Test results of the 3rd test campaign

The current deliverable resumes the high velocity impact test results performed on plates made out of a tri-axially braided Zylon® fiber reinforced CYCOM 890® epoxy. Three test series were performed. In the first test series a steel ball with a diameter of 30mm and a weight of approximately 112 grams was used. For those tests, a normal impact angle was selected to create a first database. The second test series was performed with the same impactor, but with an impact angle of 45° between the trajectory of the impactor and the surface of the plate. Rectangular projectiles out of steel with the dimension of 18x13x3mm3 and a weight of 5,5 grams have perpendicularly impacted the plates during the third test series. The impact surface of the projectiles was 13x3mm2

Impact studies on rigid and compliant targets including the first simulation model of the biofidelic bird

The conference contribution discusses the background for impact testing by artificial bird models. These models aim on representative and repetitive results in the impact behaviour compared to real birds. When accomplished, artificial birds can replace real bird testing and hence, avoid animal tests. The study incorporates two test setups to assess the impact behaviour of birds. A rigid setup is applied to record the transmitted impact force. The second setup is a compliant generic leading edge to be deformed plastically. Under impact this structure with a hemispherical nose radius is indented without rupture. Both, the test setups and the artificial birds are modelled in numerical simulations. There are two aspects of the comparison discussed. First, the regular shaped DLR reinforced artificial bird (DLRRAB) and CTS Alpha biofidelic artificial bird are compared against the real bird reference. Second, these two physical substitutes are assessed against their numerical counterparts. This comprises the first numerical model of the biofidelic artificial bird. Throughout the study, a soft body weight of 1.8 kg (4 lbs) was used. The rigid target assessment was using a projectile velocity of 90 m/s (175 kts) impacting normally. The evaluation with compliant leading edges was performed at 135 m/s (262 kts)

Test Report for Bird Strike Tests on Vertical Tail Plane Leading Edges

Dieser Bericht dokumentiert Vogelschlag- und Hagelschlagtest, die an Subkomponenten einer Seitenleitwerksnase durchgeführt wurde. Dies waren Nasenelemente und Paneele aus einem glasfaser-schaumverstärkten Kernverbund nicht konstanter Dicke. Dabei hatten die Deckschichten einen unterschiedlichen Aufbau. Die Tests wurden mit mehreren Lastfällen bestehend aus Aufprallpunkt, Orientierung, Impactor-Masse sowie -geschwindigkeit, die mit dem Kunden definiert worden war, durchgeführt. Die Lastfälle orientierten sich an den Lufttüchtigkeitsforderungen für Transportflugzeuge (EASA CS-25).Die Testrandbedingungen wurden entsprechend den Kundenanforderungen in der Testdefinition zusammengefasst. Der Zustand des Testartikels wurde vorab visuell als in Ordnung festgestellt. Nach dem Test wurde visuell, per Ultraschall und / oder Computer Tomographie, teilweise beim Auftraggeber, teilweise beim DLR in Stuttgart oder Braunschweig der Zustand nachgewiesen. The report describes bird and hail strike testing of sub-component of a vertical tail plane leading edge. The test articles comprised nose sections and panels of a foam core sandwich with glass fibre reinforced plastics face sheets. There were variations of both the core cross sections and the face sheets layups. Several load cases consisting of point of impact, orientation, impactor mass and velocity were defined with the customer. These tested load case were along with the airworthiness requirements of passenger transport aircraft (EASA CS-25). The test boundary conditions have been defined with the customer prior to the testing. The test articles were delivered as is by the customer and were stated as acceptable visually. After the impact testing the test article status were partly non-destructively inspected from both by the customer, the test-performing DLR Institute of Structures and Design and the Institute of Composite Structures and Adaptive Systems

Ballistic Impact Testing of Metal - Silicon Carbide Ceramic Layers

The present report documents ballistic impact tests on silicate ceramic layers with metal layers. The two layers of ceramic matrix composite (CMC) material specimens and Nickel-based steel alloy were positioned back-to-back. The CMC specimens were circular plates made of Keraman. The metal plates were of Inconel 718 (IN718) specimens. The metal plates were fully clamped while the CMC plates were positioned by three cantilevers. The just contained velocity was determined. CMC fragmentation was determined by computed tomography. In dem vorliegenden Bericht werden ballistische Aufprallversuche an keramischen Platten dargestellt. Dazu wurden Silikatkeramikplatten aus Keraman auf metallischen Platten aus Inconel 718 (IN718) angeordnet und unter senkrechtem Impact getestet. Es wurde die Durchbrechgeschwindigkeit bestimmt. Die Computertomographie konnte erfolgreich zur Volumenbestimmung der Fragmentierung in CMC Material eingesetzt werden

