Entwicklung und Auslegung eines Fahrwerks für einen skalierten Flugversuchsträger

Abstract

Im Rahmen des DLR-Projekts morphAir zur Entwicklung und Validierung einer adaptiven Tragflächenstruktur wurde ein skalierter, unbemannter Flugversuchsträger mit einer Spannweite von 2,995 m und einem erhöhten maximalen Abfluggewicht von 70 kg entwickelt. Ziel war es, einen Vergleich zwischen einem konventionellen und einem formveränderlichen Flügel zu ermöglichen. Gegenstand dieser Bachelorarbeit war die Entwicklung, Auslegung und Konstruktion eines geeigneten Hauptfahrwerks für diesen Versuchsträger. Ausgangspunkt bildete die Ungeeignetheit des bisherigen Modellflugfahrwerks, das den neuen Anforderungen aufgrund des begrenzten Bauraums und der erhöhten Auflastung nicht mehr gerecht wurde. Die methodische Vorgehensweise orientierte sich an der VDI-Richtlinie 2221. Zunächst wurden die Anforderungen an das Fahrwerk auf Basis von DLR-Vorgaben und der Bauvorschrift CS-VLA definiert. Anschließend erfolgte eine Auswertung von Flugmessdaten zur Ermittlung realistischer Belastungen. Darauf aufbauend wurde eine systematische Funktionsanalyse durchgeführt und vier Konzeptvarianten mit Hilfe eines morphologischen Kastens entwickelt. Diese Varianten wurden anhand zuvor definierter Bewertungskriterien miteinander verglichen. Die bestbewertete Lösung wurde anschließend detailliert konstruiert und mithilfe konventioneller Berechnungen ausgelegt, sodass eine belastungsgerechte Gestaltung aller Bauteile sichergestellt werden konnte. Die ausgewählte Lösung sieht einen hydraulischen Dämpfer als tragendes Element vor, kombiniert mit einem luftgefüllten Reifen und einer im Rad integrierten Bremse. Durch die einfache und modulare Bauweise wird sowohl eine gute Wartbarkeit als auch eine effektive Energieabsorption bei harten Landungen erreicht. Insgesamt ermöglicht die entwickelte Konstruktion einen sicheren Flugbetrieb, der die im Flugversuch realistisch auftretenden Belastungsszenarien berücksichtigt.