 | Opitz S. Funktionskonforme Sensorintegration in hoch belasteten, adaptiven, umstromten Strukturen: Diss. … Dr.-Ing. / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik, Braunschweig. - Köln: DLR, 2015. - XVI, 235 S.: Ill. - (Forschungsbericht; 2015-28). - Res. auch engl. - Literaturverz.: S.226-235. - ISSN 1434-8454
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Danksagung ...................................................... I
Kurzreferat .................................................... II
Abstract ...................................................... III
Abbildungsverzeichnis ......................................... VII
Tabellenverzeichnis ........................................... XII
Formelzeichenliste ........................................... XIII
Abkürzungen ................................................... XVI
1 Einleitung ................................................... 1
2 Thesen ....................................................... 4
3 Methodik einer funktionskonformen Sensorintegration .......... 7
3.1 Technologiereifegrade und Modellvalidierung ............. 7
3.2 Ablauf einer funktionskonformen Sensorintegration ....... 9
3.3 Ablauf des Auslegungsprozesses ......................... 12
3.4 Ablauf des Erprobungsprozesses ......................... 14
4 Anforderungsanalyse und Messprinzipienselektion ............. 16
4.1 Beschreibung des adaptiven Rotors ...................... 16
4.2 Definition der Messaufgabe ............................. 19
4.3 Analyse der Strukturfunktionen ......................... 21
4.4 Anforderungen an die Messtechnik ....................... 22
4.5 Stand der Wissenschaft und Technik ..................... 24
4.6 Bewertung der Messprinzipien ........................... 30
5 Verteilte Dehnungssensorik .................................. 34
5.1 Konzepte für eine verteilte Dehnungssensorik ........... 34
5.2 Auslegung einer verteilten Dehnungssensorik ............ 37
5.3 Erprobung einer verteilten Dehnungssensorik ............ 39
5.3.1 Beschreibung des Versuchsaufbaus ................ 39
5.3.2 Versuchsauswertung mit einem Modell für
passive Rotorblätter ............................ 41
5.3.3 Besonderheiten bei der Dehnungsmessung in
aktiven Rotorblättern ........................... 43
5.3.4 Erweiterung des Auswertungsmodells für
aktive Rotorblätter ............................. 45
5.3.5 Versuchsauswertung mit einem Modell für aktive
Rotorblätter .................................... 50
5.4 Aspekte der Realisierung und Übertragbarkeit ........... 60
5.5 Fazit - verteilte Dehnungssensorik ..................... 62
6 Diskrete Sensorik ........................................... 65
6.1 Konzept einer Sensorik mit translatorischen
Beschleunigungsaufnehmern .............................. 65
6.2 Auslegung einer Sensorik mit translatorischen
Beschleunigungsaufnehmern .............................. 66
6.3 Erprobung einer Sensorik mit translatorischen
Beschleunigungsaufnehmern .............................. 69
6.4 Sensorkonzept für eine angepasste, diskrete
Blattspitzensensorik ................................... 71
6.4.1 Konzept für die flexible Sensorstruktur ......... 71
6.4.2 Konzept für den Wandlungsmechanismus und
die Auswertung .................................. 73
6.4.3 Geometrie der Inertialmasse und resultierendes
Sensorprinzip ................................... 74
6.5 Auslegung einer angepassten, diskreten
Blattspitzensensorik ................................... 76
6.5.1 Analytisches Modell der flexiblen
Sensorstruktur .................................. 77
6.5.2 Analytische Modellierung mit Balkentheorie
2. Ordnung ...................................... 92
6.5.3 Analytische Beschreibung von Inertialmasse und
Lasten ......................................... 111
6.5.4 Modellierung der Dynamik ....................... 116
6.5.5 Optimierung der Sensorstruktur ................. 120
6.5.6 Virtuelle Experimente .......................... 126
6.5.7 Beschreibung des Prototyps des optimierten
Blattspitzenwinkelsensors ...................... 132
6.6 Erprobung und Validierung einer angepassten,
diskreten Blattspitzensensorik ........................ 135
6.6.1 Beschreibung des fundamentalen
Auswertungsmodells ............................. 137
6.6.2 Statische Laborversuche ........................ 140
6.6.3 Dynamische Laborversuche ....................... 150
6.6.4 Schleuderversuche .............................. 171
6.7 Fazit - diskrete Sensorik ............................. 184
7 Zusammenfassung und Ausblick ............................... 188
7.1 Zusammenfassung ....................................... 188
7.2 Ausblick .............................................. 192
Anhang A. Bewertung unterschiedlicher Sensoriken für
adaptive Rotorblätter ...................................... 196
Anhang B. Begriffsklärung der Rotorblattbewegungen ............ 199
Anhang C. Hinweise zu Datenverarbeitung und Software .......... 200
C.l Verwendete Softwareumgebung ........................... 200
C.2 Aufbereitung von Messdaten ............................ 200
Anhang D. Ergänzende Informationen zur verteilten
Dehnungssensorik ........................................... 201
D.I Versuchsaufbau zur Dehnmessstreifenkalibrierung ....... 201
D.2 Experimentelle Untersuchung der Torsionseigenmoden
des aktiven Rotorblattes .............................. 202
D.3 Testmatrix zur Erprobung einer verteilten
Dehnungssensorik ...................................... 203
D.4 Weitere Ergebnisse der Versuchsauswertung einer
verteilten Dehnungssensorik ........................... 204
D.5 Überprüfung der Profilgeometrie eines
aktiv verwundenen Rotorblattes ........................ 207
D.6 Ergänzende Abbildungen zur Charakterisierung
eines isolierten Aktuators ............................ 209
Anhang E. Ergänzende Informationen zur diskreten
Sensorik ................................................... 210
E.l Erprobung einer translatorischen
Beschleunigungssensorik ............................... 210
E.2 Numerische Untersuchungen der angepassten
Blattspitzensensorik .................................. 211
E.3 Auslegung der angepassten Blattspitzensensorik ........ 214
E.3.1 Vergleich numerisch und analytisch berechneter
Dehnungsverteilungen ........................... 214
E.3.2 Sensitivitätsanalyse zur Untersuchung
der Optimierungsparameter ...................... 216
E.3.3 Weitere Flugzustände für die Erprobung
im virtuellen Experiment ....................... 218
E.3.4 Ergänzende Angaben zu den Eigenschaften des
Prototyps ...................................... 220
E.4 Erprobung der angepassten Blattspitzensensorik ........ 220
E.4.1 Statische Untersuchungen ....................... 220
E.4.2 Dynamische Untersuchungen ...................... 221
E.4.3 Charakterisierung im Schleuderversuch .......... 224
Literaturverzeichnis .......................................... 235
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