Comparative Studies of Bird Strike by Dummy Tests and Simulations

Bird strike analysis is a necessity in aircraft’s and rotorcraft’s safety certification. Artificial birds are a means to repetitively test a structure’s behaviour under this impulse transfer. However, artificial or dummy birds as a surrogate are questioned if their threat is representative in comparison with real birds. The sourcing of real birds instead requires high effort and drawbacks in terms of repeatability and ethic aspects. The background of artificial bird approaches is sketched and two approaches are characterised. The regular shaped reinforced artificial bird by DLR German Aerospace Center (DLRRAB) is compared with the biofidelic and ornithomorphic test device (OTD) by Crashtest Service (CTS) in terms of launchability, the load profile during normal impact and the breakup pattern. The applied velocities are typical for aeronautical safety testing. The conference presentation covers the first test results of biofidelic artificial birds compared with the DLRRAB and real birds under identical loading and boundary conditions. The influences on the bird dummy behaviour during testing are discussed

Ballistic Impact Testing of Metal and Metal - Oxide Ceramic Layers

Es wurden metallische Probenplatten aus Nickelbasislegierung sowie unverbundene Schichten aus Nickelbasislegierung und faserverstärkte Oxidkeramik unter senkrechtem Hartkörperaufprall getestet. Die verwendeten Projektile ebenfalls aus Nickelbasislegierung von ca. 7 g Gewicht trafen mit Geschwindigkeiten zwischen ca. 127 und 320 m/s auf. Die Restgeschwindigkeit konnte nur in 2 von 62 insgesamt durchgeführten Tests bestimmt werden. Deshalb konnte die Restenergie nicht gesichert dargestellt werden. Die eingespannten, quadratischen Prüfplatten aus Nickelbasislegierung hatten eine Wandstärke von 2.5 mm und ein Außenmaß von ca. 102 x 102 mm². Die aufgelegten, runden Keramikplatten hatten eine Wandstärke von 1.5 und 3.0 mm sowie einen Durchmesser von 70 mm. Die entwickelte und verwendete Prüfvorrichtung erlaubt die Einspannung der Metallprobe. Im Falle der Metall-Keramik-Schichtung wurden die Keramikproben über Metallfedern vor die Metallprobe gespannt. Es wurden für die Metallplaten wie die Aufbauten von Metall/Keramik die Durchbrechgeschwindigkeit (just-contained) bestimmt. Insgesamt wurde eine große Streuung der Ergebnisse beobachtet. Deren Ursache wurde dargelegt. --- Tests were performed on metal plates and back-to-back layers of metal plates with ceramic under perpendicular impact with hard bodies. The metal specimens were made out of nickel-base alloy, the ceramics layer out of oxide fibre reinforced ceramics. The nickel-base alloy projectiles had approx. 7 g weight; the velocities were varied between approx. 127 and 320 m/s. The residual velocity could only be determined in 2 out of 62 performed tests. The residual energy could not be established due to that fact. The nickel-base alloy plates were approx. 2.5 mm thick and 102 x 102 mm² in size. The ceramic layers were 1.5 and 3.0 mm thick, they had a diameter of 70 mm. The developed and applied test support clamped the metal specimens. In case of the metal-ceramics back-to-back layups, the ceramic layer was clamped on the metal specimen by metal springs. For both the metal plates and the back-to-back layers of metal plates with ceramic the just contained velocities were determined. The results in this test series showed a high scatter. The reason for this was outlined

