Abteilung Strukturdynamik und Systemidentifikation

Standschwingungsversuch am AIRBUS BelugaXL
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AIRBUS

Hochauflösende Messung der vibroakustischen Transferpfade am DLR ISTAR in Braunschweig
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Schwingungsversuche von Hubschrauberkomponenten während der Endmontage bei Airbus Helicopters in Donauwörth
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Die Abteilung Strukturdynamik und Systemidentifikation befasst sich mit der Dynamik und den Schwingungen von Strukturen der Luftfahrt, der Raumfahrt und der Windenergie. Durch numerische Analysen und experimentelle Untersuchungen werden wesentliche Mechanismen der Schwingungen erkannt und Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge verstanden. Mit Hilfe numerischer Simulationen werden effiziente Maßnahmen zur Dämpfung und Beeinflussung von Schwingungen entwickelt. Die Systemidentifikation wird für den Aufbau mathematischer Ersatzmodelle realer technischer Systeme eingesetzt. 

Die Arbeitsinhalte erstrecken sich von der Grundlagenforschung bis zur Auftragsforschung. Anwendung finden die Methoden im Bereich der Luftfahrt (d.h. Flugzeuge, Hubschrauber, UAVs, elastische Windkanalmodelle), der Raumfahrt (d.h. Satelliten, Launch Vehicle) und der Windenergie (Rotorblätter, Windmessmasten, Windenergieanlagen).

Die wichtigsten Forschungsthemen werden nachfolgend dargestellt.

Forschungsthemen der Abteilung

Forschungsthema

Aeroelastische Systemidentifikation

Im Thema Aeroelastische Systemidentifikation sind wir spezialisiert auf die Verfahren der experimentellen und operationellen Modalanalyse. Diese Verfahren finden Anwendung bei Flugzeugen, Hubschraubern, EVTOLs und Drohnen im Standschwingungsversuch, Flugschwingungsversuch und bei Windkanaltests.

Forschungsthema

Strukturdynamische Versuche

Im Thema Strukturdynamische Versuche beschäftigen wir uns mit der Planung, Durchführung und Analyse von strukturdynamischen Experimenten an kleinen Windkanalmodellen bis hin zu Standschwingungsversuchen an großen Verkehrsflugzeugen. Hierfür entwickelt die Gruppe die benötigte Software, Messtechnik und Testmethodik ständig weiter.

Forschungsthema

Vibroakustik

Im Thema Vibroakustik befassen wir uns mit der experimentellen und numerischen Analyse und Beeinflussung von Körperschall. Dabei werden sowohl Entstehung, Ausbreitung und als auch Reduktion in Leichtbaustrukturen betrachtet, wozu eine große Bandbreite von Mess- und Analyse- und Simulationsmethoden zur Verfügung stehen.

Forschungsinfrastruktur der Abteilung

Mobile Stand- und Flugschwingversuchsanlage (SSVA)

Mehrachsen-Vibrationssimulator (MAVIS)

Fachartikel und Nachrichten aus der Abteilung

30. August 2024

Kalibrierung einer Instrumentierung für Lastidentifikation im Flugexperiment

Flugzeuge sollten so leicht wie möglich sein. Dazu wird deren Primärstruktur (engl.: Airframe) für gegebene Betriebslasten optimiert. Die genaue Kenntnis der im Betrieb auftretenden Lasten ist dabei für die Dimensionierung der Primärstruktur von besonderer Wichtigkeit.

29. April 2024

Modaltests in der H135-Fertigungslinie zur Verbesserung der Vibrationsvorhersage

Hubschrauber sind Fluggeräte mit der Fähigkeit zu vertikalen Starts und Landungen. Aufgrund dieser Fähigkeiten werden Hubschrauber vielfach für schnellen und lokalen Lufttransport eingesetzt, wie es z.B. bei Rettungseinsätzen erforderlich ist.

18. August 2023

Erfolgreiche Vorführung aktiver Flatter-Dämpfung

Einem Forscherteam in Europa ist es gelungen, eine wichtige Herausforderung in der Aeroelastizität – nämlich die Dämpfung des Flatterphänomens in der Struktur eines Flugzeugs – mit Hilfe eines aktiven Regelsystems zu meistern. Vorgeführt wurde diese technische Großtat in einer Flugkampagne mit einem speziell konstruierten Unmanned Aerial Vehicle (UAV).

16. Juni 2023

Flugschwingungstest – Datenanalyse in Echtzeit mit künstlicher Intelligenz

Bei Flugschwingungsversuchen wird das komplexe aeroelastische Verhalten eines Flugzeugs experimentell ermittelt, um sicherzustellen, dass keine kritischen Schwingungen innerhalb des Flugbereichs auftreten können. Das DLR-Institut für Aeroelastik hat seine Flugversuchsmethoden durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz verbessert, um schnellere und noch zuverlässigere Daten zu erhalten.

17. Mai 2023

400 Flugmanöver mit dem ISTAR bringen den Digitalen Zwilling nach vorne

Das Forschungsflugzeug ISTAR ist in den wissenschaftlichen Betrieb gestartet. Bei den Flügen stehen die flugmechanischen und flugdynamischen Eigenschaften im Mittelpunkt. Neuartige Sensoren messen, wie sich das Flugzeug bei speziellen Flugmanövern verhält. Mit den Ergebnissen entwickelt das DLR den Digitalen Zwilling des ISTAR weiter und trägt dazu bei, Flugzeuge energieeffizienter auszulegen.

