Berechnung von Komponenten für Flugzeugaktuatoren
In Flugzeugen werden mechanischen Komponenten der Flugsteuerung über hydraulische Aktuatoren betätigt, die jedoch komplexer, schwerer und damit ineffizienter sind als elektromechanische Aktuatoren. Ziel des EU-finanzierten Projekts DREADS war die Entwicklung wichtiger mechanischer Komponenten für elektromechanische Aktuatorensysteme, für die ein Verfahren zur Berechnung der Bauteile solcher Aktuatoren konzipiert und validiert wurde. Insbesondere eignet sich das Verfahren für Wälzkörper mit kleinen Schwingungshüben und hochfrequenten Belastungen, wie sie in Aktuatoren der Flugsteuerung in Taumelscheiben von Hubschraubern eingesetzt werden. Damit entsprechen sie den Kriterien für die Berechnung nach ISO 281 und 3408, die bislang auf den Betrieb von Flugkontrollaktuatoren nicht anwendbar waren. Das Team führte dann eine Fallstudie zur Anwendung durch. Zunächst wurden Fachliteratur und Herstellerrichtlinien geprüft, dann untersuchte DREADS den aktuellen technischen Stand für Berechnungen in der Luft- und Raumfahrt.Als nächstes definierten die Forscher die Anforderungen an die vom Projekt entwickelte innovative Berechnungsmethode und erstellten Pläne für die Validierung. Das Team analysierte theoretisch mögliche Ausfälle der Wälzkörper und glich diese mit den Erfahrungen der Hersteller ab. Dieser Abgleich ergab modifizierte Berechnungen für alle Bewegungsbereiche und hochfrequenten Belastungen, und zum Abschluss wurden Kriterien für den sicheren Betrieb definiert. Die neue Berechnungsmethode wurde dann für das Aktuatorgehäuse der Hubschraubertaumelscheiben getestet. Bei dem neuen Design wurden Verbesserungen bei Hülle und Gewicht umgesetzt, bei gleicher zu erwartender Lebensdauer. Nach Abschluss der Konstruktionsphase konzipierte das Team Prüfstände und Prüfkörper, was insgesamt eine Anlage mehr umfasste als beim ursprünglichen Projektvorschlag sowie weitere Prüfkörper. Mit diesen Ergänzungen konnten die Forscher die statistische Genauigkeit verbessern. Durch Validierung und Prüfung wurden die Innovationen des Projekts bestätigt, da das neue Design effizienter und robuster war und auch die meisten kritischen Ausfallszenarien identifiziert werden konnten. Die Ergebnisse von DREADS vereinfachen die Einführung elektromechanischer Aktuatoren in der Luftfahrt. Die Technologie macht Flugzeuge leichter und sparsamer und reduziert u.a. auch den Ausstoß von Treibhausgasen.
Schlüsselbegriffe
Flugzeuge, Berechnung mechanischer Komponenten, elektromechanische Aktuatoren, DREADS, Wälzkörper, Luftfahrt
