Aerodynamische Tragflächenlasten aktiv steuern
Hauptziel des EU-finanzierten Projekts STARLET (Basic wind tunnel investigation to explore the use of active flow control technology for aerodynamic load control) war die Abschwächung übermäßiger aerodynamischer Lasten, die bei schnellen Manövern und unter anderen Off-Design-Bedingungen auftreten. Als Alternative zu konventionellen mechanischen Lösungen wie etwa symmetrischem Querruderausschlag und Windleitblechumlenkung schlug das STARLET-Team eine Reihe von innovativen Fluidikvorrichtungen vor. Unter den zahlreichen erforschten Konzepten waren der fluidische Spoiler, die sogenannte undichte Tragfläche (Leaky Wing) und die dualen Flügelhinterkantendüsen am vielversprechendsten. Der fluidische Spoiler besteht aus einer Anordnung von Minidüsen, die sich an der oberen Tragflächenspitze befinden. Die aus diesen Düsen austretende Luft beeinflusst die allgemeine Strömung rund um den Flügel, was zu deren Teilung führt. Im Resultat werden die auf die Tragflächenstruktur wirkenden Biegemomente abgeschwächt. Die oberen und unteren Flügelflächen verbindende Kanäle bilden die vereinfachte Version, das undichte Tragflächensystem. Sind die Kanäle offen, beeinflusst die durch diese Kanäle wehende Luft die Luftströmung an der oberen Flügelfläche, was zu deren Abtrennung und schließlich zur Minderung der aerodynamischen Lasten an der Tragfläche führt. Beim dritten Konzept - zwei, nach oben gerichteten Düsen an der Flügelhinterkante - nutzt man den Coandă-Effekt, um die Luftströmung rund um die Tragfläche zu verändern. Die erreichte Umverteilung der aerodynamischen Lasten kann eine bis zu 30 %-ige Verringerung der Biegemomente bewirken, die im Fall eines plötzlichen Luftstoßes auf die Tragflächenwurzel einwirken. Hauptvorteil des Einsatzes dieser fluidischen Vorrichtungen ist die im Vergleich zu konventionellen, mechanischen Vorrichtungen wesentlich schnellere Abschwächung von aerodynamischen Lasten an den Flugzeugtragflächen. Die zu erwartenden Vorteile sind jedoch zahlreich und umfassen die Möglichkeit, das Gewicht der Tragflächenstruktur und damit den Treibstoffverbrauch zu reduzieren. Für diese innovativen Fluidikvorrichtungen zur aktiven Lastensteuerung sind bereits drei Patente eingereicht worden. So können weitere Entwicklungen in der Zukunft folgen. Das STARLET-Projekt wurde außerdem mit dem ersten Preis des Clean Sky Forums ausgezeichnet, das am 17. März 2015 stattfand.
Schlüsselbegriffe
Windkanaltests, aerodynamische Belastungen, Flugzeugtragflächen, STARLET, Strömungskontrolle, Fluidikvorrichtungen
