De Sterkte Afdeling bestaat al direct vanaf de oprichting van de RSL. Deze voert voornamelijk controles uit op de sterkte en de stijfheid van de vliegtuigconstructie, controleert de sterkte berekeningen en voert statische belastingsproeven uit.

In het kader van certificatie worden proeven op constructiedelen op ware grootte uitgevoerd.

Foto: statische sterkteproef op vleugel F28 in twee belastingscondities.

Statische sterkteproef m.b.v. zandzakken op vleugel van Fokker F.III.

De veelal dunwandige en hoogbelaste vliegtuigconstructies hebben de neiging onder druk- of schuifbelasting uit te knikken.

Foto: knikproef op verstijfd vleugelpaneel.

Afschuifproef op romppaneel.

Historische achtergrond (~1954): vermoeiingsbreuk in romp van een De Havilland DH.106 Comet 1.

Breukvlakonderzoek

Elektronenmicroscoop TEM Philips EM 75 (zie ook paneel 39).

Meting van operationele belastingen

Inbouwapparatuur Fokker 100 (zie ook paneel 36).

Vliegtuigontwikkeling

(Vergelijkende) proeven op constructieve details:
breuk in een GLARE lapnaad.

Levensduurbewaking

Meting, interpretatie en evaluatie van operationele belastingervaring:
FACE (Fatigue Analyser & Air Combat Evaluation) systeem ingebouwd in F-16 (oranje apparatuur en bekabeling in onderste foto) (zie ook paneel 38).

Vermoeiingsproeven op onderhuid van vleugel Fokker F27.

Vermoeiingsproeven op Fokker F28 vleugel.

Vermoeiingsproef op een romppaneel van GLARE (GLAss REinforced Aluminum).

Vermoeiingsproeven op de staart van de Fokker 100.

Registratie en analyse van de belasting op vliegtuigonderdelen tijdens een operationele vlucht leveren gegevens voor het onderzoek naar de vermoeidheid van metalen en structuren. Hierbij worden proefstukken en constructieve details onderworpen aan belastingen zoals die in de praktijk voorkomen. De NLR activiteiten op dit gebied begonnen in de jaren 1930 tijdens de pioniersvluchten van de DC-2 en DC-3 van de KLM naar Batavia (Jakarta). Belastingsmetingen tijdens de vlucht worden door het NLR uitgevoerd ten behoeve van:
1. verzamelen van belastingsgegevens voor toekomstige ontwerpen (voorbeeld: vleugelbelasting Boeing 747 van de KLM omstreeks 1978);
2. de verificatie van ontwerpaannamen (voorbeeld: vleugelbelasting van de Fokker F27 omstreeks 1959 en de latere staartlastmetingen van de Fokker 100);
3. levensduurbewaking van militaire vliegtuigen (voorbeelden: F-104, NF-5, F-16 en P-3C Orion).

Op het tekstbord in vitrine staat: Belastingen op vliegtuigonderdelen of proefstukken worden gemeten en geregistreerd met de Mechanical Strain Recorder (MSR). De cassettes van de MSR worden uitgelezen, waarna de gemeten signalen worden geanalyseerd.
De MSR aan boord van de F-16 van de Koninklijke Luchtmacht wordt in 1990 vervangen door de 1-kanaals Spectrapot, een elektronisch meetinstrument waarmee al tijdens de vlucht het geregistreerde signaal kan worden geanalyseerd.

Vanaf het begin van de oprichting van de RSL in 1919 werden veel proeven uitgevoerd om de weerstand tegen vermoeiing door draaibuiging als gevolg van trillingen te bepalen. Het afgebeelde vermoeiingsbankje uit de RSL-tijd was te zien op de tweede verdieping.

De Amsler vibrafoor werkt volgens het resonantie-principe en maakt hoge beproevingsfrequenties mogelijk. De machine is daarom zeer geschikt om in korte tijd een groot aantal basis-vermoeiingsgegevens te verwerven.

De programmeerbaarheid van de belastingsvolgorde was bij de eerste vermoeiingsmachines beperkt. Maar met de Horizontale Schenckbank konden zogenaamde programmaproeven worden uitgevoerd, waarbij 'blokken' lastwissels met verschillende amplitude werden aangebracht. Daarnaast was het mogelijk 'handmatig' enkelvoudige belastingen aan te brengen, voor onderzoek bijvoorbeeld van bijzondere belastingen, zoals tijdens de landing en het taxiën.

