Entwicklung und Analyse eines formadaptiven aeroelastoflexiblen Nurflüglers

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Revolutionäre Konzepte für unbemannte Fluggeräte erfordern die Beherrschung stark gekoppelter Phänomene. Missionsszenarien, die sowohl Anteile effizienten Langsamflugs als auch hoher Manövrierfähigkeit aufweisen, können nur von Fluggeräten, die ihre aerodynamischen Eigenschaften an die jeweiligen Einsatzbedingungen anpassen, optimal erfüllt werden. Ziel dieses Projektes ist es daher, inspiriert durch ein verbessertes Verständnis von Konzepten für adaptive autonome Fluggeräte, neue technisch realisierbare Lösungsvorschläge für derartige vielseitig einsetzbare Fluggeräte zu erarbeiten. Zunächst sollen die aerodynamischen Eigenschaften einer adaptiven Nurflügelkonfiguration mit einem verstellbaren aeroelastoflexiblen Flügel untersucht werden. Der Flügel besteht aus einer Holmstruktur mit Gelenken zur Variation von Streckung, Pfeilung und lokaler Anstellung und einer flexiblen Bespannung, welche die tragende Fläche darstellt. Die Verformung des Flügels unter Strömungslasten führt infolge eines anisotropen strukturellen Aufbaus zur passiven Strömungsbeeinflussung. Eine aktive Strömungsbeeinflussung kann unter Einbeziehung einer sensorgesteuerten Versteifung der flexiblen Flügelbespannung erfolgen. In einer ersten Förderperiode soll ein grundsätzliches Verständnis dieser Mechanismen und der erreichbaren Flug- und Manöverleistungen anhand detaillierter Windkanalexperimente und begleitender Simulationen gewonnen werden. Die hier auftretenden komplexen Interaktionsszenarien stellen eine Reihe neuer Herausforderungen an existierende Analyse- und Entwurfswerkzeuge dar und viele gebräuchliche Methoden der aeroelastischen Analyse sind hier nicht anwendbar. Deshalb wird dieses enge Zusammenwirken aus Experiment und Simulation auch zur Entwicklung neuer interdisziplinärer Simulationsansätze genutzt. Mit Hilfe dieser Modelle sollen in der folgenden Projektphase gezielt Konzepte für formadaptive, aeroelastoflexible Nurflügler entwickelt werden. Das Grundkonzept der massiven Formadaption als auch der Einsatz einer flexiblen tragenden Fläche und deren technische Umsetzung vereinen im Sinne der Luftfahrzeugaerodynamik grundlegend neuartige Ansätze.