Strukturversuche in der Luftfahrt

Bevor ein Flugzeug erstmals abhebt, werden bei Tests im Prüfstand die für verschiedene Betriebssituationen erwarteten Lasten aufgebracht. Ziel dabei ist, genau herauszufinden, wie sich die Flugzeugstruktur in unterschiedlichen Situationen verhält. In diesen Versuchen müssen mögliche Konstruktionsfehler aufgedeckt werden, um maximale Betriebssicherheit zu gewährleisten.

Strukturversuche an Flugzeugen umfassen einige spezielle Anwendungen:

Materialprüfung: Materialermüdungstests an Werkstoffproben
Komponentenprüfung: Betriebsfestigkeitsprüfung isolierter Flugzeugkomponenten wie Tragflächen, Türen, etc. mit bis zu Hunderten von Messkanälen
Versuche an der Gesamtkonstruktion: Ermüdungstests an der Gesamtstruktur des Flugzeugs und Bruchlasttest, gewöhnlich mit tausenden von Messkanälen, meistens DMS

Mehr dazu erfahren Sie im Aerospace Testing International-Podcast. Hören Sie rein in den Aerospace Testing International-Podcast, in dem Produktmanager Sandro Di Natale über die Herausforderungen spricht, vor die sich Testingenieur*innen bei der Datenerfassung gestellt sehen, sowie über die Integration virtueller und physischer Tests in die gesamte Messkette von HBK.

Anwendungen

Ermüdungstests

Ermüdungstests an der Gesamtstruktur simulieren verschiedene, für die Gesamtkonstruktion des Flugzeugs typische Betriebssituationen wie beispielsweise Landungen, Starts, Druckanstieg oder -abfall in der Kabine. Für diese zeitlich verdichteten Prüfungen wird ein Satz von Flugsituationen definiert – erschwert, reibungslos, Notlandung, etc. – und die zu erwartenden Lasten werden aufgebracht. Typischerweise dauern die Tests einige Jahre, um ein Vielfaches der Betriebsdauer eines Flugzeugs zu simulieren.

Bruchlasttests

Bei Bruchlasttests wird die Grenzlast der Tragfläche aufgebracht: beispielsweise das 1,5fache der Höchstlast, der die Tragfläche während ihrer gesamten Betriebsdauer erwartungsgemäß einmal ausgesetzt sein wird. Während dieser statischen Prüfung wird die Last in einigen kleinen Schritten erst bis zur Höchstlast und dann bis zur Grenzlast erhöht. Selbst zu diesem Zeitpunkt müssen alle Tragflächenkomponenten einschließlich der Querruder und Landeklappen einwandfrei funktionieren. In einigen Fällen wird die Last über die Grenzlast hinaus erhöht, bis die Tragfläche bricht, um sicherzustellen, dass sie nicht überdimensioniert ist.

Komponentenprüfung

Bei Tests von Flugzeugbauteilen werden isolierte Komponenten mit für die mehrfache Betriebsdauer des Flugzeugs zu erwartenden Lasten beaufschlagt. Das betrifft beispielsweise Türen, Tragflächen, Leitwerk, etc. Typischerweise replizieren Komponententests die Lasten echter Flüge. Dadurch wird vor dem Zusammenbau für die Materialermüdungstests an der Gesamtkonstruktion sichergestellt, dass jede Komponente für sich den für die Betriebsdauer zu erwartenden Lasten standhält.

Bild mit freundlicher Genehmigung von IABG

Materialprüfung

In der Luftfahrt ist Gewicht teuer. Daher verbessern die Hersteller ständig die für neue Flugzeuge verwendeten Werkstoffe. Der Trend geht hin zu Verbundwerkstoffen, additiver Fertigung, leichteren Legierungen und Keramik. Um die Belastbarkeit dieser Werkstoffe zu prüfen, werden bei der Materialprüfung einzelne Materialproben mit Lasten beaufschlagt. Diese Proben müssen zyklischer Belastung, Zug und Druck sowie Biege- und Torsionsmomenten standhalten.

Vorteile der Lösung von HBM

Universell

Systeme für die zentrale oder dezentrale Datenerfassung für einige wenige oder tausende von Messkanälen
Patentierte 3- oder 4-Leitertechnik mit DMS zur Kompensation von Leitungswiderständen
Gleichspannung für hohe Geschwindigkeit oder Trägerfrequenz für höchste Rauschunterdrückung
Einfache Anbindung an das Steuerungssystem über Analogausgang, Dynamic Link Library (DLL) oder EtherCAT®*

Maßgeschneidert

Intuitive Softwarepakete für kleine und große Kanalzahlen
Globale Verteilung der Messdaten über Client-Server-Architektur
Anwendungsspezifische Visualisierung und Berechnung, z.B. Prediction Lines
Integration anspruchsvoller, kundenspezifischer Echtzeitberechnungen
Erfassen digitaler Daten von Standard-Avionik-Bussen (ARINC 429, MIL-STD-1553)

Zuverlässig

Bewährte Lösungen, seit Jahrzehnten im Einsatz
Hunderttausende von Messkanälen im Feldeinsatz
Komplettlösung aus einer Hand, vom Sensor, über den Verstärker bis zur Software – schlüsselfertig
Nahtlose Integration von faseroptischen Sensoren und Interrogatoren
Erfahrenes Ingenieursteam für Inbetriebnahme und Support (aus der Ferne und vor Ort)