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Bessere Windkanaltests an Flugzeugmodellen

Geht es darum, rechnerische Vorhersagen in Bezug auf die Leistung von Flugzeugen zu überprüfen, so ist neben dem eigentlichen Fliegen ein Windkanal die nächstbeste Möglichkeit. EU-finanzierte Forscher konnten die Genauigkeit von Testmessungen verbessern, was wichtigen Auswirkungen auf die Zukunft der Flugzeugkonstruktion haben wird.
Bessere Windkanaltests an Flugzeugmodellen
Sind Windkanaltests von Flugzeugen angesagt, so befestigen die Wissenschaftler und Ingenieure ein Modell des Flugzeugs im Windkanal, um seine Reaktion auf verschiedene Kräfte zu bestimmen und so eine realistische Simulation der Leistungsfähigkeit zu erhalten.

Eine genaue Messung von Kräften und Beanspruchungen erfordert natürlich auch genaue Modelle. Gleichermaßen wichtig bei der Interpretation der Testergebnisse ist jedoch auch ausreichend Wissen über die Auswirkungen der Befestigungseinrichtungen selbst, vorausgesetzt, dass sie beim eigentlichen Fliegen nicht vorhanden sind.

Mit den EU-Finanzmitteln des Fliret-Projekts ("Flight Reynolds number testing") wollten europäische Forscher nun verschiedenen Befestigungen und deren Auswirkungen auf experimentelle Messungen (speziell der Reynolds- und Machzahlen) bewerten.

Die Reynoldszahl und die Machzahl beziehen sich auf Strömungseigenschaften wie Geschwindigkeit und Viskosität. Diese beiden Messungen sind in herkömmlichen Windkanälen eher problematisch, während sie in kryogenen (sehr kalten) Windkanälen realistisch simuliert werden können. Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf Halterungen für Modelle und Effekte in kryogenen Windkanälen und konnten den Europäischen Transsonischen Windkanal (European Transonic Wind Tunnel) für ihre Untersuchung nutzen.

Die Forscher nahmen die Gelegenheit wahr, existierende numerische Modellierungsverfahren wie die numerische Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) und Prognoseinstrumente zu bewerten. Sie klärten Vor- und Nachteile existierender Modellierungs- und Experimentaltechniken und verbessert beide in Hinsicht auf eine bessere Synergie.

Es wurden vier neue Modellbefestigungseinrichtungen (Stacheln) entwickelt, hergestellt und getestet. Die Wissenschaftler schätzen ein, dass im Vergleich zu modernen State-of-the-art-Techniken eine ungefähr um zehn Prozent bessere Genauigkeit der Messungen im kryogenen Windkanal erzielt wurde, was vor allem auf abnehmende Interferenzen zwischen Stacheln und Modellen zurückzuführen ist.

Fliret untersuchte ein wichtiges Gebiet des Testens von Flugzeugmodellen, das entscheidende Bedeutung für die Interpretation der Resultate hat. Die von dem Konsortium realisierten Verbesserungen an den Modellhalterungen führten zu genaueren Messungen kritischer Parameter. Die Umsetzung der Fliret-Konzepte wird langfristig zur besseren Konstruktionen mit erhöhtem Auftrieb sowie Kosteneinsparungen in der Fertigung hinführen.

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