Forschungsbericht 2011



FTEG - Advanced Dynamic Loads Monitoring and Assessment

Institut: M-7
Projektleitung: Frank Thielecke
Mitarbeiter/innen: Jan Haar
Mike Montel
Stefan Pleus
Florian von Appen
Laufzeit: 01.01.2009 — 28.02.2011
Finanzierung:Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Kooperationen:Airbus Deutschland GmbH

Die Entwicklung neuer Verkehrsflugzeuge wird unter anderem von der Forderung nach einer stetigen Effizienzsteigerung im operationellen Einsatz getrieben. In diesem Zusammenhang gewinnt die Beobachtung des Belastungszustands der Flugzeugstruktur während der Flugmission zunehmend an Bedeutung. Die Struktur von Flugzeugen desselben Typs wird aufgrund individueller Flugprofile unterschiedlich stark belastet. Diese flugzeugspezifischen Belastungen resultieren zum Einen aus den mit dem Missionsprofil verbundenen Flugmanövern und zum Anderen aus den während des Fluges auf das Flugzeug einwirkenden Turbulenzen bzw. Böen. Die damit verbundenen Strukturlasten beeinflussen entsprechend die individuelle Lebensdauer des einzelnen Flugzeugs. Der Vielfalt der auftretenden Lastszenarien wird jedoch gegenwärtig mit standardisierten Wartungsverfahren unter der Annahme von „Worst Case“ Szenarien begegnet. Weiterhin besteht nach wie vor die Problematik der so genannten Flight Incidents, die schwere Zwischenfälle im Flugbetrieb, beispielsweise bei Einflug in starke Böenfelder oder Wirbelschleppen, klassifizieren. Die Folge eines solchen Incidents ist eine gründliche und damit zeitraubende Lastensimulation sowie eine Inspektion der Flugzeugstruktur am Boden, die eine Nutzung des Flugzeugs für diesen Zeitraum unmöglich machen und entsprechende Kosten verursachen.

Um diesen Problemen zu begegnen, wird im Bereich Loads & Aeroelastics der Airbus Operations GmbH in Hamburg ein bordseitiges Verfahren, der sogenannte Loads Observer, entwickelt, das in der Lage ist, die relevanten Strukturlasten des Flugzeugs in Echtzeit zu berechnen. Mit einem solchen System kann anhand einer Langzeitüberwachung der individuellen Flugzeugzelle eine spezifische Aussage zur Lebensdauer gemacht werden. Insbesondere im Hinblick auf eine gesteigerte Verfügbarkeit des Flugzeugs bietet sich hier eine vielversprechende Perspektive. Ebenfalls können Lasten- und Schadensabschätzungen im Falle eines Flight Incidents noch während des Fluges durchgeführt werden und zu inspizierende Komponenten direkt identifiziert werden.

Am Institut für Flugzeug-Systemtechnik der TUHH werden im Rahmen dieses Projekts unterstützende Arbeiten zur Validierung der entwickelten Methode insbesondere unter Einwirkung von externen, dynamischen Störungen aufgrund von Turbulenzen untersucht. Darüber hinaus werden mögliche Erweiterungen der bestehenden Methode z.B. im Hinblick auf weitere Flugphasen analysiert. Die damit verbundenen Untersuchungen werden anhand eines für die spezifischen Anforderungen der Lastendiagnose ausgerüsteten Experimentalflugzeugs (UW-9 „Sprint“) durchgeführt.