Luftfahrt Forschung und Entwicklung und Test – Messlösungen

Ground Vibration Testing (GVT) – die Schwingungsprüfung am Boden – spielt im Bereich Forschung und Entwicklung und Test der Luftfahrt eine entscheidende Rolle. Sie umfasst sowohl experimentelle als auch analytische Schwingungsuntersuchungen. Diese Tests sind für die Bestimmung der modalen Eigenschaften von Flugzeugen unerlässlich. Durch die genaue Messung der dynamischen Reaktion von Flugzeugstrukturen auf verschiedene Anregungskräfte hilft Ground Vibration Testing, Eigenfrequenzen, Schwingungsformen und Dämpfungseigenschaften zu identifizieren. Diese präzisen Daten sind unerlässlich, um die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Leistung von Flugzeugen zu gewährleisten und ermöglichen es Ingenieuren, Strukturdesigns effektiv zu validieren und zu optimieren.

Die Messlösungen von Kistler für die Luftfahrt umfassen verschiedene ein- und dreiachsige Beschleunigungssensoren sowie Impulshammer, Signalaufbereitungssysteme, Datenerfassungssysteme und Software.

Flight Vibration Testing (FVT) oder Flugschwingversuche spielen eine wichtige Rolle im Bereich Forschung und Entwicklung und Test in der Luftfahrt. Diese werden während des realen Flugbetriebs ausgeführt, um das Schwingungsverhalten von Flugzeugen zu bewerten. Diese Tests liefern wichtige Erkenntnisse darüber, wie Flugzeugstrukturen auf reale aerodynamische Kräfte und Betriebsbedingungen reagieren. Durch die Erfassung detaillierter Schwingungsdaten hilft FVT, wichtige modale Eigenschaften wie Eigenfrequenzen, Schwingungsformen und Dämpfungsverhältnisse zu identifizieren. Diese Daten sind unerlässlich, um die strukturelle Integrität und Leistung von Flugzeugen zu überprüfen und sicherzustellen, dass sie die strengen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsstandards erfüllen. Ingenieure nutzen diese Daten, um Flugzeugdesigns zu optimieren und zu ergänzen und so zu einer sichereren und effizienteren Luftfahrt beizutragen.

Messtechnik von Kistler für Forschung und Entwicklung sowie für Tests in der Luftfahrt umfasst verschiedene kleine und perfekt angepasste ein- und dreiachsige Beschleunigungssensoren. Die Betriebstemperaturen reichen von kryogenen Bedingungen bis zu sehr hohen Temperaturen.

Flugzeug-Fahrwerks- und Bremstests unerlässlich, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Flugzeugen beim Starten, Landen und Rollen zu gewährleisten. Das Fahrwerk ist dabei erheblichen Aufprallkräften ausgesetzt, insbesondere bei der Landung, wenn es das Gewicht des Flugzeugs und die kinetische Energie des Aufpralls aufnimmt. Im Bereich Luftfahrt Forschung und Entwicklung und Test bewerten diese die Leistung und Belastbarkeit von Fahrwerkskomponenten wie Streben, Rädern und Bremsen unter verschiedenen Lastbedingungen. Durch die Simulation realer Bedingungen können die Ingenieure beurteilen, wie das Fahrwerk auf diese Aufprallkräfte reagiert und so die strukturelle Stabilität und Bremsleistung sicherstellen. Diese rigorosen Tests helfen, potenzielle Probleme zu erkennen und stellen sicher, dass das Fahrwerk den Belastungen des wiederholten Einsatzes standhält, was zum sicheren Betrieb des Flugzeugs beiträgt.

