Flugsicherheitsseminar 2001

1. Flugsicherheitsseminar 2001 Aeroelastic/Flattern

2. Flugsicherheitsseminar 2001 Aeroelastic • History • Prinzip • Aeroelastic Phenomens • Ergebnis • Flight Tests • Zusammenfassung

3. Flugsicherheitsseminar 2001 History • Bis heute sind Aeroelastische Effekte Ursache vieler Unfälle • DHC-9 1914, Lokheed Electra 14, T-33, KC-135, B707-320 lost half fin, Lockheed Electra, DG600, LAK-17, F8L, LO100.... • Es gibt eine lange Liste aller Flatterunfalle die bis heute geführt wird. • Auch Österr.Produkte hatten Vorfälle • HK36, wing tip flow seperation due to deformation • DV20 rudder vibrations • HK36 air brake vibrations

4. Flugsicherheitsseminar 2001 Prinzip • Folgende Kräfte wirken an Bauteilen • Luftkräfte (Aerodynamical Forces) • Massenkräfte (Inertial Forces) • Federkräfte (Elastic Forces)

5. Flugsicherheitsseminar 2001 Aeroelastic Phenomens • Statisch: • Divergence - Ruderwirksamkeit • Control Surface Reversal - Ruderwirkungsumkehr • Lift Effectiveness - Auftriebsverlust • Dynamisch: • Flutter • Buffeting

6. Flugsicherheitsseminar 2001 Divergence • Plastische Deformation durch Aerodynamische Kräfte • Beispiel: WA18 Flaperon Verwindung

7. Flugsicherheitsseminar 2001 Control Surface Reversal • Ruderumkehr durch elastische Verformung, zu geringe Steifigkeit

8. Flugsicherheitsseminar 2001 Lift Effectiveness • Änderung der Auftriebsverteilung durch Elastische Verformung • Beispiel: Torsion des Flügels

9. Flugsicherheitsseminar 2001 Flutter • Oscillierende nieder bis hochfrequente, stabile bis instabile Eigenerregte Schwingung. • Verschiedene Flattermodes - Kombinationen von Einzelschwingungen • Einzelschwingungen (Natural Frequency) mit unterschiedlichen Frequenzen • Zusammenwirken von Einzelschwingung-Massenkraft-Luftkraft ist Flattern • Höchstgeschwindigkeit nicht immer Kritisch • Beispiel SB-8 Video

10. Flugsicherheitsseminar 2001 Flattermodes • Symmetrische Flattermodes • Flügelbiegung/Torsion mit Rumpfbiegung/Höhenleitwerkbiegung • Assymetrische Flattermodes • Flügelrumpfbiegung mit Seitenruderrotation • Flügelbiegung mit Querruderbewegung

11. Flugsicherheitsseminar 2001 Flutter - Höhe • Flattern-Modes abhängig von Dichte und Geschwindigkeit

12. Flugsicherheitsseminar 2001 Flutter - Höhe • Flattern-Modes abhängig von Dichte und Geschwindigkeit

13. Flugsicherheitsseminar 2001 Flutter - Video • SB 8 im Versuch

14. Flugsicherheitsseminar 2001 Buffeting • Hochfrequente Instabilität durch Strömungsablösung in der Grenzschicht bedingt durch Schockwellen nahe der Schallgeschwindigkeit

15. Flugsicherheitsseminar 2001 Ergebnis/Konstruktion • Flugzeuge leicht und steif gebaut • Ground Vibration Test erforderlich um “natural frequencies” zu ermitteln • Dynamic Aeroelastic Computer Model • Up to date Software • Flight Tests • FAA AC Material available

16. Flugsicherheitsseminar 2001 Ergebnis/Piloten Betreiber • Grenzwerte nicht überschreiten • Handbücher beachten • keine Änderungen am Flugzeug • Fahrtmesser beachten • genaue Wartung insbesonders bei Kunststoff

17. Flugsicherheitsseminar 2001 Flight Tests • Nur nach positiver Bodenanalyse • Datenerfassungseinrichtung erforderlich • Aktivierung extern erforderlich • Step by Step approach • Critical flight tests, structural failure will occure in less than 1 second !!!

18. Flugsicherheitsseminar 2001 Conclusions • Festigkeit ist im Leichtbau mit modernen Materialien ein geringeres Problem als die Steifigkeit • Komplexe Analysen erforderlich • Hohes Flight Test Risiko