ATLAS - AcousTic LoAds on Space-Structures
Struktur-aeroakustische Interaktionen von Raketenoberstufen sind durch die Forderung nach genaueren numerischen Verfahren von zunehmendem Interesse im Bereich der Auslegung und dem Entwurf von Schalenstrukturen. Insbesondere die obere Nutzlastverkleidung ist während der Startphase hohen externen Belastungen ausgesetzt. Neben der instationären transsonischen Anströmung wird die Struktur u.a. durch Verdichtungsstöße, akustische Druckschwankungen und Strukturschwingungen belastet. Dies führt zu einer starken Wechselwirkung zwischen der komplexen, nichtlinearen Struktur und dem umgebenden Fluid.
Im Bereich der Nutzlastverkleidung kommen zunehmend moderne Leichtbauweisen aus faserverstärkten Kunststoffen in Verbindung mit Aluminium Wabenkernen und schallabsorbierenden Materialien zum Einsatz. Des Weiteren wird das Antwortverhalten maßgeblich von äußeren Randbedingungen, Reibungseffekten und Dämpfungseigenschaften der Materialien beeinflusst. Dies macht eine präzise Modellierung des nichtlinearen Strukturverhaltens in Verbindung mit den komplexen Strömungszuständen und Randbedingungen erforderlich.
In Kooperation mit dem Aerodynamischen Institut (AIA) der RWTH wird im Rahmen des Projekts der Einfluss der Strukturvibrationen auf das aeroakustische Antwortverhalten unter Berücksichtigung des nichtlinearen Systemverhaltens untersucht. Ziel ist die Erhöhung der Genauigkeit für den Entwurf von Weltraumstrukturen und die Reduktion von Sicherheitsfaktoren im Bereich aeroakustischer Belastungen. Dabei ist ein wesentlicher Bestandteil die numerische Simulation und Bewertung des Einflusses der Strukturvibrationen in Verbindung mit den komplexen Strömungszuständen und Randbedingungen auf das aeroakustische Antwortverhalten.