Titel: Aktuatoren auf Basis von Formgedächtnislegierungen für Steuerflächen in Windkanalmodellen (ISL-SMA)

Verbundführer: Deharde Maschinenbau GmbH, Verbundpartner: ETW GmbH

Eine aktive Beeinflussung der Umströmung durch bewegliche Steuerflächen an Flugzeugen und auch an für Windkanalmessungen miniaturisierten Modellen erfordert leistungsfähige und robuste mechanische Lösungen, die die anspruchsvollen Forderungen bezüglich Einsatzbedingungen wie Leistungsdichte, Temperaturbereich, Erschütterungen und Wartungsfreundlichkeit erfüllen. Eine aussichtsreiche Möglichkeit, bewegliche Strukturen mit kraftvollen Akuatoren auszustatten, bieten sogenannte Form-Gedächtnis-Legierungen (oder Shape Memory Alloys, SMA). Dabei wird durch eine kontrollierte Wärmeführung ein vorher trainierter Aktuator auf SMA-Basis bewegt. Nach einer Erprobung in der Kryokammer und im Pilot-ETW (PETW) soll anschließend eine Demonstration des SMA-Aktuators an einem Spoiler bei einem Halbmodell im ETW erfolgen.

Ausgelenkte Steuerflächen induzieren häufig lokale Ablösegebiete, deren Ausprägung stark Reynoldszahl-abhängig ist. Da die meisten Windkanaltests mit vielen unterschiedlichen Steuerflächenpositionen nicht bei flugrelevanten Reynoldszahlen durchgeführt werden, sind die Messergebnisse im Allgemeinen ungenau und Performance- und/oder Innovationspotentiale können nicht ausgeschöpft werden.

Bisher bedeutet die Veränderung z.B. einer Spoilerstellung im ETW jeweils eine mehrstündige Versuchsunterbrechung durch Modelltransport, lokales Aufheizen, Umbau, Trocknen und Abkühlen sowie Rücktransport. Durch die Möglichkeit einer Fernverstellung werden Flugzeughersteller und Forscher in die Lage versetzt, zeit- und kosteneffizient umfangreiche Parameterstudien bei wirklichkeitsgetreuen Flugbedingungen durchzuführen. Hierdurch können Konzepte für umweltfreundliche Flugzeuge effektiv und effizient (weiter-) entwickelt und in die Anwendung überführt werden.

Konzeptstudie für einen durch SMA verstellbaren Spoiler an einem Profilmodell zum Einsatz im PETW. Bild: © Deharde.

This work receives funding from the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy LuFo V-2/2015-2019 under grant agreement no 20Q1518B.

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