Auszeichnung für die Berechnungen für ein längeres Leben historischer Flugzeuge
Während der CADFEM Conference 2024 wurde Cyrill Kalberer für seine Masterarbeit mit dem CADFEM Academic Simulation Award ausgezeichnet. Seine Ermüdungsberechnungen an den Flügelanschlüssen historischer De Havilland-Flugzeuge kann zum Erhalt der wenigen verbliebenen flugfähigen Exemplare beitragen.
Cyrill Kalberer wurde für seine Masterarbeit zum Thema «Fatigue Analyse am Flügelhauptanschluss der De Havilland Vampire DH-100/DH-115» anlässlich der CADFEM Conference 2024 in Rapperswil mit dem CADFEM Academic Simulation Award ausgezeichnet. Manfred Maurer, Simulation Engineer bei der CADFEM (Suisse) AG und Betreuer der Arbeit, begründete dies mit den Worten: «Meine Jury-Kollegen – drei Schweizer Hochschulprofessoren – und ich konnten die Begeisterung für die Fliegerei in Cyrills Arbeit förmlich spüren. Gleichzeitig war sie inhaltlich und fachlich sehr gut ausgearbeitet und hat viele diverse Themenbereiche detailliert behandelt. So konnte sich Cyrill knapp gegen seine Mitstreiter durchsetzen.»
Berechnungen für historische Flugzeuge
In seiner Arbeit, die Cyrill Kalberer am ZHAW Zentrum für Aviatik (ZAV) schrieb, führte er Ermüdungsberechnungen an kritischen Stellen der Flugzeugmodelle De Havilland Vampire DH-100 und DH-115 durch. Von diesen historischen Kampfflugzeugen, die lange Zeit in der Schweizer Armee im Einsatz waren, gibt es heute nur noch wenige flugfähige Exemplare. «Eine Schwachstelle sind die Hauptflügelverbindungen, die im Gegensatz zu modernen Flugzeugen nur einen Befestigungspunkt haben», erklärt Cyrill Kalberer. Für diese Anschlüsse hat der Absolvent mehrere Simulationen mit modernen Methoden durchgeführt. «Zuerst erstellte ich eine Computational Fluid Dynamics-Simulation (CFD), um die aerodynamischen Lasten zu bestimmen, da keine geeigneten aerodynamischen Daten von De Havilland verfügbar waren», so Cyrill Kalberer. «Für diese sehr alten Flugzeuge gibt es diese Daten schlichtweg nicht mehr.» Mit ANSYS Mechanical entwickelte er ein Finite-Elemente-Modell (FEM) der Vampire, um die Steifigkeiten und Spannungen an den kritischen Stellen zu ermitteln. Die beiden Simulationsmodelle überprüfte er dann durch eine Validierung mit Daten von De Havilland. Abschliessend führte er Rissfortschrittsberechnungen mit AFGROW durch, um die Lebensdauer zu bestimmen.
Lebensdauerverlängernde Untersuchung
Als Ergebnis konnte Cyrill Kalberer ein neues Wartungsintervall für zwei kritische Stellen am Flügelhauptanschluss bestimmen. «Damit kann die Lebensdauer aufgrund der heute geringeren Nutzung und Belastung der Vampire deutlich erhöht werden», sagt Cyrill Kalberer. «In Zahlen ausgedrückt bedeutet dies eine 4,5-fache Erhöhung der Lebensdauer, was angesichts der Tatsache, dass es heute nur noch so wenige Flugzeuge dieser Art gibt, ein grosser Gewinn ist».
Wertvolle Unterstützung während der Arbeit und für die Zukunft
Unterstützt wurde Cyrill Kalberer bei seiner Abschlussarbeit nicht nur von den Dozierenden des ZAV, sondern von Beginn an von Manfred Maurer von CADFEM. Cyrill Kalberer ist stolz auf die Auszeichnung: «Es ist ein tolles Gefühl, wenn die eigene Arbeit gewürdigt wird und man die Bestätigung bekommt, einen guten Job gemacht zu haben». Neben dem Preisgeld, das mit dem Award verbunden ist, konnte der Absolvent viele wertvolle Kontakte in der Branche knüpfen. «Während der CADFEM-Konferenz konnten alle Nominierten ihre Arbeiten vor einem Publikum von 30 bis 40 Personen präsentieren. Das hilft sehr beim Aufbau des persönlichen Netzwerks», fasst er seine Erfahrungen zusammen.