Test Report for Bird Strike Tests on Full-Scale Helicopter Transparency

The report describes the bird strike testing of full-scale helicopter windshield in a typical 3D shape and a typical structural environment. The objective is to evaluate the improved impact behaviour of a new transparency design. The test articles are the joined windshield and the composite canopy frame in conjunction. These elements are supported by a support frame which is connected to the test cell. The tests were performed on a particular impact point which was given by the customer. The required impact velocity was defined by the project outline and the overall airworthiness requirements for a CS-29 rotorcraft. The test articles were delivered by the customer and implemented into the test environment by DLR. Before the test, the test articles were visually inspected. On one windshield a full-field ultrasonic thickness measurement was performed. The tests were conducted in laboratory environment and for the impact an artificial bird was accelerated by a gas gun to the necessary velocity. The test articles were observed by three high-speed cameras. The loading in the canopy frame was simultaneously recorded by strain gauges at one test. In total, there were performed three impact tests in 2012 and 2013. Under the given boundary conditions the canopy has exhibited major distortion subsequent to the strike of the artificial bird. Dieser Bericht dokumentiert Vogelschlagtests, der an einer dreidimensional gekrümmten Hubschrauberverglasung durchgeführt wurde. Das Ziel war eine das Impactverhalten eines verbesserten Scheibendesigns. Die Frontscheibe war mit dem Kanzelrahmen aus Faserverbundkunststoff in typischer Weise gefügt. Dieser Testartikel wiederum war mit der Testzelle über einen Stützrahmen verbunden. Die Tests wurden auf Aufprallpunkte durchgeführt, die durch den Kunden definiert war. Die Aufprallgeschwindigkeiten waren das Projekt bzw. durch die Lufttüchtigkeitsforderungen für große Hubschrauber gegeben. Die Testartikel wurden durch den Kunden bereitgestellt und durch das DLR in der Testumgebung eingebaut. Die Testartikel wurden visuell inspiziert und bei einer Frontscheibe wurde die Dicke vollflächig über Ultraschall-Messungen bestimmt. Die Tests wurden in einer Laborumgebung durchgeführt. Dabei wurden die verwendeten Kunstvögel durch eine Gaskanone auf die vorgegebene Geschwindigkeit beschleunigt. Der Test wurde über drei synchronisierte Hochgeschwindigkeitskameras dokumentiert. Bei einem der Tests wurde die Belastung im Kanzelrahmen über eine synchronisierte Aufnahme aus Dehnmessstreifen aufgenommen. Insgesamt wurden drei Impact-Tests in 2012-2013 durchgeführt. Unter den Versuchsrandbedingungen zeigte die Scheibe eine starke Verformung unter dem Aufprall des Kunstvogels

Test Report for Bird Strike Tests on Transparency Plates

Es wurden Impact-Tests mit 0.5, 0.250 und 0.125 kg (1lb, ½ und ¼ lb) schweren Gelatine Impaktoren auf ebene Platten durchgeführt. Die Platten waren aus Poly-Methyl-Methacrylate (PMMA) und Polycarbonat (PC) sowie aus Verbunden dieser beiden Werkstoffen mittels Klebefolie. Für verschiedene Materialien, Verbünde und Wandstärken sollte die Belastungsgrenze im Sinne von maximal ertragbarer Aufprallgeschwindigkeit bzw. -energie festgestellt werden. In einer Vorserie (11.05.-01.06.2012) wurden die Platten durch den Rahmen nur einfach gelagert. In der Hauptserie (11.-26.07.2012) wurden die Platten für die Versuche so verspannt, daß keine Setzbewegung in Plattenebene auftrat. Der Spannrahmen war instrumentiert durch Kraftmesselemente, auf denen dieser gelagert war

Relevant safety aspects for aircraft rear-end

The current deliverable contains the quasi-static material characterization results on tri-axially braided Zylon AS fiber reinforced Cycom 890 epoxy, the main material parameters of the investigated materials (Al2024T3, UD T700/M21, tri-axially braided AS4c carbon fiber reinforced M36 epoxy, and tri-axially braided Zylon AS fiber reinforced Cycom 890) for the high velocity impact simulations, the high velocity impact test results performed, a description of the chosen simulation approach, the validation of the simulation methodologies against selected high velocity impact results, and the results of assessments performed with the generic APU debris

Konstruktive Optimierung einer Beschussanlage Kaliber 25/32 mm

Zu Zeiten von Globalisierung und immer internationaler werdenden Geschäftsbeziehungen kommt Luftfahrzeugen als Verkehrs- und Transportmittel eine immer höhere Bedeutung zu. Um in dieser hart umkämpften Branche konkurrenzfähig zu bleiben, wird nach immer neuen Technologien geforscht um Leistung und Produktivität steigern zu können. Deshalb geht auch im Flugzeugbau immer Stärker der Trend zu Leichtbaustrukturen wodurch nicht nur Gewicht reduziert, sondern auch Treibstoff eingespart werden kann. Dadurch lassen sich kosten senken und Leistungsdaten erhöhen, was sich in einer steigenden Produktivität bemerkbar macht. Diese Leichtbaustrukturen müssen natürlich in der Lage sein denselben Beanspruchungen standhalten zu können. Dies wird im Rahmen unterschiedlichster Materialprüfungsverfahren getestet bis diese neuen Leichtbaustrukturen schlussendlich die an sie gestellten Anforderungen Erfühlen. Ein Teil dieser Materialprüfungen sind sogenannte „High Velocity Impact Tests“ bei denen Objekte mit hoher Geschwindigkeit auf diese Leichtbaustrukturen geschossen werden, um deren Verhalten während des Aufpralls zu untersuchen. Diese Versuche werden mit sogenannten Leichtgasbeschussanlagen durchgeführt