Das nationale Forschungsvorhaben ProHMS

Abb. 1: Mini Trailing-Edge Devices

Abb. 2: Auftriebserhöhung durch MiniTEDs

Im Rahmen des Technologievorhabens Pro-HMS wurde auf Basis eines typischen Anforderungsprofils für ein Flugzeug der nächsten Generation (FNG) die aerodynamische Auslegung eines Tragflügels mit multifunktionalen Steuerflächen ausgearbeitet. In der Abteilung AS-HK wurden in diesem Zusammenhang numerische und experimentelle Arbeiten durchgeführt, die den Einsatz von MiniTEDs (Mini Trailing-Edge Devices) als multifunktionale Steuerfläche im Reiseflug untersuchen. Hierzu wurden verschiedene Arten von MiniTEDs wie z.B. Gurney Flaps (GF), divergente Hinterkanten (DTE) und Split Flaps (SF) betrachtet, Abb. 1.

Die Untersuchungen am 2D-Flügelprofil VC-Opt zeigen, dass das aerodynamische Verhalten von MiniTEDs in transsonischer Strömung mit den Erkenntnissen im Low-Speed korrespondiert. Wie im Low-Speed, führt die Nutzung von MiniTEDs zu einer Erhöhung des Auftriebs gegenüber dem Basis-Flügelprofil bei gleichem Anstellwinkel, Abb. 2. Das Nickmoment wird vermindert und der Widerstand bei konstantem Anstellwinkel erhöht. Wird der Einfluss der MiniTEDs allerdings bei konstantem Auftrieb betrachtet, können im mittleren und vor allem im oberen Auftriebsbereich Widerstandsreduktionen erzielt werden.

Als Ursache für diese Wirkung wurden zwei Phänomäne identifiziert: Zum einen sorgt die MiniTED für eine Umlenkung der Strömung an der Profilhinterkante, wodurch sich die Gesamtzirkulation des Profils erhöht. Dieses erreicht, ähnlich dem Ausschlagen einer konventionellen Hinterkantenklappe, eine Erhöhung des Auftriebs infolge der vergrößerten Profilwölbung. Zum anderen wird stromab der Profilhinterkante ein Rezirkulationsgebiet hervorgerufen, welches zu einer Absenkung der Oberflächendrücke im hinteren Bereich der Oberseitenumströmung führt. Dieses wirkt weiter auftriebserhöhend und vermindert zugleich die Anforderungen an den Druckrückgewinn der Oberseitenumströmung in Richtung Profilhinterkante.

Die Arbeiten haben darüber hinaus gezeigt, dass die unterschiedlichen Arten der untersuchten MiniTEDs nach den gleichen Wirkungsprinzipien auf die Stömung Einfluß nehmen. Die Wirksamkeit der MiniTED ist demhingegen aber durch starke Abhängigkeiten von ihren geometrischen Begebenheiten wie z.B. MiniTED-Höhe oder -ausschlagwinkel und Anbauposition gekennzeichnet.

Literatur:

• K. Richter, H. Rosemann, "Experimental Investigation of Trailing-Edge Devices at Transonic Speeds", The Aeronautical Journal, Vol. 106, No. 1058, 2002, pp. 185-193
• G. Dargel, H. Hansen, J. Wild, T. Streit, H. Rosemann, K. Richter, "Aerodynamische Flügelauslegung mit Multifunktionalen Steuerflächen", DGLR-Jahrestagung 2002, DGLR-2002-096, 2002