Flossenstellsysteme und Leitwerkfunktionen für neue Flugzeukonfigurationen (NeFlos)

New stabilizer actuation systems and tailplane kinematics at low speed

Neue Flossenstellsysteme und Leitwerkfunktionen im Low Speed-Bereich

Das Vorhaben 'Neue Flossenstellsysteme und Leitwerkfunktionen im Low Speed-Bereich' ist Bestandteil des Verbundvorhabens 'HISYS/Innovative Lösungen für Hochauftriebskomponenten und Systeme'. In dem Vorhaben sollen innovative Systemkonzepte von Höhenleitwerk-Stellsystemen und für Funktionen wölbvariabler Leitwerke untersucht werden.

Die im Rahmen des Verbundvorhabens gesetzten Zielsetzungen steilerer Anflüge und Optimierung der Startperformance bei möglichst reduzierten Start/Landegeschwindigkeiten erfordern höher wirksame Leitwerke (HLW) und die Systemfunktionen des Höhenleitwerks, einschließlich THSA insgesamt zu betrachten. Darüber hinaus stellen sich erweiterte Forderungen nach verbesserten operationellen Merkmalen wie Testbarkeit/Wartung sowie Leistungsbedarf.

Für solche technisch-operationell fortschrittlicheren Flossenstellsysteme (THSA-Trimmable Horizontal Stabilizer Actuator) werden Konzepte entwickelt, analysiert und bewertet. Ein Ansatz basiert auf Rotationsantrieben mit redundanten Lastpfaden in mechanisch aufgelöster Bauweise zwischen Struktur und Flosse. Eine solche strukturelle Trennung der heute in Spindelantrieben integrierten Primär- und Sekundärlastpfade und ebenfalls Ersatz des 'No back' sollte zu einer erheblichen Verbesserung der Test- und Wartbarkeit der sicherheitskritischen Integrität des mechanischen Teils des THSA führen. Gleichzeitig ließen sich verschleißkritische und Ermüdungs-hochbelastete 'single point' - Spindel/Mutter-Kraftübertragungs-elemente vermeiden. Untersucht werden sollen als THSA-Antriebe auch schwenkscheibengeregelte Hydraulikmotoren (VDHM-Technologie) und permanenterregte Synchronmaschinen (brushless DC-Motoren), die gegenüber den konventionellen drosselgesteuerten Hydromotoren bis zu 50 Prozent Leistungs-bedarfsreduktion aufweisen können.

Komplementär zu neuen THSA-Konzepten werden in dem Vorhaben erweiterte Höhenleitwerkfunktionen im Low-Speed systemtechnisch analysiert und konfigurativ grob bewertet, die als 'wölbvariables Höhenleitwerk' bezeichnet werden; sie stehen zu Funktionsanforderungen an den THSA und seine Betriebszyklen in einem sehr engen Zusammenhang. Ein im Low Speed-Bereich wölbvariables Leitwerk mit einer 'slat-wirkungsgleichen' Vorderkante und 'hinged flap'-wirkungsgleichem Höhenruder-Control Mode stellt von der Wirksamkeit und von technischen Lösungsüberlegungen her gesehen quasi einen high lift-stabilizer (THS) mit Übertragbarkeit von Hochauftriebssystem-Technologien dar. Die aus den Zielsetzungen heraus entstehenden Forderungen nach hochwirksamen Leitwerken (Trimmomente bei ggf. noch reduzierter Anfluggeschwindigkeit) könnten so konfigurativ wirkungsvoll unterstützt werden durch kleinere Höhenleitwerksflächen (Gewicht, high speed-Widerstand).