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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag September 25, 2009

Lastenreduktion an Großflugzeugen durch aktive Bedämpfung der Koplanarbewegung des Höhenleitwerks (Load Alleviation for Large Aeroplanes by Active Mode Control of the Coplanar Motion of the Horizontal Tailplane)

M. Kordt, Ch. Ballauf and H.-D. Joos
From the journal

Die Finite–Element–Analyse der Struktur von Großflugzeugen zeigt eine oder mehrere Eigenmoden des Höhenleitwerks im Frequenzbereich von 2–4 Hz, die Koplanar–Mode(n) genannt werden. Die zugehörigen Eigenformen beschreiben eine antimetrische, koplanare, vorwärts–rückwärts Bewegung des Höhenleitwerks. In Folge der niedrigen Eigenfrequenzen können diese Schwingungen leicht durch seitliche Böeneinwirkung angeregt werden, insbesondere durch Einwirkung von Turbulenzen am Seitenleitwerk. Bedingt durch die geringe aerodynamische Dämpfung dieser Schwingungen entstehen starke Resonanzen, die hohe Strukturlasten im Bereich des Anschlusses des Höhenleitwerks verursachen. Mit einem System zur aktiven Bedämpfung der Schwingungen durch eine Rückführung der Beschleunigung in x–Richtung an der Spitze des Höhenleitwerks auf den Seitenruderausschlag kann eine Reduktion der Strukturlasten um mehr als 20% erzielt werden.

A standard Finite–Element–Analysis of large aeroplanes reveals one or several 2–4 Hz modes of the horizontal tailplane (HTP), termed coplanar modes. They describe a coplanar fore/after motion of the HTP. Due to their low eigenfrequencies, these modes can be easily excited by lateral gust, in particular by continuous turbulence on the fin. As the aerodynamic damping of these modes is small, strong resonance phenomena occur, yielding high loads at the HTP root. Via a mode control system, consisting of a dynamic feedback of the x–acceleration at the HTP–tip to the rudder, active damping and thereby a loads reduction of more then 20% is demonstrated.

Published Online: 2009-09-25
Published in Print: 2002-09