Prof. Monner

Das Teilprojekt B3 (Sonderforschungsbereich 880 "Grundlagen des Hochauftriebs künftiger Verkehrsflugzeuge") erfährt eine wesentliche Komplexitätssteigerung gegenüber den Anforderungen aus der 1. Förderperiode (FP) durch vier Punkte. Erstens wird die Betrachtung auf den 3D Fall ausgeweitet, wodurch die reale Bauweise der konturvariablen Senknase - inklusive Pfeilung und Zuspitzung - wesentlich wird. Zweitens ergeben sich so sehr ungewöhnliche Verzerrungs- bzw. Schnittlastverläufe, wenn die hohen aufgeprägten Biegeverformungen für das Absenken von wesentlich höher frequent auftretenden  Beanspruchungen aus der Flügeldurchbiegung überlagert werden, siehe Abb. 1. Drittens werden neue Aspekte mit einfließen, wie der Blitzschutz und die Frage der Enteisung der Vorderkante. Viertens sind die seitens der Aerodynamik gewünschten Verformungen zur Erreichung eines sehr hohen Auftriebskoeffizienten wesentlich größer, als bei der Beantragung der 1. FP angenommen. Es besteht die Forschungshypothese, dass durch einen integralen Ansatz für das Zusammenspiel von Haut, Hautanbindungen und innerem, gelenkfreiem Mechanismus eine solche flexible Senknase realisierbar ist. Zur Erfüllung dieser Forschungshypothese werden Erkenntnisgewinne in verschiedenen Bereichen notwendig. Hierzu gehören im numerischen Bereich die Erweiterung der Optimierungsstrategie für große Verformungen im 3D Fall für die Haut und den inneren Mechanismus. Zusätzlich werden mikro- und mesoskalige Simulationen des Verhaltens von repräsentativen Zellen mit und ohne Schäden bei den o.g. Lastkombinationen nötig. Weitere experimentelle Untersuchungen werden durchgeführt hinsichtlich des Verhaltens der Strukturen und Strukturelemente unter den o.g. Lastkombinationen und der hinzugekommenen Elemente für Blitzschutz und Enteisung. Außerdem werden größere Strukturelemente bis hin zu einem explorativen Demonstrator entwickelt, hergestellt und getestet. Hier werden verschiedene Fragen zu beantworten sein, wie die Anzahl der inneren Mechanismen entlang der Spannweite, die Anzahl und Ausbildung der Hautanbindungen und die Wirkung und Gestaltung des Auslaufs von Faserlagen zur Anpassung des gewünschten Steifigkeitsverlaufs.

Projekt im Forschungsportal ansehen

In diesem Projekt soll nachgewiesen werden, dass aktive Verbindungselemente mit neuartigen IC2-Reglern Systemeigenschaften realisieren können, die bisher als miteinander unvereinbar galten. Insbesondere für den Schutz eines empfindlichen Bauteils vor Schwingungen ist bedeutend, dass eine Struktur nun sehr weich und gleichzeitig sehr steif gelagert wirkt. Daraufhin bilden sich gegenüber verschiedenartigen simultan angreifenden Anregungen Reflexionen aus, infolge derer eine empfindliche Struktur schwingungsberuhigt ist. Zentrale Themen dieses Projekts sind die Beschreibungen von Reflexionen zwischen verschiedenen Systemteilen, die Impedanzeinstellung von Verbindungselementen, die Bestimmung der für eine geeignete Regelung zu erfassenden Größen und die Implementierung dieser Regelungen in analoger, digitaler und adaptiver Ausführung. Zur Induktion gegnerischer Aussagen sollen alle Systemgleichungen in analytischer Form angegeben werden. So soll deutlich werden, dass die neu eingeführten Regler unabhängig von den wirkenden Anregungen und dem Umfeld, in dem die Verbindungselemente eingesetzt werden, gültig sind. Diese Regler können entweder mit wenigen Bauteilen aufgebaut oder mit Filtern geringer Ordnung auf einfachen Mikrocontroller implementiert sein.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Automatisierung stellt in der heutigen Zeit einen wesentlichen Faktor für Wirtschaftlichkeit und Wirtschaftswachstum dar. Der Begriff Automation wird häufig assoziiert mit Produktivität, Effizienz, Robotern, Kognition, Qualifikation und Wissenschaft. Begrenzt ist die Automatisierungstechnik in Fragen der Kreativität und der Flexibilität zur Problemlösung sowie der Wirtschaftlichkeit bei geringer Losgröße. Im Bereich der Luftfahrt ist der steigende Automatisierungsgrad eng gekoppelt mit dem Bedürfnis nach weltweiter Mobilität. Experten schätzen, dass sich die Zahl der eingesetzten Flugzeuge in den kommenden 20 Jahren auf bis zu 36 000 verdoppeln wird. Gleichzeitig wird erwartet, dass etwa die Hälfte der aktuellen Passagiermaschinen bis dahin ersetzt werden muss. Neben einer energie-, ressourcen- und kosteneffizienten Produktion muss die neue Generation an Flugzeugen geringe Emissionswerte aufweisen. Innovative Leichtbaukonzepte sind dabei eine wesentliche Grundlage. Die voranschreitende Automatisierung bei der Herstellung von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) entwickelte sich dadurch in den letzten Jahrzehnten zu einem sehr nachgefragten Thema in der Luftfahrt. Die steigende Verwendung von CFK-Bauteilen im Flugzeugbau wird als Schlüsseltechnologie zur Erfüllung zukünftiger Auflagen gesehen. Heutzutage ist der Automatisierungsgrad in dieser Technologie noch relativ gering. Besonders Fertigungsschritte, die eine hohe Genauigkeit erfordern, müssen in der Regel manuell durchgeführt und überprüft werden. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der Produktionsrate. Da jedoch die prognostizierte Nachfrage nach zukünftigen Flugzeugen die heutigen Fertigungskapazitäten um ein Vielfaches überschreitet, wird die zunächst sehr kostenintensive Entwicklung zur Automatisierung komplexer Abläufe wirtschaftlich sehr interessant. Das große Entwicklungsziel ist es, den Kompromiss zwischen Fertigungsgeschwindigkeit und erreichbarer Genauigkeit auf ein neues Niveau zu heben. Das bedeutet, dass eine Steigerung der Fertigungsgeschwindigkeit nicht die Bauteilqualität beeinflussen darf. Im Gegensatz dazu muss die Genauigkeit im Prozess sichergestellt sein. Mit dem Ziel, beide Kennwerte zu maximieren, rückt das Schwingungsverhalten der Produktionsanlage in den Fokus. Die gezielte Beeinflussung des Verhaltens gilt als eine der erfolgversprechendsten Maßnahmen.

Projekt im Forschungsportal ansehen