Schmier- und wartungsfreie Lagertechnik in Flügelmodell für Strömungsmessungen

Im Rahmen des DFG-Sonderforschungsbereichs 401 "Strömungsbeeinflussung und Strömungs-Struktur-Wechselwirkung an Tragflügeln" werden am Institut für Luft und Raumfahrt der RWTH-Aachen u.a. Messungen des Wirbelnachlaufs von Tragflügeln durchgeführt. Als Messobjekt dient ein sog. Referenzflügel (Halbspannweite 675mm, Massivbauweise, Werkstoff: X42Cr13). Im Rahmen von Forschungsarbeiten sollte dieses Halbflügelmodell umgebaut werden. Ziel war es, den Wirbelnachlauf eines Tragflügels mit Hilfe dieser neuen Applikation im hauseigenen Wasserumlaufkanal und im Schleppkanal der DST in Duisburg zu untersuchen. Bei entsprechendem Erfolg würde der Einsatz dieses Systems in der Praxis wirtschaftliche und sicherheitstechnische Vorteile für die zivile Luftfahrt bieten. Ein Schwerpunkt der Konstruktion war die Entwicklung eines Übertragungsgetriebes. Die Lagerung dieser Baugruppe musste besonders für den Einsatz im Wasserumlaufkanal eingesetzt werden können, ohne Korrosionserscheinungen aufzuzeigen. Es gab aber eine Reihe weiterer Anforderungen an die Lagerungen. Diese sollten möglichst klein sein, um die Strömungen möglichst wenig zu beeinflussen, über lange Zeit wartungsfrei funktionieren (keine Korrosion, unempfindlich gegen Staub und Schmutz), sollten möglichst spiel- und vibrationsfrei sein, nur eine mäßige Wärmeentwicklung aufweisen und kostengünstig sein.

Nach theoretischen Methoden wurden im einjährigen Projektverlauf Versuche mit diversen Übertragungsgetrieben und iglidur-Polymerlager durchgeführt, um die geeignetste Lösung der Aufgabe zu ermitteln. Ausgewählt wurde ein Zahnriementriebe in Kombination mit Gleitlagerungen. Angetrieben wird das System über eine Welle-Hohlwelle-Kombination, die in der Flügelwurzel durch ein großzügig dimensioniertes Gleitlager (Loslager) und in der Flügelspitze durch schalenförmige Gleitlager (Festlager) mit dem Modell verbunden ist. Neben den Zahnriemenscheiben befinden sich zwei Scheiben auf der Welle, die sich axial gegen die Gleitlager abstützen, welche wiederum durch die Spannplatte, die sich zwischen den Riemen befindet, gegen axiales Verrutschen gesichert sind. Die Spannplatte soll zudem die Flügelstabilität erhalten und die Vorspannung des Zahnriemens aufbringen. Durch die Verwendung von Kunststoff-Gleitlagern konnten die Fertigungskosten der Einzelanfertigung gering gehalten werden. Die Gleitlagerung erfüllte die Forderungen nach geringem Spiel, geringen Vibrationen und mäßiger Wärmentwicklung. Organische Materialien sind zudem nicht korrosionsfähig.