Coupled Aerodynamic Technologies for Aircraft Wings

 

In diesem Forschungsvorhaben werden zwei Technologien zur Beeinflussung der Flügelaerodynamik miteinander gekoppelt, um deren bekannten Vorteile bestmöglich miteinander zu kombinieren.

 

Das übergeordnete Ziel des Verbundprojekts CATeW ist die Untersuchung einer Kombination aus variabler Profilwölbung mit der hybriden Laminarhaltung auf dem Flügel eines Mittelstreckenflugzeugs. Hierbei steht eine Bewertung der Auswirkung auf das Gesamtflugzeug sowie das Aufzeigen von Abhängigkeiten verschiedener Auslegungsparameter im Vordergrund. Darüber werden insbesondere für das Marktsegment der Mittelstrecke Potenziale hinsichtlich der Treibstoff-Effizienz aufgezeigt. Das Projektkonsortium besteht aus zwei Partnern, welche die Kompetenzen aus den Bereichen des Flugzeugentwurfs sowie der aerodynamischen Low- und High-Fidelity Betrachtung vereinen. Ein Kernaspekt des Vorhabens liegt dabei in Gesamtentwurfsstudien, welche die Wechselwirkungen zwischen den Technologien interdisziplinär berücksichtigen.

In diesem Kontext beschäftigt sich das ILR mit den Aspekten der Integration von Systemen zur Hybridlaminarisierung sowie zur variablen Flügelwölbung unter Berücksichtigung der Auswirkungen auf den Flugzeugvorentwurf. Das Ziel ist die Reduktion des Reibungswiderstands durch eine für die Laminarität bestmöglichen Einstellung der Flügelwölbung. Hierbei kann das ILR auf bereits vorhandene Expertise hinsichtlich der Integration von hybrider Laminarhaltung und variabler Wölbung innerhalb der hausinternen Flugzeugvorentwurfsumgebung MICADO zurückgreifen. So existiert für die aerodynamische Bewertung ein Prozess, welcher einen 2D Strömungslöser mit einem 3D Transitionsvorhersagemodul über verschiedenen Transformationsvorschriften verknüpft. Um die im Vorentwurf notwendige Balance zwischen den Detailierungsgraden aufrecht zu halten, findet darüber hinaus eine detaillierte Systemauslegung unter Berücksichtigung der aerodynamischen Randbedingungen statt. Die vorhandene Expertise wird innerhalb von CATeW um die Bewertungsfähigkeit der Kopplung zweier Technologien erweitert. Zusätzlich werden die aerodynamischen Low-Fidelity Ergebnisse durch Modelle reduzierter Ordnung, abgeleitet aus den High-Fidelity Ergebnissen des Projektpartners, aufgewertet. Dadurch wird eine detaillierte Betrachtung der Vorteile durch die aerodynamische Effizienzsteigerung sowie der Nachteile durch zusätzliche Systemmassen und Leistungsabnahmen am Triebwerk und deren Auswirkungen auf das Gesamtsystem Flugzeug bei angemessener Rechenzeit ermöglicht.

Das Projekt wird im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms VI-1 vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

Projektpartner:

• Lehrstuhl für Aerodynamik und Strömungsmechanik der Technischen Universität München