Vergleich verschiedener Modelle zur Beschreibung der Böenbelastungen von Flugzeugkonstruktionen

摘要

Die an einem Flugzeug infolge von Böen entstehenden Kräfte werden durch das Zusammenwirken der zufällig auf einer Flugroute herrschenden atmosphärischen Luftbewegung, der durch das Einsatzprofil gekennzeichneten Bewegung des Flugzeugs auf dieser Flugroute und den durch die Luftbewegung angeregten Schwingungen der Flugzeugkonstruktion bestimmt. Von der atmosphärischen Luftbewegung sind für das Flugzeug in erster Linie die energiereichen, aus dem Zusammenspiel von Sonneneinstrahlung, Konvektionsströmen und Windscherung entstandenen Bewegungen von Bedeutung [ 1 ];sie lassen sich als turbulente Strömung auffassen, deren Intensität und Richtung sich kontinuierlich mit der Zeit ändern. Wird außerdem angenommen, daß die statistischen Eigenschaften dieser Strömung unabhängig vom Ort des Turbulenzfeldes sind ( Homogenität) und daß der resultierende Vektor dieses Feldes keine bevorzugte Richtung besitzt ( Isotropie ) [2, 3], so kann die Turbulenz mit Hilfe ihrer auf das Koordinatensystem des Flugzeugs bezogenen und in longitudinale, laterale und vertikale Richtung zerlegten spektralen Anteile ( üblicherweise als spektrale Leistungsdichte dargestellt ) beschrieben werden [4 J. Für die Abhängigkeit der Leistungsdichte von der Böenwellenlänge bzw. der reduzierten Kreisfrequenz haben u.a. Dryden und von Karman analytische Beziehungen angegeben [5, 6], s. Blatt 1. Demnach ist die Leistungsdichte unterhalb einer bestimmten Kreisfrequenz, die dem Reziprokwert des sog. Turbulenzmaßstabes entspricht, nahezu konstant und nimmt oberhalb dieses Wertes exponentiell ab.