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Belastbarkeit von Flugzeugen erforscht

Flug in Turbulenzen Belastbarkeit von Flugzeugen erforscht

In Flugversuchen mit dem Forschungsflugzeug HALO sind Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) gezielt in Turbulenzen und Wirbelschleppen geflogen. Ziel war es, festzustellen, mit welchen Instrumenten und Messgeräten das Flugzeug maximal belastet werden kann. 

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Das Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and LOng Range Research Aircraft) im Flugversuch.

Quelle: dlr

Göttingen. Damit das Flugzeug noch sicher fliegen kann, ist den Kapazitäten für Instrumentierung eine Grenze gesetzt: Eine bestimmte Belastung dürfen die Anbauten nicht überschreiten. Herauszufinden, wo diese Grenze genau liegt und welche Rolle Flugmanöver und Böen für diese Belastungen spielen, ist ein Teil des Projekts iLOADS (Integrierte Lastanalyse im DLR).

Über 67 Sensoren an Bord

 Um das Eigenschwingungsverhalten von HALO (High Altitude LOng Range Research Aircraft)am Boden und im Flug festzustellen, installierten die Forscher eine Messanlage mit über 67 Sensoren: "Insgesamt haben wir 51 Beschleunigungs- und 16 Dehnungssensoren an HALO angebracht.

Damit konnten wir einen extrem schnellen Zugriff der Auswerteverfahren auf die Sensordaten realisieren und das Schwingungsverhalten sowie die Lastübertragung der PMS-Carrier in die Flügel in einem einzigen Testdurchlauf bestimmen", beschreibt Versuchsleiter Julian Sinske das Experiment.

HALO

Das Forschungsflugzeug HALO basiert auf dem Ultra-Long Range Business Jet G 550 der Firma Gulfstream Aerospace. Mit einer Reichweite von mehr als 8000 Kilometern sind mit HALO erstmals Messungen auf der Skala von Kontinenten möglich: Alle Regionen von den Polen bis zu den Tropen und den abgelegenen Gebieten des Pazifiks kann das Forschungsflugzeug erreichen. Die maximale Flughöhe von über 15 Kilometern ermöglicht auch Messungen in der unteren Stratosphäre, außerhalb der Tropen. Seit 2012 ist das Flugzeug im Einsatz und wird von verschiedenen Forschungseinrichtungen gemeinschaftlich genutzt. r

Unter Laborbedingungen wurde HALO im Hangar mit verschiedenen Frequenzen zum "Schwingen" angeregt . Aber nicht alle Parameter lassen sich durch Versuche am Boden bestimmen. "Das Schwingungsverhalten von HALO verändert sich im Flug durch die Anströmung der Luft in Abhängigkeit von Flughöhe und Geschwindigkeit", führt Dr. Yves Govers aus, Gruppenleiter am DLR-Institut für Aeroelastik in Göttingen.

"Deshalb führen wir Flugversuche durch, in denen wir HALO gezielt ins Schwingen bringen, zum Beispiel beim Durchflug von Turbulenzen. So können wir unsere Modelle um die fehlenden Parameter ergänzen."

Die Verwirbelungen am Himmel verursachte der Einsatz eines zweiten Forschungsflugzeugs der DLR-Flotte: Mit der Falcon 20E erzeugten die Testpiloten Wirbelschleppen und Turbulenzen, in die HALO gezielt hineingesteuert wurde.

Auswertungen schon während des Fluges

Beim Projekt iLOADS kommt eine neue Entwicklung des Instituts für Aeroelastik zum Einsatz:  Bei der sogenannten Online-Schwingungsüberwachung werden die gesammelten Daten permanent von der Messanlage auf mehrere Rechner im Flugzeug verteilt.

Die Wissenschaftler an Bord können bereits während des Fluges überprüfen, ob bei sich ändernden Flugbedingungen, infolge von Manövern oder Böen, gefährlich große Schwingungen entstehen. Im Projekt iLOADS wurde getestet, wie praktikabel das entwickelte System ist. Erweist es sich als erfolgreich, hat es nach DLR-Angaben das Potential, die Forschung  zu beschleunigen und die Kosten von Flugversuchen drastisch zu senken.

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