Neue Hochauftriebskonfigurationen

Innovative Hochauftriebs-Konfigurationen (IHK)

Das Verkehrsaufkommen in der Luftfahrt wird sich in den nächsten 20 Jahrenverdoppeln. Zusätzlich gibt es Bestrebungen, die Richtwerte für Lärm- undSchadstoffemissionen drastisch zu senken. Mit diesen Herausforderungen geheneine Verbesserung der Sicherheit und des Passagierkomforts einher.

Höhere Kapazitäten der Flughäfen bei gleichzeitiger Lärmreduzierungkönnen primär durch verbesserte Start- und Landeleistungen derFlugzeuge erreicht werden. Da die Hochauftriebssysteme neben den Triebwerkendie dimensionierende Größe für die Start- und Landeleistung darstellen, werdenleistungsfähigere Vorflügel- und Landeklappensysteme notwendig.

Durch verbesserte Konzepte lässt sich zum einen die Lärmentwicklung an denHochauftriebssystemen selbst, zum anderen durch eine verbesserte Steigleistungbeim Start sowie einer steileren Anflugtrajektorie bei der Landung der Abstanddes Flugzeuges zum Boden vergrößern und somit die Wahrnehmung des Lärmssenken. Innovative Hochauftriebskonfigurationen bieten zuätzlich dieMöglichkeit durch Reduktion von Gewicht und Komplexität die Kosten derHerstellung und der Wartung zu reduzieren. Um die beschriebenen Zieleerreichen zu können, müssen einerseits bestehende Technologien verbessertwerden, andererseits vollkommen neuartige Technologien entwickelt und bewertetwerden.

Elektronische Lastbegrenzung

Die Auslegung der primären Ausrüstungssysteme in heutigenTransportflugzeugen steht in einem originären Zusammenhang mitderen Zuverlässigkeit sowie der im wesentlichen durch das Gewichtund den Wartungsaufwand bestimmten Betriebskosten. Dabei ist diebesondere Schwierigkeit gegeben, die notwendigeSystemverfügbarkeit einzuhalten, ohne dabei das Gewicht durchzusätzliche Komponenten oder Strukturen zu erhöhen. Zum Schutz derSicherheit sind in heutigen Antriebssystemen mit verzweigterWellentransmission und mechanischen Stellgliedern für dieHochauftriebshilfen großer TransportflugzeugeLastbegrenzereinrichtungen vorgesehen, um bei Fehlerfällen wie Klemmen derKlappenführungsmechanismen eine lokale Überlast in Antriebskinematik undStruktur zu vermeiden. Dadurch ist es möglich, die dimensionierenden Lastenund damit die Masse für Mechanik und Klappenstruktur auf einem Niveau zuhalten, das um Größenordnungen unterhalb der Last aus dem maximalenAntriebsmoment der Antriebseinheit liegt. Auf der Basis mechanischerKomponenten stellen diese heutigen Torque Limiter zweifelsohne eineOptimallösung dar, die allerdings aufgrund ihres notwendigen komplexen Aufbauszu Masse und Betriebskosten beitragen und darüber hinaus funktionsbedingt nurbei Fehlerfällen aktiv sind. Um dieses Optimierungspotential auszuschöpfen,werden in Zusammenarbeit mit der im Rahmen des Vorhabens Elektronisch gereglterÜberlastschutz in Hochauftriebssystemen, signal- sowie modellbasierteKonzepte zur Lastbegrenzung im Antriebsstrang von Hochauftriebssystemenuntersucht.

Einzelantriebe für Landklappensysteme

Moderne Transportflugzeuge besitzen Landeklappensysteme, die sich aufgrund derTragflächengeometrie aus mehreren Teilsegmenten, z.B. einer Innen- und einerAußenbordlandklappe zusammensetzen. Eine zentraleAntriebseinheit (PCU) im Rumpf des Flugzeuges treibt über eineWellentransmission die Klappensegmente an. Diese mechnische Kopplunggewährleistet mit einer zusätzlichen Überwachung der Klappenposition, dasskeine Auftriebsasymetrien entstehen. Im Rahmen des Projektes Neue Hochauftriebssysteme undEinzelantriebe für Landeklappen werden Kinematiken untersucht, die dasseperate Verfahren einzelner Klappensegmente ermöglichen. Weiterhin soll eineintelligente Regelung und Fehlererkennung implementiert werden, die zum einenAsymetrien der Klappenstellung verhindert und zum anderen auftretende Fehlererkennt und klassifiziert.

Landeklappeneinzelantriebe ermöglichen eine wesentlich flexiblere Verstellungder Klappensequmente und somit eine optimale Anpassung des Auftriebes an diejeweilige Flugphase. Das Auftreten eines Fehlers, der das Festsetzen desKlappensystems erfordert, führt bei heutigen Landeklappensystemen zu einemtotalen Verlust der Hochauftriebshilfen der Flügelhinterkante. Bei einzelnangetriebenen Klappensegmenten, muss nur das betroffene Segment und dasPendant an der gegenüberliegenden Tragfläche still gelegt werden. Dies führtzu einer höheren Verfügbarkeit des Hochauftriebssystems. In Zusammenarbeit mitder Airbus Deutschland GmbH wird für diese neuartige Technologie ein Gesamtkonzept erarbeitet unddessen Einsatzfähigkeit bewertet.

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  Neumann, U.,Holert, B., Carl, U.: "Signal- und modellbasierte Konzepte zur elektronischen Lastbegrenzung im Antriebsstrang von Hochauftriebssystemen", Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2003, München, 17.-20. November 2003, DGLR-2003-093

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• Einzelantriebe für Landeklappen
• Elektronische Lastbegrenzung