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Messungen am dynamischen System Flügel/Gondeln

Erste Versuche mit Schwebegestell

 Bereits vor dem Bau des eigentlichen AdapTilt Flügels wurde ein Schwebegestell hergestellt, um Flugversuche durchführen zu können:

Leider kam es nicht bis zu einem vollständigen Schwebeflug, da starke Resonanzerscheinungen dies unmöglich machten:

Allerdings konnten wesentliche Erkenntnisse gewonnen werden. Zum Einen sind dies Erkenntnisse über diese Resonanz selbst. Zum Anderen Erkenntnisse über die Flugsteuerung und Flugregelung. Bei Probeläufen des gesamten Fluggerätes in der Hand (bei reduzierter Drehzahl) zeigte sich, dass die Steuerung absolut zufriedenstellend funktioniert.

Versuche am fertigen Flügel

Nachdem der eigentliche Flügel aus Glas- und Kohlefaser fertiggestellt war, sollte zuerst ohne Rotorblätter vorsichtig getestet werden, ob es auch hier Resonanzprobleme gibt, da die analytische Rechnung nicht ganz eindeutig war. Dazu wurde eine am Institut für Aerodynamik und Gasdynamik der Universität Stuttgart vorhandene Hochgeschwindigkeitskamera verwendet. Nachfolgende Bilder zeigen den Versuchsaufbau:

Leider hat sich dabei gezeigt, dass immer noch kein stabiler Betrieb möglich ist. Im Gegensatz zu den Versuchen mit dem Schwebegestell schwingen die Gondeln nun nicht mehr nur gegensinnig, sondern bei bestimmten Drehzahlen auch gleichsinnig:

Weitere Nachrechnungen mit FEM (siehe hier) haben dann ergeben, dass auch die immer noch zu geringe Steifigkeit des Schwenkmechanismus eine wesentliche Rolle spielt. Um den Einfluss des Schwenkmechanismus zu eliminieren und die FEM Simulation bezüglich der Eigenfrequenz des reinen Flügels zu validieren, wurden die Gondeln mit Kohlerohren abgestrebt:

In dieser Konfiguration ist auch ein Betrieb mit Rotorblättern möglich. Allerdings tritt bei 2100 U/min eine unangenehme Vibration auf. Bis 2000 U/min sollte ein sicherer Betrieb und somit auch ein Schwebeflug mit abgestrebten Gondeln möglich sein:

 

Genauere Analyse des Schwenkmechanismus

Um genauer erfassen zu können woher die Steifigkeitsprobleme des Schwenkmechanismus kommen bzw. welche Bauteile daran beteiligt sind, wurden mehrere Aufnahmen mit einer Fotokamera und Stativ gemacht bei verschiedenen Belastungen. Wird die Aufnahme des Spindelantriebs abgestützt, zeigt sich, dass selbst die Schwenkachse sich verformt:

Das weichste Glied ist jedoch die Spindelmutter. Bei abgestützter Schwenkachse sieht man deutlich ihre Verformung:

Weitere Rechnungen in Verbindung mit der FEM Simulation haben gezeigt, dass der Schwenkmechanismus selbst bei einer unendlich steifen Spindelmutter, nur durch die Verformung der Schwenkachse selbst, noch immer zu weich wäre. Somit ist leider eine völlige Neukonzeption des Schwenkmechanismus mit anderer Kinematik nötig.

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