Flugzeugflügel-Tests erfordern präzise Kraftmessung

Jedes Flugzeug, das in die Luft steigt – vom größten kommerziellen Verkehrsflugzeug bis zur kleinsten, fortschrittlichsten Drohne – ist auf die Integrität seiner Flügel angewiesen. Diese Strukturen bilden das Rückgrat des Fluges und sind darauf ausgelegt, massiven, komplexen und sich ständig ändernden Kräften standzuhalten.

Für Luft- und Raumfahrt-Ingenieure und -Hersteller ist die Gewährleistung der strukturellen Festigkeit und Sicherheit von Flugzeugflügeln von entscheidender Bedeutung und weltweit durch strenge Standards geregelt.

Im Zentrum der Flugsicherheit und des Konstruktionsvertrauens steht hochpräzise Kraftmessung. Der Testprozess für Flugzeugflügel geht weit über einfache statische Lasttests hinaus und umfasst komplexe, mehrjährige Simulationen der gesamten Betriebslebensdauer eines Flugzeugs. Dieser Prozess erfordert Sensor-Technologie, die nicht nur präzise, sondern auch robust genug ist, um über hunderte Millionen Zyklen hinweg einwandfrei zu funktionieren.

Die Grundlage der Zuverlässigkeit ist die Ermüdungsprüfung von Flügeln

Bevor die Flügel eines fortschrittlichen zweimotorigen Kampfjets beispielsweise in Betrieb genommen werden können, müssen sie umfangreichen Ermüdungstests in einer kontrollierten Umgebung unterzogen werden. Dies gewährleistet, dass sie den hochgradig unregelmäßigen G-Kräften und strukturellen Belastungen standhalten können, die während realer Flüge über die gesamte Lebensdauer des Flugzeugs auftreten.

Hochpräzise Messungen müssen durchgeführt werden, um eine nahezu perfekte Nachbildung der Flugbedingungen zu gewährleisten. Während dieser ausgedehnten Ermüdungstests, wie in unserer Anwendung für Flugzeugflügel-Tests beschrieben, werden spezialisierte LowProfile-Wägezellen der Serie 1208 zusammen mit Hydraulikzylindern installiert, um wechselnde Belastungskräfte auf die Flugzeugstruktur auszuüben. Dieser Prozess erstreckt sich über mehrere Monate, um Belastungen und Dehnungen während des Fluges zu simulieren. Diese ermüdungsgeprüften Wägezellen können über 100 Millionen vollständig reversible Lastzyklen standhalten und arbeiten zuverlässig, wobei sie Daten aufzeichnen, die die Auslegungslebensdauer der Flugzeugzelle bestätigen.

Tests an kommerziellen Flugzeugflügeln

Die Entwicklung von Flugzeugen, die von kommerziellen Verkehrsflugzeugen über spezialisierte Verteidigungs-Jets bis hin zu hochagilen UAVs reichen, basiert stark auf präziser Kraftmessung während rigoroser Tests. Wägezellen-Lösungen sind für die Aufrechterhaltung der strukturellen Integrität, Leistung und Haltbarkeit der Flügeleinheit über all diese Plattformen hinweg unerlässlich.

In der kommerziellen Luftfahrt stehen Sicherheit und eine lange, zuverlässige Betriebsdauer an erster Stelle. Die Größe und Komplexität dieser Flugzeugzellen erfordern Tests, die Jahrzehnte des realen Betriebs genau simulieren.

Bevor ein Flugzeug eine Zertifizierung erhält, müssen seine Flügel Lasten standhalten, die weit über die im Betrieb erwarteten hinausgehen und häufig die maximale Auslegungslastgrenze überschreiten. Hochpräzise Wägezellen werden an wichtigen hydraulischen Betätigungspunkten installiert, um die aufgebrachte Kraft in Echtzeit zu überwachen. Dies gewährleistet, dass die Struktur diese extremen, einmaligen Ereignisse ohne katastrophales Versagen überstehen kann und validiert die komplexen Strukturmodelle des Herstellers.

Kommerzielle Flügel sind so konstruiert, dass sie hunderttausende Zyklen aushalten, einschließlich Starts, Landungen und Turbulenzen. Wägezellen sind für vollständige Ermüdungstests unerlässlich, bei denen Hydrauliksysteme über längere Zeiträume komplexe, sequenzierte Lasten aufbringen. Die ermüdungsgeprüften Wägezellen von Interface können neben diesen Aktoren installiert werden, um sicherzustellen, dass der genaue simulierte Lastzyklus mit hoher Genauigkeit abgegeben und gemessen wird, was dem Test hilft, die Lebensdauer des Flügels genau vorherzusagen.

Während spezialisierte Sensoren Bewegungen messen, können Wägezellen auch die Anregungskraft des Shakers während der Bodenschwingungsprüfung (GVT) überwachen. Dies hilft Ingenieuren, das dynamische Verhalten des Flügels zu untersuchen, was für die Identifizierung potenzieller Resonanzen und Flattern – einer zerstörerischen aerodynamischen Instabilität – entscheidend ist, die früh im Designprozess verstanden und gemindert werden muss.

Tests an Verteidigungs- und Militärflugzeugen zur Bewältigung extremer Manöver

Militärflugzeuge erfahren während Hochgeschwindigkeitsmanövern, Waffeneinsätzen und rauen Betriebsumgebungen wie Träger-Landungen deutlich höhere und unregelmäßigere G-Kräfte.

Wie bei operationellen Bereitschaftstests moderner Kampfjets nachgewiesen wurde, benötigen Verteidigungsflugzeuge umfangreiche Ermüdungstests, um Millionen komplexer, oft schneller Lastzyklen zu replizieren. Ermüdungsgeprüfte Wägezellen sind so konstruiert, dass sie 100 Millionen vollständig reversible Lastzyklen aushalten und gewährleisten, dass die Testvorrichtung selbst robust genug ist, um den jahrelangen Testplan ohne Ausfall oder Genauigkeitsverlust abzuschließen.

Wenn ältere Flugzeuge strukturell aufgerüstet werden oder neue Waffensysteme hinzugefügt werden, muss der bestehende Flügel neu analysiert werden. Neue Lastprofile erfordern rigorose Nachtests mit Kraftmesssystemen, um die strukturelle Integrität und verlängerte Lebensdauer der modifizierten Flügelstruktur unter den neuen Betriebsbedingungen zu bestätigen.

Über die Hauptstruktur hinaus müssen auch die Steuerflächen des Flügels, einschließlich Querruder, Klappen und Vorflügel, getestet werden. Mehrachsen-Sensoren werden hier manchmal verwendet, um die komplexen Kräfte und Momente zu messen, die auf diese Flächen wirken, und zu verifizieren, dass ihre Mechanismen extremen operativen Belastungen standhalten können.

Unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) und Drohnen erfordern Präzision bei der Miniaturisierung

Die Flügel und Strukturen von UAVs, einschließlich Starrflügler, Drehflügler und Hybride, stellen aufgrund ihrer leichten Bauweise, Abhängigkeit von fortschrittlichen Verbundwerkstoffen und hochagilen Betriebsprofilen einzigartige Herausforderungen dar.