Gepulste Luft auf den Flügeln für eine gleichmäßige Strömung
Flugzeuge stellen eine Belastung für die Umwelt dar, da sie Lärm und Emissionen verursachen, und die Auswirkungen sind oft miteinander verknüpft. Technologien, die eine der Auswirkungen verringern können oft zu Reduzierungen bei anderen führen. Dies ist der Fall, wenn man den Luftwiderstand minimiert und die laminare Strömung über die Flugzeugoberfläche verbessert. Der Beirat für Luftfahrtforschung in Europa (ACARE) und das Quiet Aircraft Technology-Programm der Vereinigten Staaten haben sowohl strenge Ziele zur Reduzierung von Lärm und Emissionen als auch Fristen gesetzt, die in naher Zukunft liegen. Das EU-finanzierte Projekt CLFCWTE trug durch die Untersuchung eines Verfahrens zur Regelkreis-Strömungskontrolle zu den Bemühungen bei, diese Fristen erfüllen. Das Ziel war, die Grenzschichtablösung an einer Flügelklappe der Tragflächenhinterkante zu minimieren. Die Grenzschicht ist die Strömungsschicht in unmittelbarer Nähe der Flügeloberfläche. Sie ist erheblichen Reibungseffekten ausgesetzt, und wenn sie sich vom Flügel trennt, nimmt der Luftwiderstand stark zu. Forscher untersuchten die aktive Steuerung des Luftstroms, indem sie intelligent eingesetzte gepulste Luftstrahlen an der Vorderkante der Flügelklappe nutzten. Positionsbasierte Druckverteilungsmessungen wurden als Rückkopplung verwendet, um die Druckluftimpulse und die schnell schaltenden Magnetventile mithilfe eines neuen Algorithmus‘ zur iterativ-lernenden-Regelung (ILR) auf den neuesten Stand bringen zu können. Das System wurde in einem kleinen Windkanal getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass die Regelung die Trennung verzögerte und den Auftrieb um etwa 20 % erhöhte, selbst wenn sich die Position der bevorstehenden Trennung plötzlich ändert. Die neuen Algorithmen zur Regelkreis-Strömungskontrolle bei Hochauftriebs-Flügelstellungen reichen über den Stand der Technik hinaus, und es wird erwartet, dass sie einen wichtigen Beitrag für die zivile Luftfahrt leisten. Die Ergebnisse aus dem Projekt CLFCWTE werden dazu beitragen, Lärm, Kraftstoffverbrauch und Emissionen zu verringern, so dass die Flugzeuge in naher Zukunft umweltfreundlicher werden. Diese Vorteile werden für die Anwohner von Flughäfen spürbar sein und den Fluggesellschaften dabei helfen, die Umweltschutzbestimmungen einzuhalten, um wettbewerbsfähig zu bleiben.
