Parameteridentifikation und Simulation flexibler Transmissionswellen in Hochauftriebssystemen

Flexible Wellentransmissionen (engl. Flex-Shafts) zeichnen sich unter anderem durch hohe Flexibilität in der Anordnung von An- und Abtrieb zueinander, einfache und kostengünstige Lagerungen sowie niedrige Verlustmomente aus und können somit in diversen Bereichen des Flugzeugbaus, in denen eine mechanische Leistungsübertragung notwendig ist, von Vorteil sein. Nach einer kurzen Übersicht über den konstruktiven Aufbau wird in diesem Artikel zunächst ein mechanisches Modell entwickelt, mit dem sich auf Basis elementarer geometrischer Größen die Steifigkeit bestimmen lässt. In einer weiterführenden Betrachtung werden dann die auftretenden Reibpaarungen analysiert und zu qualitativen Abschätzungen der Verluste herangezogen. Die Validierung dieser grundlegenden, mechanischen Modelle erfolgt im Anschluss durch Vermessung diverser Belastungsfälle unter ausgewählten Integrationsbedingungen. Sowohl die Ergebnisse der Grundlagenmodellierung als auch die Ergebnisse der durchgeführten Versuche werden abschließend in zwei Modellen zusammengefasst, die als Basis für eine numerische Simulation des Transmissionssystemes verwendet werden können. Das aufgestellte nichtlineare Modell beschreibt dabei ebenso das mechanische Spiel wie auch das nichtlineare Reibverhalten und die verdrehrichtungsabhängige Steifigkeit; im zugehörigen Zustandsraummodell wird jeweils von gemittelten Werten ausgegangen, alle nichtlinearen Effekte werden entsprechend linearisiert.