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Bahnbrechend neue Stoß- und Schwingungsdämpfer für Flugzeuge

Intelligente bzw. adaptive Materialien nehmen Veränderungen in ihrer lokalen Umgebung wahr und reagieren auf abgestufte und geeignete Weise in der Art, wie auch biologische Systeme funktionieren. EU-finanzierte Forscher konnten nun adaptive Materialien und Technologien auf Flugzeugfahrwerke anwenden: Höhepunkt war eine erstmalige Testflugdemonstration der aktiven Stoßdämpfer.
Bahnbrechend neue Stoß- und Schwingungsdämpfer für Flugzeuge
Piezoelektrische und magnetorheostatische (MR) Materialien sind zwei Typen intelligenter Werkstoffe, die derzeit bei einer Vielzahl von Testfällen und industriellen Anwendungen eingeführt werden. Piezoelektrische Materialien verändern in Reaktion auf eine elektrische Ladung auf reversible Weise ihre Größe. Magnetorheostatische Fluide können, sind sie einem Magnetfeld ausgesetzt, innerhalb eines Sekundenbruchteils auf reversible Weise eine nahezu feste Form annehmen.

Das Adland-Projekt ("Adaptive landing gears for improved impact absorption") sollte neue Konzepte zur Anwendung piezoelektrischer und magnetorheostatischer Materialien bei adaptiven Stoßdämpfern und aktiven Schwingungsdämpfern für Flugzeugfahrwerke entwickeln und erproben. Derzeit sind nur passive Systeme im Gebrauch, wobei deren Spezifikationen und Eigenschaften durch die am häufigsten eintretenden Belastungsfälle definiert werden. Aufgrund der sehr unterschiedlichen Belastungen beim Landen fällt die Leistung der passiven Systeme jedoch oft weniger optimal aus.

Die Forscher konzentrierten sich auf die aktive Anpassung energieabsorbierender Bauelemente, die im Allgemeinen zuverlässiger, stabiler und kostengünstiger als eine passive Energieabsorption sind. Sie verwendeten Sensoren, die den potenziellen Aufprall im Voraus bewerteten und in halbsteuerbaren Wärmeableitern eine Reaktion erzeugten, die entsprechend der bevorstehenden Belastung variabel ausfiel. Eine aktive Anpassung gewährleistete einen minimalen externen Energiebedarf, da die Aktoren eher die lokalen Kräfte modifizierte, als andere zu erzeugen.

Die Projektforscher entwickelten, charakterisierten und prognostizierten die Reaktion der neuen magnetorheostatischen Fluide und integrierten diese in eine vollmaßstäbliche MR-Fluid-Dämpfungseinrichtung. Sie konstruierten außerdem einen piezoelektrischen Dämpfungsventil-Stoßdämpfer. Schließlich bauten sie eine Fallversuchsanlage unter Einsatz des Schwingungsdämpfers und des Stoßdämpfers, wobei sie Ausfallsicherheit beweisen konnten. Der neue MR-Dämpfer zeigte eine exzellente steuerbare Leistung. Von ganz besonderer Bedeutung war, dass die Wissenschaftler den allerersten Testflug mit einem piezoelektrischen adaptiven Flugzeugstoßdämpfer absolvieren konnten.

Von den Adland-Projektergebnissen sind erhebliche Auswirkungen auf Design und Sicherheit in der Luftfahrtindustrie sowie generell im Bereich Stoßdämpfung/Vibrationsdämpfung zu erwarten. Die neuartige Nutzung adaptiver Materialien für verbesserte Flugzeugfahrwerke sollte einen Wettbewerbsvorteil für die europäische Luftfahrtindustrie mit positiven Auswirkungen auf zahlreiche andere Gebiete schaffen, und somit die europäischen Sicherheitsnormen und das Vertrauen der Verbraucher, verbunden mit bedeutenden wirtschaftlichen Erfolgen, fördern.

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