Test von Flattern

Was ist Flattern?

Ein Test von Flattern (engl. „flutter testing“) ist ein wichtiger Belastungstest während der Erprobungsphase eines jeden neuen Flugzeugs, der zunächst als Schwingungsversuch am Boden (GVT, englisch ground vibration test) und zur abschließenden Validierung im Flug (FVT, englisch flight vibration test) durchgeführt wird. Der Flattertest erbringt den Nachweis über Strukturfestigkeit und Stabilität gegenüber Flattern des Fluggeräts und ist eine wichtige Voraussetzung für seine zertifizierte Flugtauglichkeit und Zulassung.

Welche Rolle spielt das Flattern beim Nachweis der Sicherheit eines Fluggerätes?

Ziel des Tests von Flattern ist es, das Strukturverhalten eines Flugzeugs unter aerodynamischen Lasten zu ermitteln bzw. entsprechend der vorausgegangen Berechnung zum Flattern zu validieren. Das Flattern ist eine selbst erregte Schwingung der umströmten Flügel eines Flugzeugs. Es wird durch die Wechselwirkung von aerodynamischen und elastischen Kräften sowie Trägheitskräften verursacht. Durch das Flattern kann es zu Beschädigungen der Struktur kommen, was sogar zum Absturz führen kann. Da das Flattern immer ab einer bestimmten Geschwindigkeit auftritt, dient diese Grenzgeschwindigkeit dazu, den sicheren Betriebsbereich zu bestimmen.

Welche Maßnahmen erfordert Flattern?

Die kritischen Geschwindigkeiten, bei denen ein Fluggerät zum Flattern neigt, müssen vor dem Erstflug ermittelt werden. Es erfolgen nacheinander die:

  • Berechnung von Flattern auf Basis speziell entwickelter Computermodelle für Flugzeugstruktur- und aerodynamik
  • Überprüfung der Modelle im Standschwingversuch (GVT, englisch ground vibration test) 
  • Überprüfung der Modelle zum Flattern im Flug (FVT, englisch flight vibration test)

Wozu dienen die im Standschwingversuch ermittelten Daten?

Die im Standschwingversuch ermittelten Daten bilden die Basis für die:

  • Flatteranalyse
  • Überprüfung/Verbesserung des mathematischen Computermodells für die Aerodynamik 
  • Verlässliche Voraussage des Strukturverhaltens im Flug

Wie werden im Flattertest die Daten zur Ermittlung der aeroelastischen Stabilität gewonnen?

Für den Versuch wird das Flugzeug mit hunderten von Beschleunigungssensoren bestückt. Die Wechselkräfte werden mit zahlreichen elektrodynamischen Shakern (Aktuatoren) eingeleitet, um das Flugzeug in Schwingung zu versetzen. Die Beschleunigungssensoren messen das dynamische Verhalten der Struktur. Um verschiedene Belastungszustände zu simulieren, die in verschiedenen Flugsituationen auftreten können, werden mehrere festgelegte Versuchsaufbauten getestet.

Wie wird das Flattern im Flugversuch getestet?

Die Flatterneigung des Fluggeräts muss im Flug erprobt werden. Während der Flugerprobung muss der Testpilot versuchen, das Flattern anzuregen. Er nähert sich dabei stufenweise dem ermittelten Geschwindigkeitsbereich an, bei dem das Auftreten von Flattern zu erwarten ist. Das Flugzeug wird nach dem Test genauestens auf Schäden hin überprüft.

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