Eine Möglichkeit zur Energieeinsparung bei Luftfahrzeugen besteht in der Erhöhung der aerodynamischen Effizienz z.B. durch eine aktive Anpassung der Profilgeometrie an den aktuellen Anströmzustand mittels formadaptiver Strukturen. Die vorliegende Arbeit stellt eine Methodik zur systematischen Gestaltung eines Antriebssystems für formadaptive Strukturen vor, welche am Beispiel einer formadaptiven Spoilerklappe für Verkehrsflugzeuge durchgeführt wurde. Nach einer Betrachtung der einzelnen Teilsysteme wurde ein Gesamtaktorsystem entwickelt, bei dem die Funktionsstruktur über eine kinematische Struktur von der tragenden Struktur getrennt ist. Die kinematische Struktur besteht aus mechanisch parallelen, flächig angeordneten Einzelaktorsystemen, welche die Funktionsstruktur so verformen, dass diese mit der Anströmung in gewünschter Weise interagiert. Es werden Gestaltungsrichtlinien für die Teilkomponenten Substruktur, Aktorik, Sensorik und Regelung vorgestellt, um das optimale Zusammenspiel der eng verzahnten Funktionen zu gewährleisten. Da beispielsweise die Geometrieregelung im globalen Koordinatensystem erfolgen muss, wird eine Transformation zur Berechnung des 'Konturbeulenmaximus' entwickelt. Es wird gezeigt, dass sich schon durch geringfügige Änderungen an der Basisstruktur die Strukturschwächung durch die Einzelaktorsysteme kompensieren lässt. Auf dieser Grundlage wurden für das Gesamtaktorsystem verschiedene Methoden zur Gesamtaktorsystemregelung untersucht. Es stellte sich heraus, dass bei einer Lageregelung von strukturintegrierten Aktoren eine unterlagerte Kraftregelung erforderlich ist, da es sich hierbei um ein statisch überbestimmtes System handelt. Es wurde ein Regelungskonzept entworfen, welches aus einem überlagerten Sensorregelkreis und unterlagerten Einzelaktorsystemregelkreisen besteht. Der Sensorregelkreis verteilt die Aktorkräfte möglichst gleichmäßig auf die Einzelaktorregelkreise, so dass eine bleibende Aktorschädigung durch eine lokale Überlastung der Aktoren wirksam verhindert werden kann. Mit der Darstellung verschiedener Versuchsträger wurden die verschiedenen Teilaspekte experimentell verifiziert. Die konstruktive Umsetzbarkeit, Herstellbarkeit und praktische Funktionstüchtigkeit wurde damit nachgewiesen.


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    Titel :

    Gestaltung von Antriebssystemen für formadaptive Strukturen


    Beteiligte:
    Wadehn, Wolf (Autor:in)

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2005


    Format / Umfang :

    148 Seiten, Bilder, Tabellen, 96 Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch