelprofils haben formvariable Steuerflächen am Flügel das Potential, die aerodynamische Leistungsfähigkeit signifikant zu steigern. Neben dem daraus resultierenden geringeren Treibstoffverbrauch kann durch den Wegfall von Spalten am Flügel zudem die Lautstärke des Flugzeugs reduziert werden. Um die Vorteile solcher formvariablen Strukturen zu nutzen, werden verschiedene Technologien erforscht und entwickelt. Sowohl bei der Implementierung in den Flügel als auch bei der Zulassung solcher neuartigen Technologien stellt die Systemarchitektur einen wichtigen Baustein in Hinblick auf Bauraum, Leistungsbedarf, Gewicht und Sicherheitsaspekte dar. Im klassischen Entwurfsprozess wird jedoch die systemseitige Betrachtung erst zu einer späteren Entwicklungsstufe miteinbezogen. Dadurch kann es zur Notwendigkeit von aufwendigen Änderungen oder auch zu einer Verwerfung der Technologie kommen. Im Rahmen des EU-Projektes Clean Sky 2 MANTA wird die Entwicklung einer formvariablen Struktur und der dazugehörigen Systemarchitektur interdisziplinär in einem frühen Entwicklungsstadium durchgeführt. Auf diese Weise sollen frühzeitig technische Probleme erkannt und Sicherheitsaspekte berücksichtigt werden, die für die Zulassung von neuen Technologien im Flugzeug entscheidend sind. Diese Arbeit gibt einen Überblick über die bisherige Entwicklung der Systemarchitektur und der dazugehörigen Testumgebung für das Strukturkonzept Fluid Actuated Morphing Unit Structures (FAMoUS). Bereits im frühen Entwicklungsstadium des Projektes sollen Funktionsversuche durchgeführt werden, in denen nicht nur die formvariable Struktur selbst getestet werden soll, sondern auch das Zusammenspiel zwischen System und Struktur. Innerhalb der Systementwicklung wurden dazu Architekturentwürfe erstellt und bewertet. Ebenso wurde eine Sicherheitsanalyse auf funktionaler Ebene erarbeitet. Anschließend wurde die ausgewählte Architektur in einem höheren Detailgrad in einer Simulationsumgebung modelliert. Unter Zuhilfenahme dieses Modells wurde eine Regelung für den Ausschlagwinkel der formvariablen Hinterkante erstellt und innerhalb der Simulationsumgebung getestet. Zusätzlich zur Simulation sollen noch Funktionsversuche am realen Teststand durchgeführt werden. Hierfür wurden Komponenten ausgewählt und eine Testumgebung entworfen.