Eine erweiterte Geometriekontrolle von Tragflächen kann zu zwei Zwecken genutzt werden, 1. Optimierung des Flügelprofils zwecks Anpassung an verschiedene Flugbedingungen mit daraus resultierender höherer Effizienz und 2. Möglichkeit einer aktiven Lastumverteilung zur Reduzierung der Auslegungslasten. Mechanische Systeme mit beweglichen Bauteilen zur Geometrieanpassung sind schwer und aufgrund von Spiel und Verschleiß wartungsintensiv. Vielversprechend sind sog. struktrintegrierte Systeme, in denen die Geometrieanpassung grundsätzlich unter gezielter Ausnutzung der Strukturflexibilität erfolgt. Für den Strukturrahmen eines formadaptiven Tragflächensystems eignen sich sehr gut Faserverbundwerkstoffe aufgrund anisotroper Eigenschaften, die eine gezielte Einstellung der Bauteilflexibilität ermöglichen. Aktuatorelemente aus Formgedächtnislegierung sind aufgrund der hohen Energiedichte und der guten Skalierbarkeit sehr vielversprechend. Nachteile, die bei sonstigen Anwendungen wegen der geringen Dynamik dieser Werkstoffe auftreten, sind bei Luftfahrtanwendungen durch die niedrigen Außentemperaturen und der hohen Anströmgeschwindigkeiten in wesentlich geringerem Maße zu erwarten. Für Festkörpergeleke und sonstige Elemente, die größeren Verformungen ausgesetzt werden, eignen sich glasfaserverstärkte Kunststoffe aufgrund der hohen zulässigen Dehnung. Bei elektrischer Ansteuerung der Formgedächtniselemente ist die isolierende Wirkung von Glasfaser zusätzlich von Vorteil. Eine Integration der Formgedächtnisdrähte vor der Aushärtung ist schwierig, da die zur Aushärtung notwendigen Temperaturen zu einer Aktivierung der Drähte führen. Die einzelnen Themen des vorliegenden Beitrags sind: 1. die Flügeladaption - Problemdefinition und Randbedingungen, 2. das Potential von Formgedächtnislegierungen, 3. strukturmechanische Fragestellungen - Dimensionierungslastfälle, vereinfachte Entwurfsprozeduren, 4. Probleme bei der praktischen Umsetzung - fertigungstechnische und elektromechanische Probleme, thermische Betrachtungen, Kalibrieren des mechanischen und elektrischen Verhaltens.
Flügeladaption mit Formgedächtnisaktuatoren
2001
13 Seiten, 9 Bilder, 7 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch