Numerische und experimentelle Analyse des Windkanalmodells eines aeroelastischen Leichtbauflügels

Abstract

Im DLR Institut für Aeroelastik wurde ein Modellflügel mit 70 cm Halbspannweite auf der Basis des Entwurfs eines Muskelkraftflugzeugs gebaut und strukturdynamischen sowie statischen und dynamischen aeroelastischen Analysen unterzogen. Zur Identifikation der Eigenfrequenzen und -formen des Flügels wurden in vorausgehenden Schwingungstests Hammerschlagversuche mit anschließender Frequenzanalyse sowie Phasenresonanzverfahren eingesetzt. Die Ergebnisse der anschließenden statischen Windkanalversuche zeigen eine starke Abhängigkeit der aerodynamischen Eigenschaften von der Reynoldszahl. Bei steigender Windgeschwindigkeit nähert sich das Verhalten dem linearen Zusammenhang von Auftrieb und Anstellwinkel. Bei allen Geschwindigkeiten kommt es zu starken Ablösungen bei größeren negativen wie positiven Anstellwinkeln, welche im Flatterexperiment erreicht wurden. Für die Flatterversuche wurde die Schwerpunktlage des Flügels mit einer Zusatzmasse stark verändert. Die Flattergrenze konnte mit linearen Ansätzen mit guter Genauigkeit vorausbestimmt werden. Am Flatterpunkt ging die Bewegung in eine Grenzzyklusschwingung (LCO) über; die Ursache der Amplitudenbegrenzung ist vermutlich aerodynamischer Art.