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Luftströmungen über Tragflächen bei Überschallflügen überwachen

EU-geförderte Wissenschaftler bewerteten Überwachungstechniken für Luftströmungen über Flugzeugtragflächen bei Überschallflügen. Das optimale Design für Tragflächen sollte zur erheblichen Minderung von Lärm, Emissionen und Treibstoffverbrauch führen.
Luftströmungen über Tragflächen bei Überschallflügen überwachen
Überschallflugzeuge fliegen mit einer Geschwindigkeit, die schneller als der Schall ist und bei ungefähr 1.200 km/h auf Meereshöhe liegt. Ihr Flug erzeugt einen sogenannten Überschallknall.

Es entsteht eine Druckwelle, wenn das Flugzeug Luftmoleküle aus dem Weg schiebt. Dies ist mit einem Boot vergleichbar, bei dem am Bug eine Welle entsteht, wenn es sich durch das Wasser bewegt.

Wenn die Schallwelle vorübergeht, ist der donnerartige Lärm am Boden zu hören und der Druck fällt schlagartig, wie wenn ein Ballon zerplatzt. Man muss nicht hinzufügen, dass der Lärm ohrenbetäubend ist und die Druckwelle oft die Fenster in der unmittelbaren Nachbarschaft zum Wackeln bringt.

Ein Weg zur Minderung von Lärm, Verschmutzung und Treibstoffverbrauch durch Überschallflüge ist, den Übergang zwischen laminaren und turbulenten Luftströmungen über den Tragflächen zu überwachen. Obwohl es bereits intensive Studien zu Überwachungstechniken laminarer Strömungen für sub- und transonische Strömungen gab, ist nur wenig über die Umsetzbarkeit solcher Methoden in Bezug auf Überschallflüge bekannt.

Europäische Forscher wollten diese Möglichkeit mit Forschungsgeldern aus dem Projekt "Supersonic transition control" (Supertrac) untersuchen. Bei neun Partnern einschließlich zweier Flugzeugherstellern setzten die Wissenschaftler numerische Modellierungstechniken sowie Windtunnelversuche ein, um Techniken zur Übergangskontrolle zu entwickeln und zu testen.

Forscher konzentrierten sich auf numerische Techniken mit mikrometergroßen Rauhigkeitselementen (MSR, Micron-Sized Roughness), einem neuen Ansatz zur Reduzierung turbulenter Strömungen und somit von Reibungswiderstand, zur Einhaltung der Abgas- und Lärmspezifikationen sowie zur Reduzierung des Treibstoffverbrauches.

Die MSR-Versuche sowie verschiedene weitere eingesetzte Methoden waren die ersten ihrer Art in Europa in Bezug auf Überschallströmungen. Mit ihnen und ausführlichen numerischen Analysen konnten Ergebnisse, die auf wichtige künftige Forschungsrichtungen deuteten, vorsichtig ausgewertet und ausgelegt werden.

Darüber hinaus bestimmte Supertrac die optimale dreidimensionale (3D) Überschalltragfläche und deren erwartete Vorteile in Bezug auf die Reduzierung der Reibung und des Treibstoffverbrauches.
%Supertrac nutzte hoch moderne numerische und experimentelle Techniken, was zur Lösung zahlreicher offener Fragen bezüglich laminarer Strömungen über Tragflächen bei Überschallflügen führte.

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