21. März 2023

Messautomatisierung in der Vibroakustik

Kabinenlärm ist ein vibroakustisches Problem, d. h. der Lärm ist eine direkte Folge der unerwünschten Schwingungen des Flugzeugrumpfes. Es gibt mehrere Quellen, die zu den Rumpfvibrationen beitragen, z.B. die Schallabstrahlung des Triebwerks, die turbulente Grenzschicht, triebwerksbedingte Vibrationen usw. Daher ist das Verständnis dessen, was die Rumpfvibrationen verursacht und wie diese zum Kabinenlärm beitragen, ein entscheidendes Element der Forschung in der Vibroakustik.

15. Dezember 2022

fs35 Harpyie – Standschwingungsversuch für vollständige Zulassung

Im Oktober 2022 fand der Standschwingungsversuch (GVT, engl. für Ground Vibration Test) des Motorseglers fs35 Harpyie in unserem Strukturdynamiklabor in Göttingen statt. Zwei Wochen lang wurde das Flugzeug der studentischen Fliegergruppe Akaflieg Stuttgart ausgiebig getestet.

27. September 2022

Auf Bie­gen und Schwin­gen: High­tech-Ro­tor­blät­ter im Test

Mit dem Forschungspark Windenergie WiValdi (WindValidation) baut das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im niedersächsischen Krummendeich eine in dieser Form einmalige Anlage auf. Sie ermöglicht es, die technologischen Aspekte der Windkraft – als einer der Säulen für das Energiesystem von morgen – im Realmaßstab zu erforschen.

6. Juli 2022

Beschleunigungssensoren für Windmessmast am DLR-Forschungspark Windenergie (WiValdi)

Für den DLR-Forschungswindpark (WiValdi) werden derzeit in Krummendeich zwei Multi-Megawatt-Windkraftanlagen gebaut. Sie werden beide mit innovativen Forschungssensoren instrumentiert. Zur Charakterisierung des Windfeldes steht bereits ein 150m hoher IEC-konformer Windmessmast zur Verfügung, der neben anderen Messgeräten wie Lidars auf den Anlagen installiert wird.

31. Mai 2022

1.500 Sensoren für das Rotorblatt der Zukunft

Rotorblätter gehören zu den Kernkomponenten einer Windenergieanlage. Sie sind bis zu 70 Meter lang und wiegen zwischen 15 und 20 Tonnen. Um Windenergieanlagen in Zukunft effizienter zu betreiben und auch Standorte nutzen zu können, die weniger windintensiv sind, braucht es noch größere und gleichzeitig leichtere Blätter. Wie sich das realisieren lässt und welche technischen Herausforderungen damit verbunden sind, untersucht das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Partnern aus Forschung und Industrie.

20. April 2022

CO₂-neutrales Fliegen - Wie kann die Aeroelastik dazu beitragen?

Mit dem Ziel, neue innovative Antriebe zu testen, hat das DLR ein neues Forschungsflugzeug, eine Do228-202, in seine Flotte aufgenommen. An diesem Flugzeug sollen zum Beispiel elektrische Triebwerke, die von einer mit Wasserstoff betriebenen Brennstoffzelle gespeist werden, getestet werden.

27. Januar 2022

Schluss mit Schwingungen - Viskoelastische Dämpfungsauslegung zur Reduzierung von Flugzeugschwingungen mit Elastomeren

Jeder, der schonmal mit einem Flugzeug geflogen ist, kennt das Problem: Man möchte in Ruhe lesen oder vor sich hindösen, aber um einen herum ruckelt und brummt es. Die Ursache für diese störenden Ereignisse sind in der Regel Flügel- oder Rumpfschwingungen, die wiederum von Windböen, Turbulenzen oder vom Triebwerksbetrieb verursacht werden.

5. November 2021

Wie laut wird es? - Die Kabinenakustik zukünftiger Flugzeuge

Flugzeuge verursachen erheblichen Lärm, nach außen sowie nach innen. Wie der Kabinenlärm zustande kommt und den Flugkomfort beeinflusst, wird in dem Projekt INTONATE erforscht. Ziel ist dabei vor allem der Aufbau eines digitalen Fadens zur Berechnung der Kabinenakustik von Flugzeugentwürfen.

2. Juli 2021

DLR führt Schwingungsversuche am ISTAR durch

Jedes Flugzeug schwingt im Flug oder beim Starten und Landen. Wichtig ist hierbei, dass kritische Schwingungsvorgänge vermieden werden. Um dies zu gewährleisten, ist der Standschwingungsversuch (GVT) ein Schlüsselelement, damit ein neues Luftfahrzeug seine zertifizierte Flugtauglichkeit überhaupt erlangen kann.

19. Februar 2021

DLR führt Standschwingungsversuch an Amphibienflugzeug Dornier Seastar durch

Ein Team von Forschern des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) Göttingen hat das Flugboot Dornier Seastar mit einem sogenannten Standschwingungsversuch geprüft. Der Test ist Teil des Zulassungsverfahrens, das alle Flugzeuge durchlaufen müssen.

Kontakt

Dr.-Ing Marc Böswald

Leitung Strukturdynamik und Systemidentifikation
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Aeroelastik
Bunsenstraße 10, 37073 Göttingen