Strömungen in Luftversorgungssystemen

Zukünftige Verkehrsflugzeuge zeichnen sich durch einen hohen Grad an Elektrifizierung aus, wodurch schwere Druckluft- und Hydraulikleitungen durch leichte Kabel ersetzt werden können. Da Druckluft lokal am Verbraucher erzeugt werden soll, fällt die Druckluftversorgung durch die Triebwerke weg. Dies generiert neue Anforderungen an Lufteinlässe im Hinblick auf den Massenstrom sowie die Druckrückgewinn und Integration. Schon in der frühen Flugzeugentwurfsphase müssen Kerndaten zum Entwurf von Lufteinlässen für typische Flugbedingungen und Anforderungsprofile gewonnen werden. Dazu wurde in der Abteilung das eindimensionale Lufteinlassentwurfsverfahren AIcom entwickelt, das, basierend auf Strömungsdaten und Bedarfsangaben, die wesentlichen geometrischen Daten für den Detailentwurf eines Lufteinlasses liefert. Über eine Schnittstelle zu Strömungssimulationen (CFD), liefert das 1D Entwurfsverfahren für jeden Punkt auf der Flugzeughaut eine Aussage über einen geeigneten Lufteinlass und dessen Leistungscharakteristik. Die vom 1D Entwurfsverfahren vorgeschlagene Lufteinlasskonfiguration wird dann mit dreidimensionaler numerischer Strömungssimulation überprüft, wobei anschließende Verbraucher wie z.B. Wärmetauscher berücksichtigt werden können.

Abb. 1: Dargestellt ist als Farbkonturplot die Widerstandszahlprognose eines NACA-Lufteinlasses für  jeden Punkt auf der Flugzeugkontur.

Abb. 2: Mit CFD berechnete Druckkontur entlang der Seitenwände eines NACA-Lufteinlasses mit anschließendem Diffusorkanal und Wärmetauscher als Verbraucher. . .