Gepulste Luftströme steuern Strömung über Flügel
Insbesondere bei Start und Landung müssen die Flügel bei tiefer Geschwindigkeit ausreichend Auftrieb erzeugen. Komplexe Systeme aus Klappen an den Flügelvorder- und -hinterkanten können starken Auftrieb bieten, doch sie erhöhen auch das Gesamtgewicht, den Treibstoffverbrauch und die Emissionen des Luftfahrzeugs. Systeme für aktive Strömungskontrolle, welche die Flugbedingungen erkennen und darauf reagieren, können sehr effektiv den Auftrieb und die Stabilität erhöhen und den Luftwiderstand verringern. Doch obwohl viel Aufwand betrieben wurde, um Aktorkonzepte zur Strömungskontrolle zu erforschen, konnte keines die technologische Reife erreichen, um für die zivile Luftfahrt vorstellbar zu sein. Im Rahmen des Projekts "DT-FA-AFC" unternahmen EU-finanzierte Wissenschaftler eine intensive Forschungs- und Entwicklungskampagne, um ein System bereitzustellen, das über ein solches Potenzial verfügt. Sie legten einen Schwerpunkt auf das Strömungskontrollsystem und die Steuergeräte anstatt auf die aerodynamischen Auswirkungen der Strömungskontrolle und befassten sich somit mit einem Forschungsgebiet, das bis dahin eher wenig Aufmerksamkeit erhalten hatte. Das Endergebnis ist ein robustes und kompaktes fluidisches Aktorensystem im Flugzeugmaßstab, das weder über bewegliche noch über elektrische Teile verfügt.Das System liefert gepulste Luftströme mit hoher Amplitude, um die Grenzschichtablösung zu verzögern oder zu verhindern. Das Verhindern oder Verzögern der Ablösung des glatten Luftstroms über einen Körper von seiner Oberfläche und des anschließenden Übergangs zu einem turbulenten Strom erhöht die Reichweite. Ein fluidischer Einzelelement-Aktor wurde in Zusammenarbeit mit externen Organisationen entwickelt, sodass er den technischen Spezifikationen entspricht und mit der Klappe an der Flügelhinterseite kompatibel ist. Elemente wurden dann in einem großen Aktoren-Array mit der erforderlichen Treiberstufe kombiniert. Das System im Flugzeugmaßstab wurde auf Druckverhältnisse, Strömungsraten und -frequenzen geprüft und anschließend für die Prüfungen im Windkanal maßstäblich verkleinert. Die Systemleistung wurde wies, wie in Bench-top-Versuchen evaluiert, die erforderliche Kontrolle in den relevanten Frequenzbereichen auf, um für die Integration in ein Passagierflugzeug in Frage zu kommen.Es wird erwartet, dass die aktive Ablösungssteuerung über gepulstes Blasen von der Klappenschulter bedeutend zum Erreichen der in Vision 2020 angestrebten Ziele des Advisory Council for Aeronautics Research in Europe (ACARE) beitragen wird. Dies wird durch reduzierte mechanische Komplexität, weniger erforderlichen Platz und geringeres Gewicht erzielt, wodurch wiederum Treibstoffverbrauch und Emissionen gesenkt werden. Das DT-FA-AFC-Projekt soll ein fluidisches Aktorensystem von hoher industrieller Relevanz bereitstellen, das als erstes seiner Art über das Potenzial verfügt, in der zivilen Luftfahrt eingesetzt werden zu können.>
