PIV- und BOS-Messungen an einem Flügelprofil im transsonischen Flattern mit Strömungskontrolle

AVERT

AVERT ist ein von der EU innerhalb des FP6 finanziertes Forschungsprojekt. Das Hauptziel des AVERT-Projektes ist die Entwicklung und Industrialisierung von aktiven Strömungskontrolltechniken zur Anwendung in realistischen Flügelkonfigurationen, die dabei den Widerstand signifikant reduzieren sollen. Das Ergebnis dieser Forschungen soll den Flugzeugherstellern innerhalb von AVERT die Sicherheit geben, dass neu aufkommende Strömungskontrolltechniken im industriellen Maßstab bis zur praktischen und nutzbringenden Anwendung an einem Flugzeug unter kommerziellen Nutzungsbedingungen umgesetzt werden können. Dieses Forschungsziel wird durch Tests von ausgesuchten Sensor-, Aktuator- und Kontroll-Systemen, die Überprüfung dieser Installationen mit zwei Basisflugzeugkonfigurationen und die Validierung der meistversprechendsten Techniken durch industrielle Windkanaltests erreicht werden.

Abb. 1: Momentane Geschwindigkeitsfelder ohne Hinterkantenausblasung, mit stoß-induziertem Flattern und entsprechend starker Ablösung (zum Vergrößern hier klicken)
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Abb. 2: Momentane Geschwindigkeitsfelder bei nahezu gleichem CL wie in Abb. 1 mit Ausblasung bei 1,5 bar und kleinerem Anstellwinkel, Flattern und Ablösung unterdrückt (zum Vergrößern hier klicken)
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Abb. 3: Visualisierung des Dichtegradientenfeldes mittels BOS-Technik (zum Vergrößern hier klicken)
Die PIV- und BOS-Messtechniken der Abteilung Experimentelle Verfahren wurden an einem 2D-Flügel in transonischer Strömung bei Ma = 0,736 in dem VZLU-Windkanal A4 in Prag angewendet, um die strömungsmechanischen Effekte einer Hinterkantenausblasung in einem Arbeitspaket von AVERT zu untersuchen. Durch einen 0,5 mm breiten und spannweitig ausgedehnten Spalt bei x/c = 0,94 wurde Druckluft zwischen 1,5 und 3 bar senkrecht zur Druckseitenoberfläche eines Hinterkantensegments ausgeblasen, das bei der LEA an der Universität in Poitiers entwickelt und an den ONERA-Flügel OAT15A mit 200 mm Sehnenlänge angepasst wurde, um die Flattergrenze dieses transonischen Flügels zu verschieben. Dieser Kontrollmechanismus erlaubt einen Freiflug bei höheren Machzahlen und/oder höheren CL (Auftriebskoeffizienten). Die Hinterkantenausblasung erhöht den CL, so dass für den gleichen CL niedrigere Anstellwinkel eingestellt werden können, womit Bereiche der Flugenveloppe ohne Flattern und mit reduzierter Ablösung durch Stoß-Grenzschicht-Wechselwirkung erreicht werden können.

Die Animationen 1 und 2 zeigen eine Serie momentaner Geschwindigkeitsvektorfelder bei den im Bild beschriebenen Parametern. Animation 1 zeigt die Geschwindigkeitsfelder ohne Hinterkantenausblasung, mit Flattern und entsprechend starker Ablösung, während Animation 2 Geschwindigkeitsfelder bei nahezu gleichem CL mit Ausblasung bei 1,5 bar und bei kleinerem Anstellwinkel zeigt, wodurch das Flattern unterdrückt und der Widerstand reduziert werden konnte. In Animation 3 wurde ein Dichtegradientenfeld mittels BOS Technik visualisiert, das das durch Ausblasung verursachte Dichtefeld und die Ablösungsstrukturen an der Hinterkante aufgrund von transonischem Flattern zeigt.


Kontakt
Dr.rer.nat. Andreas Schröder
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
, Experimentelle Verfahren
Tel: +49 551 709-2190

Fax: +49 551 709-2830

E-Mail: Andreas.Schroeder@dlr.de
URL dieses Artikels
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