Lehrinhalte
In der Vorlesung werden die gegenseitigen Wechselwirkungen der elastischen Flugzeugstruktur und der aerodynamischen Kräfte beschrieben und untersucht. Aeroelastische Phänomene können zu einer Beeinträchtigung der Steuerbarkeit des Flugzeugs, zu hohen Belastungen oder sogar dem Bruch des Flügels führen. Man unterscheidet statische und dynamische aeroelastische Phänomene, so z. B. statische Divergenz (Ausknicken eines Flügels bei zu hoher Geschwindigkeit) und Ruderumkehr, d.h. die Verringerung (oder gar Umkehr) der Ruderwirksamkeit bei hohen Anströmgeschwindigkeiten, sowie dynamisches Flattern, d. h. selbstverstärkende Schwingungen von Flügel und Rudern, die Auswirkungen bis hin zum Bruch des Flügels haben können. Besonders wird auf folgende Punkte eingegangen: Aeroelastisches Dreieck, Torsionsdivergenz, Querruderwirksamkeit, Strömungs-Struktur-Kopplung. Im praktischen Teil wird eine Einführung in aeroelastische Schwingversuche gegeben. Danach werden Grundlagen der Schwingungslehre wiederholt bzw. vertieft. Das Konzept der modalen Entkopplung wird eingeführt und die Grundlagen der Modalanalyse vermittelt. Da die Modalanalyse von Strukturen im Vorfeld von Versuchen meist mit der Finiten-Element-Methoden durchgeführt wird, wird die Grundidee dieses numerischen Verfahrens erläutert und an Beispielen aus der Aeroelastik verdeutlicht. Zudem wird eine Einführung in die Messtechnik im Allgemeinen und in der Aeroelastik im Speziellen gegeben. Die Modellierung der instationären Aerodynamik wird erläutert und die Grundlagen der Flatterrechnung eingeführt (Stabilitätsanalyse). Im praktischen Teil des Moduls sollen die Studierenden die modalen Parameter und Eigenformen der Garteuer Struktur ermitteln. Die Modalanalyse soll mit einer kommerziellen FEM-Software und mithilfe eines Standschwingversuchs von den Studierenden durchgeführt werden. Der praktische Teil schließt mit einer numerischen Flatteranalyse ab, deren Ergebnisse im Windkanal experimentell verifiziert werden.