Met de introductie van servo-gestuurde ventielen kon elke willekeurige belastingsvolgorde in een proef worden aangebracht. Hierdoor werd het mogelijk om in de vlucht gemeten belastingshistories in de proef aan te brengen. De foto toont een MTS servo-gestuurde bank waarin een proefstuk aan zo'n gemeten belastingsgeschiedenis wordt onderworpen.

De toenemende aandacht voor 'schade tolerantie' leidde tot een groeiende belangstelling voor scheurgroei als gevolg van de belasting van dragende delen van het vliegtuig. Luchtwaardigheidsautoriteiten eisen het bewijs dat een vliegtuigconstructie voldoende robuust - schade tolerant - is om de ontwikkeling van een scheur tot aan de volgende inspectiebeurt te overleven. Het bewijs wordt gewoonlijk geleverd door een combinatie van de resultaten van berekeningen en experimenten.

De foto toont scheurgroeionderzoek aan een vleugelpaneel van de Fokker F27.

Om de scheurstoppende werking van verstijvers te bepalen en/of te verifiëren werden proeven gedaan op simpele verstijfde panelen met een centrale scheur.

De foto toont een verstijfd paneel tijdens een compressie-test.

Het NLR gebruikt een testframe voor onderzoek onder meer-assige belasting. Zulke belastingssituaties doen zich onder andere voor in romppanelen.
Bij het afgebeelde testframe voor gebogen panelen worden de belastingen aan de omtrek gegenereerd door luchtdrukverschillen. Een hydraulisch systeem levert de longitudinale drukkrachten op het romppaneel met daar bovenop de buigeffecten.

'Teardown'-inspectie van de F-16 (J-239) van de Koninklijke Luchtmacht (KLu).

Voorbeeld van variaties in gebruik:
vluchtduur van Boeing 747 vluchten.

Voorbeeld van variaties in gebruik:
cabinedruk van Boeing 747 vluchten.

Voorbeeld van variaties in belastingservaring:
rek/vleugeldoorbuiging van F-16 vluchten KLu (in figuur rechts is KLu aangeduid als RNLAF = Royal Netherlands Air Force).

Nog een voorbeeld van variaties in belastingservaring: rek/vleugeldoorbuiging van F-16 vluchten KLu.

Het fundamentele materiaal- en vermoeiingsonderzoek en het onderzoek van praktijkbreuken en ongevallen is steeds ondersteund met uitvoerig microscopisch onderzoek. Onder een microscoop is het uiterlijk van een breukvlak soms een aanwijzing voor de oorzaak van de breuk en zelfs soms van een ongeval.

In 1918 wordt het Rumpler C.VIII lesvliegtuig door de Luchtvaartafdeeling (LVA) in gebruik genomen. In 1919 storten er twee brandend neer. Er volgt een vliegverbod. De RSL voert in opdracht van een commissie onderzoek uit naar de mogelijke oorzaak. De conclusie is dat de kwaliteit van de koperen benzineleiding te kort schoot en heeft geleid tot lekkages en brand.

In 1974 breekt in de vlucht een rotorblad af van een Sikorsky S-61N helikopter, die verongelukt. Het NLR doet onderzoek naar de oorzaak. De rotorbladen van de S-61 zijn opgebouwd uit een holle aluminium ligger met een daaraan vastgelijmde achterrand van kunststof. Er bestaat een overdruk in de ligger, die alleen met stilstaande rotor kan worden gecontroleerd; drukverlies wijst op een scheur.

Bij een periodieke bladinspectie was eerder geconstateerd, dat op één plaats de lijmbevestiging plaatselijk was losgelaten, maar binnen de fabriekstolerantie viel, zodat vooralsnog kon worden doorgevlogen. Er is ter plekke corrosie ontstaan en het begin van een scheur, die groeide tijdens het verdere gebruik en niet tijdig is ontdekt. De drukmeter van het betreffende blad wees voor de aanvang van de laatste vlucht nog normaal aan. Tijdens deze vlucht is een vermoeiingsbreuk ontstaan. Het NLR heeft acht verschillende onderzoekstechnieken ingezet om de oorzaak vast te stellen en daarna drie voorstellen gedaan voor verbetering.

In 2001 stort een F-16 van de Koninklijke Luchtmacht (KLu) na een motorstoring in zee. Het NLR doet (materiaal)-onderzoek naar de oorzaak met o.a. een elektronenmicroscoop. De conclusie is, dat als gevolg van trillingen een hoge druk olieleiding bij de motor is gescheurd; weggelekte olie is ontbrand en door de hoge temperatuur is een aandrijfas uitgebogen met als gevolg dat de motor is gestopt. De handboeken worden aangepast om de trillingen uit te sluiten.

