Flugmechanische Untersuchung der Anforderung an die Dynamik von Hochauftriebssystemen mit Backup-Rollsteuerungsfunktion

Abstract

Im Rahmen der hier beschriebenen Arbeiten wurde untersucht, welche Ausschlagrate eine äußere Landeklappe habe muss, wenn sie als Backup zur alleinigen Rollsteuerung mit allerdings akzeptierter Degradierung der Flugeigenschaften verwendet werden soll. Für die Simulationen wurde ein nichtlineares 6-Freiheitsgrad-Modell eines A320-ähnlichen Flugzeuges mit einem Hochauftriebssystem mit Dropped-Hinge-Kinematik verwendet. Untersucht wurden die Hochauftriebskonfigurationen „clean“ und „full“ innerhalb der gesamten für die beiden Klappenstellungen relevanten Flugeneloppe. Durch Variation der Klappenausschlagrate konnte jene Ausschlagrate gefunden werden, bei der die Flugeigenschaften auf der Grenze zwischen nicht fliegbar und Level III, bzw. zwischen Level III und Level II liegen. Unter alleiniger Verwendung der äußeren Landeklappe für die Rollsteuerung konnten im untersuchten Ausschlagrateninterval von 1°/s bis 20°/s keine Level-I-Flugeigenschaften erreicht werden. Die Ergebnisse der Simulationen zeigen, dass zur Aufrechterhaltung von Level-III-Flugeigenschaften innerhalb der gesamten Flugenveloppe eine Ausschlagrate von mindestens 5°/s benötigt wird. Level II kann erst mit einer Klappenausschlagrate von wenigstens 12°/s erreicht werden. Aus Sicherheitsaspekten wird empfohlen, von einer Degradierung der Flugeigenschaften im Fehlerfalle auf Level III abzusehen. Dies wird ebenfalls von dem entsprechenden miltärischen Standard empfohlen. Da eine alleinige Rollsteuerung mit den äußeren Landeklappen nur eintritt, wenn zwei Hydraulikkreisläufe ausgefallen sind und es zusätzlich zu Ausfällen der elektrischen Backup-Hydraulik-Aktuatoren der Querruder gekommen ist, kann eine Degradierung der Flugeigenschaften in einem solchen Fall durchaus akzeptiert werden. Jedoch sollte eine Degradierung lediglich von Level I auf Level II stattfinden. Level III wird im Rahmen dieser Arbeit als nicht sicher für den Betrieb von Verkehrsflugzeugen angesehen.