Flugzeug-Falltests sind ein wichtiger Bestandteil bei der Bewertung der strukturellen Integrität und Festigkeit von Flugzeugkomponenten unter Aufprallbedingungen. Im Bereich F&E und Test in der Luftfahrt werden das Flugzeug oder seine Komponenten aus einer bestimmten Höhe fallen gelassen, um die tatsächlichen Aufprallkräfte zu simulieren, die bei harten Landungen oder in Notfallsituationen auftreten. Durch Ermittlung der dynamischen Reaktion des Flugzeugs können die Ingenieure bestimmen, wie gut die Struktur diese Kräfte absorbiert und verteilt, um sicherzustellen, dass kritische Komponenten intakt bleiben. Zu den wichtigsten Messungen während der Falltests gehören Beschleunigungs- und Aufprallkraftmessungen, die detaillierte Daten darüber liefern, wie das Flugzeug auf den Aufprall reagiert. Falltests helfen auch bei der Bewertung der Passagiersicherheit, indem sie die Auswirkungen des Aufpralls auf die Kabine und die Sitzanordnung analysieren. Diese rigorosen Tests stellen sicher, dass die Flugzeuge schweren Aufprallbedingungen standhalten und erhöhen somit die allgemeine Sicherheit und Zuverlässigkeit.

Windkanalmessungen sind für die Forschung und Entwicklung sowie für Tests in der Luftfahrt unerlässlich für das Verständnis der aerodynamischen Kräfte, die unter verschiedenen Strömungsbedingungen auf Flugzeuge wirken. Durch die Messung von Auftrieb, Widerstand und Seitenkräften erhalten Ingenieure präzise Daten, die für die Optimierung von Design und Leistung unverzichtbar sind. Piezoelektrische Kraftsensoren eignen sich aufgrund ihrer hohen Steifigkeit und Eigenfrequenz besonders gut für die Untersuchung hochdynamischer Phänomene. Darüber hinaus helfen dynamische Windkanalmessungen, das aeroelastische Verhalten von Strukturen wie Tragflächen und Rudern unter kritischen Strömungsbedingungen zu untersuchen. Dabei wird analysiert, wie der Wind diese Strukturen verformt und in Schwingung versetzt. Die detaillierten Daten aus diesen Messungen sind entscheidend für die Verbesserung der Sicherheit, Effizienz und Gesamtleistung von Flugzeugen.

Verbrennungsuntersuchungen sind ein wesentlicher Bestandteil der Entwicklung und Produktion von Triebwerken. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Untersuchung von Verbrennungsinstabilitäten im Hochtemperaturbereich. Luftfahrtingenieure analysieren diese Instabilitäten, um eine effiziente und stabile Verbrennung unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu gewährleisten. Schwingungs- und Druckpulsationsmessungen sind entscheidend, um Instabilitäten zu identifizieren, die die Triebwerksleistung beeinträchtigen können. Diese Tests werden nicht nur während der Entwicklung, sondern auch nach der Fertigung und nach größeren Überholungen durchgeführt. Durch gründliche Triebwerkstests und Analysen von Verbrennungsdynamik und Schwingungen können Ingenieure die Sicherheit, Effizienz und Lebensdauer von Triebwerken verbessern.

Die Prüfung auf thermisches Durchgehen von Batterien ist von entscheidender Bedeutung für die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Elektroflugzeugen und eVTOLs. Im Bereich Luftfahrt Forschung und Entwicklung und Test umfasst dieser Prozess die Untersuchung des Druckverhaltens während des thermischen Durchgehens einer Batteriezelle oder eines Batteriemoduls. Durch das Verständnis des Druckaufbaus und -verhaltens während solcher Ereignisse können Ingenieure das Design von Batteriemodulen optimieren. Dazu gehört die Feinabstimmung von Form, Materialstärke und Belüftungswegen, um Risiken zu minimieren und die Sicherheit zu erhöhen. Umfassende Tests und Analysen stellen sicher, dass die Batteriesysteme extremen Bedingungen standhalten, und tragen so zur allgemeinen Sicherheit und Leistungsfähigkeit der elektrischen Luftfahrt bei.

