Umweltfreundliches Tragflächenkonzept für Flugzeuge
Die NLF-Tragflächenbauweise (Natural Laminar Flow) hat viel Aufmerksamkeit in der Luftfahrtindustrie erhalten. Experimente mit hoher Reynolds-Zahl, die im Grunde mit sehr turbulenten Strömungen im Zusammenhang stehen, haben entscheidend Bedeutung für die Steigerung des Grads der technologischen Reife. Diese Experimente wurden nun mit Hilfe der EU-Finanzierung des Projekts "Transonic high Reynolds number testing of a large laminar wing half model" (HIRELF) am Europäischen Transonischen Windkanal (European Transonic Wind tunnel, ETW) in Deutschland erfolgreich abgeschlossen. Übergeordnetes Ziel war es, zu ermitteln, auf welche Weise Oberflächenunebenheiten und Änderungen in der lokalen Flügelform die laminare Strömung beeinflussen. Die Forscher entwickelten ein Innendrucksteuersystem für das Tragflächenmodell unter Einsatz einer Gasflaschenversorgung zum Unterdrucksetzen von leckdichten Kammern im Flügel über drei individuell regelbare Druckleitungen. Die Wissenschaftler stellten auf manuelle Weise nach vorn und hinten gerichtete Querschnittsschritte ein. Der Einsatz eines temperaturempfindlichen Anstrichs (temperature-sensitive paint, TSP) zur Überwachung der Strömung, des wichtigsten Messverfahrens, erfordert eine sorgfältige Reinigung, Grundierung und Spritzapplikation auf die Tragfläche. Man sammelte TSP-Bilder unter 300 Testbedingungen bei verschiedenen Machzahlen und Reynolds-Zahlen. Ungefähr 1 000 Bilder wurden erfasst und analysiert, woraus ein Datensatz erstellt wurde, der seinesgleichen in der Welt sucht. Dank einer einzigartigen Vereinbarung mit der Industrie in Hinsicht auf die Weiterverbreitung der Projektergebnissen fand im Januar 2013 in den Vereinigten Staaten auf der weltweit größten Luftfahrtkonferenz, dem American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) Aerospace Science Meeting, eine mündliche Präsentation statt. HIRELF legte die Grundlagen für die schnelle Entwicklung des vielversprechenden NLF-Tragflächendesigns. Experimente wiesen die Fähigkeit des ETW zur Durchführung von Tests mit hohen Reynolds-Zahlen nach und ergaben Bilddaten mit der laut Industriestandards erforderlichen Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Die über laminare Strömungen, den Übergang zur Turbulenz und die Abhängigkeit von Flügelform und Oberflächenfehlern gewonnenen Erkenntnisse werden entscheidende Bedeutung für die zukünftige Bauform der NLF-Tragflächen haben. Gleichmäßige laminare Strömungen könnten für Flugzeuge schon in sehr naher Zukunft ganz selbstverständlich sein und wesentliche Reduzierungen des Treibstoffverbrauchs und der Emissionen bedeuten.
