A. Grois, M. Stößel, R. Niehuis

In Zusammenarbeit mit der Wehrtechnischen Dienststelle 61 in Manching entwickelte das Institut für Strahlantriebe (ISA) der Universität der Bundeswehr München ein stark gekrümmtes, kompaktes Forschungseinlaufsystem. Bereits angestellte Untersuchungen beschränkten sich bisher auf den Bodenstandfall. Zur Erforschung komplexer Einlaufsysteme in realistischen Flugzuständen wird ein von Umgebungsbedingungen unabhängiger Prüfstand konzeptioniert und ausgelegt. Eine schrittweise entwickelte Prozesskette ermöglicht die Überführung der Betriebszustände des Einlaufs im Flugfall auf dedizierte Mach- und Reynolds-Zahl-Bedingungen. Die Integration des Einlaufs in den Prüfstand erfolgt durch ein verkleinertes Modell (MediMEIRD - Medium scaled Military Engine Intake Research Duct) innerhalb einer Drucktonne am Mehrzweckwindkanal (MZW) des ISA. Der experimentell abbildbare Mach- und Reynoldszahlbereich ermöglicht Untersuchungen von Flughöhen zwischen 6 km und 12 km bei Fluggeschwindigkeiten von maximal Ma=0,95. Dieser Bereich wird durch ein numerisches Berechnungsmodell ergänzt, welches anhand der Ergebnisse aus den experimentellen Messkampagnen kalibriert wird. Die Komponenten des Prüfstandes werden schrittweise konzeptioniert und in erweiterten numerischen Untersuchungen detailliert ausgelegt. Positionen und Anzahl von Druckmessstellen am Einlauf werden aus vorangegangenen Forschungsarbeiten übernommen, um eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse herzustellen. Zur Erzeugung einer definierten und störungsfreien Zuströmung am Einlaufeintritt wird eine Ausblasung der Zulaufgrenzschicht aus dem Windkanal untersucht und integriert. Eine Analyse durch eine Fluid-Struktur-Interaktions (FSI) Simulation des Versuchsträgers bestätigt die Festigkeit und zeigt die maximal zu erwartenden Verformungen auf. Der so entwickelte Prüfstand ermöglicht Untersuchungen an stark konturierten Einläufen in Abhängigkeit variabler Bedingungen der Außenströmung durch Abbildung des Betriebspunktes über Mach- und Reynoldszahl am MZW.

In collaboration with the Federal Office of Defense Technology and Procurement (BWT) 61 in Manching, the Institute for Jet Propulsion (ISA) at the Bundeswehr University Munich developed a highly curved, compact research intake system. Previous investigations have been limited to ground-based conditions. To study complex intake systems under realistic flight conditions, a test rig independent of environmental conditions is being designed and built. A step-by-step process chain enables the conversion of the intake's operating states in flight to dedicated Mach and Reynolds number conditions. The intake is integrated into the test rig using a scaled-down model (MediMEIRD - Medium scaled Military Engine Intake Research Duct) within a pressure vessel at the ISA's multi-purpose wind tunnel (MZW). The experimentally achievable Mach and Reynolds number range allows for investigations at altitudes between 6 km and 12 km and maximum flight speeds of Mach = 0.95. This area is complemented by a numerical calculation model, which is calibrated based on the results from the experimental measurement campaigns. The components of the test rig are conceptualized step by step and detailed in extended numerical investigations. The positions and number of pressure measurement points at the inlet are adopted from previous research to ensure comparability of the results. To generate a defined and undisturbed inflow at the inlet inlet, a blowout of the inlet boundary layer from the wind tunnel is investigated and integrated. An analysis using a fluid-structure interaction (FSI) simulation of the test specimen confirms the strength and shows the maximum expected deformations. The test rig developed in this way enables investigations of highly contoured inlets as a function of variable external flow conditions by mapping the operating point via the Mach and Reynolds numbers at the main inlet.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2021

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2021

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 10 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2021100112475636093436

10.25967/550006

Triebwerkseinlauf, S-Duct, Flugfalluntersuchung, Windkanal

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Grois, A.; Stößel, M.; Niehuis, R. (2021): Entwicklung eines Prüfstandes zur Untersuchung von Einflüssen der Außenströmung auf stark konturierte Einlaufsysteme. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/550006. urn:nbn:de:101:1-2021100112475636093436.

01.10.2021