Vogelschlagversuche sind unerlässlich, um die Sicherheit und Langlebigkeit von Flugzeugstrukturen und -komponenten zu gewährleisten. Bei diesen Versuchen werden die Aufprallkräfte gemessen und das Verhalten von Flugzeugkomponenten bei Vogelschlag untersucht. Durch die Simulation des Vogelschlags können Ingenieure im Bereich Luftfahrt F&E- und Tes beurteilen, wie Rumpf, Tragflächen und Triebwerke auf diese dynamischen Kräfte reagieren. Piezoelektrische Kraftsensoren mit ihrer hohen Steifigkeit und der daraus resultierenden hohen Eigenfrequenz liefern präzise Messwerte und helfen den Ingenieuren, Konstruktionsschwächen zu erkennen. Dies trägt dazu bei, die strukturelle Integrität und Festigkeit von Flugzeugen zu optimieren, um sicherzustellen, dass sie solchen Belastungen standhalten und die Sicherheit während des Fluges gewährleistet ist.

Die Prüfung von elektrischen Flugzeugantrieben ist entscheidend für die Leistungsbewertung des Antriebssystems vom Elektromotor bis zum Propeller. Drehmoment und Drehzahl werden gemessen, um eine optimale Effizienz und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Eine zusätzliche Konfiguration des Dynamometers ermöglicht umfassende Tests, bei denen auch die vom Propeller erzeugten Kräfte und Momente in alle Richtungen gemessen werden. Diese Konfiguration hilft den Ingenieuren im Bereich Luftfahrt F&E und Test, das Verhalten des Antriebssystems unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu analysieren und sicherzustellen, dass elektrische Flugzeuge und eVTOLs sicher und effizient funktionieren. Durch gründliches Testen und Auswerten des Antriebssystems können die Ingenieure die Konstruktion und die Leistung optimieren und so zur Weiterentwicklung der elektrischen Antriebe für die Luftfahrt beitragen.

Highly Accelerated Life Testing (HALT) und Highly Accelerated Stress Screening (HASS) sind im Bereich Luftfahrt F&E und Test während der Entwicklung von Flugzeugkomponenten von entscheidender Bedeutung für die Validierung von Konstruktionskriterien. Diese Tests, die Teil des Environmental Stress Screening (ESS) sind, kombinieren extreme Temperatur- und Vibrationsbelastungen, um potenzielle Schwachstellen zu identifizieren und die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Komponenten über ihren gesamten Lebenszyklus sicherzustellen.
Leichte Beschleunigungssensoren mit hoher Temperaturstabilität sind für die genaue Messung dynamischer Reaktionen während HALT- und HASS-Tests unerlässlich. Diese strengen Tests ermöglichen es den Ingenieuren, Konstruktionsfehler in einem frühen Stadium des Entwicklungsprozesses zu erkennen und zu beheben und so die Sicherheit und Leistung von Flugzeugen insgesamt zu verbessern. Diese gründliche Validierung trägt dazu bei, dass die Flugzeugkomponenten den anspruchsvollen Einsatzbedingungen standhalten.

Hydraulische Systeme sind für den Betrieb von Flugzeugen unerlässlich. Dazu gehören Flugsteuerungen, Flugzeug-Fahrwerke und Bremssysteme. In der Forschungs- und Entwicklungsphase werden in Tests statische und dynamische Drücke unter verschiedenen Bedingungen gemessen, um Zuverlässigkeit und Sicherheit zu gewährleisten. Hydraulische Vorrichtungen wie Pumpen, Stellantriebe und Ruder setzen Flugbefehle in Echtzeit in Aktionen um, die sich direkt auf die Flugsicherheit auswirken. 
Hochleistungsdrucksensoren für Anwendungen in der Luftfahrt, wie z. B. piezoresistive Sensoren, sind für die Bewertung dieser Drücke unverzichtbar. Diese Sensoren bieten eine hohe Stabilität und Wiederholgenauigkeit und sind daher für die rauen Einsatzbedingungen in der Luftfahrt mit ihren extremen Temperaturen, starken Vibrationen und Stoßbelastungen bestens geeignet.

