Schwingverhalten des Fliegers geprüft

Göttinger Forscher testeten Solarflieger "Solar Impulse"

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Spezialist für Aeroelastik: Versuchsleiter Yves Govers zeigt an einer Demonstrationsanlage des DLR in Göttingen, wie Schwingungen überwacht und analysiert werden.

Göttingen. Allein mit der Kraft der Sonne einmal um die Erde fliegen - das haben sich die Schweizer Bertrand Piccard und André Borschberg mit ihrem spektakulären Projekt „Solar Impulse“ zum Ziel gesetzt.

Vor ihrer Weltumrundung ohne Treibstoff und Schadstoffemissionen hatten sich die Piloten Unterstützung von Forschern aus Göttingen geholt: Experten des Instituts für Aeroelastik am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben in einem zweiwöchigen Versuch das Schwingungsverhalten des außergewöhnlichen Flugzeugs getestet.

„Das Schwingungsverhalten ist ein wesentlicher Faktor für die Stabilität eines Flugzeugs“, erläutert Versuchsleiter Yves Govers. Wichtig ist hierbei vor allem, dass das Flugzeug flattersicher ist. Ähnlich wie eine Fahne können auch Flugzeugflügel flattern. Dieser Effekt ist extrem gefährlich, weil die selbsterregten Schwingungen schlimmstenfalls zum Bruch des Tragflügels und damit zum Absturz führen können. Mit den Standschwingungstests können die Forscher überprüfen, ob ein Flugzeug so konstruiert ist, dass kein Flattern auftreten kann.

Das Solarflugzeug stellte eine besondere Herausforderung für die Göttinger Experten dar. Das mit 17.000 Solarzellen bestückte Flugzeug Solar Impulse 2 hat eine Flügelspannweite von 72 Metern, mehr als eine Boeing 747. Gleichzeitig ist das Flugzeug extrem leicht, mit 2300 Kilogramm wiegt es kaum mehr als ein schwerer Mittelklassewagen. „Diese extreme Leichtbauweise führt zu sehr langsamen Schwingungen“, erläutert Govers. „Die Schwingungsfrequenzen sind deutlich niedriger als bei herkömmlichen Flugzeugen. Sie liegen an der Grenze dessen, was man überhaupt messen kann.“ Nicht zuletzt deshalb hatte das Göttinger Institut den Testauftrag bekommen: Es verfügt als einziges Institut in Europa über extrem sensitive Messmethoden, mit denen sich auch solche außergewöhnlichen Konstellationen untersuchen lassen.

Um den Standschwingungsversuch vornehmen zu können, reiste das sechsköpfige DLR-Team in den Schweizer Ort Payerne und baute dort seine mobile Testanlage im Heimathangar von Solarimpulse 2 auf. Die Göttinger Forscher brachten 200 Sensoren an dem Flugzeug an, außerdem installierten sie mehrere elektrodynamische Erreger. Diese so genannten Shaker erzeugen ähnlich wie bei einem Lautsprecher über eine Magnetspule Schwingungen, die dann die Flugzeugstruktur ins Vibrieren bringen. Eine Messanlage erfasste simultan alle von den Sensoren gemessenen Daten. Govers: „Wir haben die Daten direkt vor Ort parallel zu den laufenden Messung analysiert.“

Hintergrund

Spezialgebiet Aeroelastik 

Die Aeroelastik beschäftigt sich mit den Wechselwirkungen zwischen elastischen Strukturen - den Flügeln - und der Umströmung, also der Luft. Das Göttinger Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist vor allem auf dem Gebiet der so genannten Standschwingungsversuche führend. Diese Versuche sind ein wichtiger Bestandteil des Testprogramms von Flugzeugprototypen. Die Göttinger Experten haben bereits Prototypen großer Verkehrsmaschinen wie den Airbus A 380 oder A 350 auf ihr Schwingungsverhalten hin vermessen. (pid)

Von Heidi Niemann

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