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Verhinderung der Ablösung von Wirbelschleppen und eine Reduzierung des Luftwiderstands

Flugzeuge mit Tragflächen hoher Dicke sowie Nurflügler sind von der Bildung, der Ablösung und der Neubildung von Wirbelschleppen betroffen. Hierbei handelt es sich um Luftströmungen, die sich in Wirbel verwandeln und unstete Wirbelschleppen erzeugen können.
Verhinderung der Ablösung von Wirbelschleppen und eine Reduzierung des Luftwiderstands
Da die Größe der Flugzeuge zunimmt, ist das Problem der Wirbelschleppen zu erforschen, damit Flüge effizienter und wirtschaftlicher werden. Eine eingeschlossene Wirbelschleppe ist ein Wirbel, der sich in der Nähe eines Flugzeugrumpfs befindet.

Das VortexCell2050-Projekt ("Fundamentals of Actively Controlled Flows with Trapped Vortices") zielt darauf ab, neue technologische Plattformen anzubieten, welche zwei moderne Technologien kombinieren: Die Kontrolle eingeschlossener Wirbelschleppen und die aktive Strömungskontrolle. Werden Wirbelschleppen eingefangen, lösen diese sich nicht ab, zudem wird der Luftwiderstand in Strömungen um stumpfe Körper herum verringert. Die aktive Strömungskontrolle ist eine Form der Kontrolle, welche einen Energiezufluss erfordert.

Das EU-finanzierte Projekt VortexCell2050 entwickelte ein Tool für die Modellierung von Wirbelhohlräumen und sammelte Daten zu dreidimensionalen und aktiv kontrollierten Strömungen in Wirbelhohlräumen. Es zeigte, dass Flugzeuge mit Tragflächen hoher Dicke mit einem passend konstruierten Wirbelhohlraum und aktiver Kontrolle einer Tragfläche ohne Wirbelhohlraum vorzuziehen sind. Diese Herangehensweise hat positive Auswirkungen auf die zukünftige Verwendung in speziellen Anwendungen.

Das hier entwickelte Softwaretool optimiert die Form des Wirbelhohlraums für den Fall eines Null-Volumenstroms des Stabilisierungssystems, während das entwickelte Steuerungsschema einen von Null verschiedenen Volumenstrom erfordert. Andere Untersuchungsergebnisse weisen darauf hin, dass es viel effizientere Steuerungsschemata gibt, sich anschließende Arbeiten sollten sich auf unstetige Feedback-Steuerungssysteme konzentrieren.

Durch das Aufzeigen von vielversprechenden Möglichkeiten für weitere Verbesserungen der Leistungsfähigkeit der Wirbelhohlräume könnte der Fortschritt, der im Rahmen von VortexCell2050 gelang, die Entwicklung von sehr großen Flugzeugen, die beinahe überall und nicht nur auf den herkömmlichen Landebahnen starten und landen können, erleichtern.

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