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Die ökonomischen und ökologischen Anforderungen an die zukünftige Luftfahrt wachsen stetig (s. ACARE Vision 2020). Um den steigenden Ansprüchen gerecht zu werden, müssen neue Technologien betrachtet und zur Marktreife entwickelt werden. Ein wichtiges Teilsystem stellt hierbei der Flugzeugtragflügel dar, dessen Komponenten höchsten Sicherheitsstandards im Betrieb genügen müssen. Strukturelle Untersuchungen dieser Bauteilsysteme sind daher unerlässlich.

Auswahl geeigneter Messmethoden für die experimentelle Verifikation

Das Hochauftriebssystem an der Flügelvorderkante ist eine solche Komponente, die unter hohen äußeren Lasten ein Flugzeugleben überdauern muss. Im vorliegenden Fall soll dieses System zusätzlich eine Verbesserung der laminaren Strömung bei weiterhin ausreichender Auftriebssteigerung ermöglichen. Damit ergeben sich die drei wichtigsten Anforderungen an die untersuchte Flügelvorderkante: Formtreue, Funktionalität und Beanspruchbarkeit. Um zu bewerten, inwieweit diese Anforderungen erfüllt werden, ist eine Definition von Messaufgaben notwendig, die wiederum durch geeignete Messmethoden erfüllt werden müssen. Demnach lässt sich eine geometrische Vermessung, die sowohl die Oberflächengüte erfasst als auch einen Soll-Ist-Abgleich der Profilkontur zulässt, mittels der Methode der Bildkorrelation durchführen. Hierzu wird das Objekt mit zwei Kameras betrachtet, deren Position zueinander kalibriert ist. Über Triangulation kann dann die Oberfläche, die mit einem geeigneten Muster versehen wird, dreidimensional am Rechner abgebildet werden. Die Absenkung der innen liegenden Kinematik wird dagegen von Inklinometern erfasst, die in MEMS-Technologie einteilig und mit kleinstem Bauraum konstruiert sind. Weiterhin lässt sich die Beanspruchung der Struktur lokal am besten mit Dehnungsmessstreifen (DMS) ermitteln. Mit dem Einsatz von optischen DMS aus Glasfaser wird den erhöhten Dehnungen an den kritischen Stellen der Faserverbundstruktur Rechnung getragen, denn sie weisen auch unter hohen Lasten eine sehr gute Schwingfestigkeit auf. Gleichwohl werden weitere Stellen der Struktur mit elektrischen DMS versehen, die durch eine sehr hohen Messgenauigkeit überzeugen. Da es sich um eine biegebelastete Struktur handelt, werden die Sensoren entsprechend auf Innen- und Außenseite appliziert. Daneben wird eine Messung der globalen Dehnungsverteilung mittels der Bildkorrelation ermöglicht, die auch Umfangspositionen erfasst, die nicht mit DMS versehen sind.

Bei der Vermessung erfolgte eine synchrone Aufnahme der Messdaten von DMS, Inklinometern und Bildkorrelation, was einen Abgleich stark erleichtert. Wie zu erwarten war, blieben Membran- und Temperaturdehnungen während der Versuche vernachlässigbar klein. Ergebnisse aus der Bildkorrelation zeigen eine gute Abbildung der Geometrie und einen realistischen Dehnungsverlauf auf der Strukturoberfläche.