ALSA

im Rahmen des 4. Luftfahrtforschungsprogramms

Testaufbau einer akustischen Anwendungsstudie im ETW
(mit frdl. Genehmigung der ETW GmbH)

ALSA (Akustische Lokalisation von Strömungsablösung im ETW) ist ein Forschungsprojekt innerhalb des 3. Call des 4. Luftfahrtforschungsprogramms im Forschungsschwerpunkt "Entwicklung technologischer Bausteine für das klimaschonende Luftverkehrssystem der Zukunft“. Projektpartner sind die European Transonic Windtunnel GmbH (ETW) und Airbus Deutschland. Die Projektlaufzeit ist von 2010 bis Ende 2013.

Das Projekt verfolgt zwei Hauptziele: erstens die Entwicklung eines nicht-intrusiven, kanalgebundenen Messverfahrens zur akustischen Ablöselokalisation als Alternative zu bisherigen Standardmesstechniken und zweitens die dafür notwendige Entwicklung einer akustischen Messtechnik für den Einsatz in kryogener und druckbeaufschlagter Umgebung.

Die meisten heute verfügbaren Messtechniken zur Detektion und Lokalisierung von Strömungsablösung sind unter ETW-Bedingungen nicht effizient einsetzbar. Hier sind die Grenzschichten aufgrund der hohen Reynoldszahlen sehr dünn (1 bis 2 mm), und der Modellzugang ist aufwändiger als in konventionellen Windkanälen, da bei Tiefsttemperaturen in Stickstoffumgebung (bis -173 °C) und unter Druckbeaufschlagung (bis 4,5 bar) getestet wird. Diese Änderung der Fluideigenschaften dient der Adaption an den verkleinerten Maßstab der verwendeten Modelle (Reynoldsähnlichkeit).

In diesem Projekt soll nun untersucht werden, ob ein Zusammenhang zwischen dem Nahfeld (Druckschwankungen auf der Profiloberfläche) und dem Fernfeld (akustische Druckschwankungen auf der Kanalwand) besteht. Im Erfolgsfall kann somit durch Erfassung der Fernfelddaten und Kenntnis der Übertragungsmechanismen auf das Nahfeld geschlossen werden und Ablöseregionen auf dem Profil identifiziert werden.

Zur Erfassung der Druckschwankungen im Fernfeld soll die Mikrofonarraymesstechnik verwendet werden, welche standardmäßig in industriellen Windkanälen zur Lokalisierung von aeroakustischen Schallquellen eingesetzt wird. Die besondere Herausforderung besteht hier in der Weiterentwicklung dieser Messtechnik für die Anwendung unter den extremen Temperatur- und Druckbedingungen des ETW. Damit wird zugleich die Möglichkeit geschaffen, weltweit erstmalig aeroakustische Schallquellen an kleinskalierten Modellen bei Flug-Reynoldszahlen zu erfassen.

Akustische Quellkarten eines Flugzeug-Halbmodells bei verschiedenen Reynoldszahlen
Links: T = -1°C, p = 2 bar, rechts: T = -160°C, p = 4 bar

Literatur

  1. Ahlefeldt, T., Koop, L.: Microphone Array Measurements in a Cryogenic Wind Tunnel, AIAA Journal Vol. 48 (2010), Juli, Nr. 7, S. 1470–1479
  2. Ahlefeldt, T.: Aeroacoustic Measurements of a Scaled Half-Model at High Reynolds Numbers, AIAA Journal (in press, accepted for publication 6 May 2013)
  3. Ahlefeldt, T., Quest, J.: High-Reynolds Number Aeroacoustic Testing Under Pressurised Cryogenic Conditions in PETW, 50th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, 2012
  4. Ahlefeldt, T., Sopranzetti F,, Spehr C., Henning A.: Investigation of laminar detachment by means of simultaneous microphone and surface hot wire measurements, 16th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, AIAA-2013-2110

Kontakt
Thomas Ahlefeldt
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
, Experimentelle Verfahren
Tel: +49 551 709-2289

Fax: +49 551 709-2830

E-Mail: Thomas.Ahlefeldt@dlr.de
Lars Koop
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
, Experimentelle Verfahren
Tel: +49 551 709-2237

Fax: +49 551 709-2830

E-Mail: Lars.Koop@dlr.de
URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/as/desktopdefault.aspx/tabid-183/251_read-36918/