Als uitgangsmateriaal bij de fabricage van composieten dienen vaak zogenaamde prepregs. Dit zijn dunne lagen materiaal bestaande uit bundels van vezels in één richting (weefsels), die zijn geëmpregneerd met hars. Prepregs worden gebruikt voor de vorming van gelaagde composietmaterialen (laminaten). Het opgebouwde product wordt vervolgens in een oven of autoclaaf uitgehard.

Vleugelpaneel met verstijvers.

Crash-bestendige rompconstructie.

Het vervaardigen van composiet constructies vergt methoden en gereedschappen die vaak sterk afwijken van de tot dan toe gangbare.

Foto: het stapelen van voorgeïmpregneerd materiaal.

Het vervaardigen van composiet constructies vergt methoden en gereedschappen die vaak sterk afwijken van de tot dan toe gangbare.

Foto: mal voor het injecteren van hars in een droog weefsel.

Het vervaardigen van composiet constructies vergt methoden en gereedschappen die vaak sterk afwijken van de tot dan toe gangbare.

Foto: apparatuur voor automatische ultrasone inspectie.

Toepassingen van composieten zijn niet alleen gericht op gewichtsreductie, maar ook op het verlagen van de kostprijs of een combinatie van beide.

Lichter: ondersteldeel voor een helikopter.

Toepassingen van composieten zijn niet alleen gericht op gewichtsreductie, maar ook op het verlagen van de kostprijs of een combinatie van beide.

Goedkoper: aandrijfas voor een staartrotor van een helikopter.

Toepassingen van composieten zijn niet alleen gericht op gewichtsreductie, maar ook op het verlagen van de kostprijs of een combinatie van beide.

geoptimaliseerd: op buiging belast satellietonderdeel.

Het belang van de materialenafdeling van het NLL.

Werkzaamheden van de Materialen Afdeeling.

Vermoeiingsbank 'Alpha' van de RSL.

Het NLR is sinds de jaren 1980 intensief betrokken geweest bij de ontwikkeling en beproeving van GLARE (GLAss REinforced Aluminum). GLARE is een composietmateriaal met een betere weerstand tegen scheurgroei dan de tot dan toe gebruikte aluminiumlegeringen, maar met dezelfde goede eigenschappen zoals bewerkbaarheid en mogelijkheden tot reparatie. GLARE bestaat uit lagen aluminiumplaat, afgewisseld met een glasvezelversterkt materiaal met de eigenschap dat het gelijmd kan worden. GLARE is lichter dan een aluminiumlegering. GLARE dankt de goede weerstand tegen scheurgroei voornamelijk aan de aanwezigheid van de glasvezels, die ongevoelig zijn voor vermoeiing. GLARE wordt gebruikt in de romppanelen van de Airbus A380. In elk toestel is ongeveer 450 m² verwerkt.

Het beproeven van vliegtuigmotoren is een belangrijke eis, die direct wordt gesteld aan de RSL. Er komt een aparte afdeling motoren en er wordt een motorproefdraaiplaats gebouwd. Hierbij gaat het vaak om het meten van het vermogen en het brandstofverbruik, soms van een hele serie motoren van hetzelfde type. Er wordt ook geëxperimenteerd met carburateurs en met verschillende soorten brandstofmengsels.

De foto toont een motor met propeller in de motorproefdraaiplaats van de RSL.

In de jaren vijftig van de vorige eeuw worden de ramjetmotoren, bevestigd aan de bladuiteinden van de Nederlandse Kolibrie helikopter, bij het NLL getest. Een vaste testbank wordt gebruikt voor de ramjetontwikkeling. Er wordt in Amsterdam (zie foto) een speciale, draaiende testopstelling gebruikt om onder andere het brandstofsysteem te testen onder grote centrifugaalkrachten. Later wordt in verband met geluidsoverlast de rotorproefstand verplaatst naar de Noordoostpolder.

De levensduur van gasturbinebladen kan sterk worden bekort door atmosferische omstandigheden, zoals zoute lucht. In 1975 wordt bij het NLR een 'Burner Rig' ontwikkeld en geïnstalleerd. Hiermee kunnen turbinebladen worden getest onder verschillende atmosferische condities.

De levensduur van gasturbinebladen kan sterk worden bekort door atmosferische omstandigheden, zoals zoute lucht. Compressorbladen worden bij hoge temperatuur op vermoeiing getest in de 'Compressor Rig'.