M. Horn, H. Frhr. von Geyr, T. Weddig, J. Bruns, M. Schradick

Ressourceneffizientes Fliegen - ein zentrales Ziel aktueller und zukünftiger Entwicklungen in der Luftfahrt. Ein wesentlicher Baustein der Flugphysik zur Erreichung der Zielsetzungen in Flightpath 2050 ist die Laminartechnologie. Hybridlaminarisierung (HLFC) ermöglicht die Realisierung langer laminarer Lauflängen auf Tragflügeln bei gleichzeitiger Beibehaltung hoher Reiseflug-Mach-Zahlen und Reynolds-Zahlen. HLFC wird daher als Technologie eingestuft, die für zukünftige Langstreckenflugzeuge erheblich zur Verminderung des Gesamtwiderstandes und in der Nettobilanz zur Treibstoff- und Emissionsreduktion beitragen. Die aerodynamische Wirksamkeit der Hybridlaminarisierung, d.h. der Kombination aus Grenzschichtstabilisierung durch schwacher Absaugung und Formgebung, ist Ende der 1990er Jahren in einem sehr aufwändigen Flugversuch an einem Seitenleitwerk der A320 demonstriert worden. Die wesentlichen Herausforderungen aber liegen in der Systemvereinfachung und strukturellen Umsetzung von HLFC-Konzepten. Das Potenzial der HLFC-Technologie kann nur durch einen ganzheitlichen Ansatz in der Entwicklung gehoben werden. Zur Erhöhung der technologischen Reife wurde im LuFo Verbundprojekt HIGHER-LE ein HLFC-Segment mit einem, gegenüber dem Experimentalsystem, welches Ende der 1990er Jahre im Flugversuch verwendet wurde, vereinfachten Absaugsystem für Flug-Reynolds-Zahlen ausgelegt und letztlich an einem Großskalen-Windkanalmodell umgesetzt. Im Rahmen einer Messkampagne im DNW-LLF konnte die Funktionsfähigkeit dieses HLFC-Systems erfolgreich verifiziert werden. Im Folgenden soll der interdisziplinäre Entwicklungsprozess dieser HLFC-Absaugnase dargestellt werden. Dieser hier aufgebaute Entwicklungsprozess umfasste erstmals die enge Verzahnung der Disziplinen Aerodynamik, Struktur und Fertigung. Dies ermöglicht bereits in einem frühen Stadium der aerodynamischen Auslegung Anforderungen aus dem Strukturentwurf oder der Fertigung einzubeziehen und gleichzeitig aber auch bei der Strukturauslegung die Freiräume des aerodynamischen Designs zu nutzen. In dieser Veröffentlichung wird der Fokus auf die strukturelle Auslegung und die fertigungstechnischen Herausforderungen sowie die erarbeiteten Lösungen beispielsweise zu Strukturkonzepten und zur Mikro-Perforation von Großblechen gelegt, wohingegen das aerodynamische Design nur Erwähnung findet. Bei der hier dargelegten Auslegung der HLFC-Nase werden zudem die erforderlichen Randbedingungen für die Umsetzung der Technologie an einem Windkanalmodell dargelegt. Abschließend werden die wichtigsten Ergebnisse der Windkanalmessungen vorgestellt, die die Funktionalität des Ansaugsystems nachweisen und darauf aufbauend eine Ausblick auf zukünftige Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der Hybriden Laminarhaltung gegeben.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2016, Braunschweig

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2016

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 12 Seiten

urn:nbn:de:101:1-201609303666

Laminar, Struktur

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30.09.2016