Die Prüfung von Stellantrieben ist in der Forschung und Entwicklung sowie bei Tests unerlässlich, um deren ordnungsgemäße Funktion und Zuverlässigkeit sicherzustellen, da sie kritische Elemente wie Klappen, Querruder und Ruder steuern. Diese Stellantriebe sind für die Ausführung präziser Bewegungen verantwortlich, die sich direkt auf die Leistung und Sicherheit eines Flugzeugs auswirken. 
Kraft- und Reaktionsdrehmomentsensoren messen die während des Betriebs erzeugten Kräfte und Drehmomente, um die Leistung der Stellantriebe zu validieren. DC-Response-Beschleunigungssensoren bestimmen die exakte Position der Stellantriebe und stellen sicher, dass diese korrekt auf Steuereingaben reagieren. Diese gründlichen Tests stellen sicher, dass die Stellantriebe unter verschiedenen Flugbedingungen zuverlässig funktionieren und so zur allgemeinen Sicherheit und Effizienz des Flugzeugs beitragen.

Crashtests sind in der Luftfahrt entscheidend für mehr Sicherheit und Haltbarkeit eines Flugzeugs. Bei diesen Tests werden schwere Absturzszenarien mit Überlebenschancen simuliert, um zu untersuchen, wie Flugzeugstrukturen auf die Aufprallkräfte reagieren. Ein wichtiger Bestandteil dieser Tests besteht im Einsatz von Crashtest-Dummys, die mit Sensoren ausgestattet sind, um die bei einem Absturz auftretenden Kräfte zu messen. 
Die Ingenieure führen verschiedene Crashtests durch, unter anderem lassen sie Rumpfteile oder ganze Flugzeuge aus großer Höhe fallen. Diese Tests geben Aufschluss darüber, wie sich die Flugzeugzelle verhält, wie sie zerbricht und wie viel Aufprallenergie auf die Passagiere übertragen wird. Die Crashtest-Dummys sind mit luftfahrtspezifischer Messtechnik wie Beschleunigungssensoren und Kraftsensoren ausgestattet, um Größen wie g-Kräfte, Kopf- und Nackenbewegungen und Stauchungen der Wirbelsäule zu messen. Die erfassten Daten tragen entscheidend zur Verbesserung des Flugzeugdesigns bei, um das Verletzungsrisiko bei Unfällen zu minimieren.

Im Bereich Luftfahrt F&E und Test kommt durch den Einsatz neuer, leichter Werkstoffe, die die Leistungsfähigkeit von Flugzeugen verbessern, der Erforschung von Zerspanungstechnologien eine entscheidende Bedeutung zu. Diese innovativen Materialien erfordern oft spezielle Werkzeuge und Bearbeitungsprozesse, um die gewünschte Qualität und Präzision zu erreichen. Durch die Analyse von Zerspanungsprozessen wie Drehen, Fräsen und Bohren ist es den Forschern möglich, maßgeschneiderte Lösungen für diese Werkstoffe zu entwickeln. 
Die bei der Bearbeitung auftretenden Kräfte und Momente werden mit stationären und rotierenden piezoelektrischen Dynamometern gemessen. Aufgrund ihrer hohen Eigenfrequenzen ermöglicht diese Sensorik sehr dynamische Messungen. Die Erkenntnisse aus dieser Forschung sind entscheidend für die Entwicklung und Bewertung von Werkzeugen und Werkstoffen, die letztlich zur hohen Qualität und Langlebigkeit kritischer Flugzeugkomponenten beitragen.

Der Flügelbruchversuch ist ein entscheidendes Verfahren im Bereich Luftfahrt F&E und Test für die Bewertung der strukturellen Festigkeit und Flexibilität von Flugzeugtragflächen. Bei diesem Test werden erhebliche Aufwärtskräfte auf die Tragflächen aufgebracht, um die Belastungen zu simulieren, denen sie während des Flugs, insbesondere bei Kurvenflügen und Turbulenzen, ausgesetzt sind.
Bei diesem Versuch wird eine Tragfläche fest verankert und mit Hilfe eines Seilsystems nach oben belastet. Die Seile sind an den Tragflächen befestigt und mit einer Winde oder einem Flaschenzug verbunden, der die Spannung allmählich erhöht. Die Verformung der Tragflächen wird beobachtet, um mögliche strukturelle Schwachstellen zu erkennen.
Piezoelektrische Kraftsensoren eignen sich aufgrund ihres großen Messbereichs und ihrer langen Lebensdauer hervorragend für diese Anwendung.