DIE VORBEREITUNG DER FASERVERBUNDSTRUKTUR EINER FLEXIBLEN UND SPALTFREIEN FLÜGELVORDERKANTE AUF IHREN ERSTEN GROßSKALIGEN BODENVERSUCH

Abstract

Am Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik (FA, Prof. Wiedemann) des DLR wird die Struktur einer flexiblen und spaltfreien Flügelvorderkante entwickelt und in zukünftigen, großskali-gen Struktur-System-Tests untersucht. Hochauftriebssysteme heutiger Bauart für Verkehrsflugzeu-ge sind hoch effiziente Systeme bestehend aus steifen und verfahrbaren Strukturen unterstützt durch komplexe Kinematiken. Technologien für zukünftige Flugzeuggenerationen müssen die Re-duktion von Widerstand, Emissionen und Lärm ermöglichen. In diesem Kontext ermöglicht die Spaltfreiheit einer flexiblen Flügelvorderkante signifikante Lärmreduktionen und stellt zusätzlich eine weitere Schlüsseltechnologie zur Realisierung eines Flügels mit vollständig natürlicher lamina-rer Umströmung dar. Im Jahr 2009 wurden im Projekt SmartLED des 4. Luftfahrtforschungspro-gramms (LuFo IV) der Bundesregierung die Arbeiten auf die Vorbereitung und Realisierung des ersten Bodenversuchs zum Nachweis der Funktion des im Projekt entwickelten Gesamtkonzepts für verschiedene Lastfälle auch unter Flügelbiegung fokussiert. Das Konzept für die Smart Droop Nose entstand in Zusammenarbeit mit Airbus und EADS, wobei das Institut DLR-FA sich mit dem Strukturentwurf, dem Test der Materialsysteme, der Simulation des Gesamtsystems und der Ent-wicklung der Fertigungtechnologien der Faserverbundkomponenten für den geplanten Bodenversuch beschäftigt. Dies bedurfte der konsequenten Anwendung der Prozeßkette des Instituts FA und spannte zur Vorbereitung des Bodenversuchs den Bogen von der Simulation des Gesamtsystem gemäß Versuchs- und Fertigungsrandbedingungen, über die Stützung des Designs und der Auswahl der Werkstoffsysteme durch Tests und Versagensanalysen, die Erstellung von Detailkonstruktionen und bis hin zur Optimierung von Fertigungsprozessen. Die Präsentation dieser Arbeiten bildet den Inhalt dieser Veröffentlichung. Dabei wird zunächst auf das Gesamtkonzept eingegangen und das geplante Verifikationsmodell bzw. dessen Test zur Motivation der Arbeiten beschrieben. Daran schließt sich eine Diskussion der Materialsystem- und Substrukturtests an, gefolgt von der Simulation des Versagensverhaltens und dem Entwurf einer Testeinrichtung zum lokalen Test von Krafteinleitungen in Form von Omega-Stringern. Den Abschluss bildet die Präsentation der Simulation der Smart Droop Nose im Versuchsstand und die Beschreibung des Fertigungskonzepts der flexiblen Faserverbundstruktur.