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Das DLR-Leitprojekt "Adaptiver Flügel" (ADIF)

Abb. 1: Der adaptive Flügel

Im Rahmen des Leitprojektes "Adaptiver Flügel" (ADIF) wurde der Einsatz teiladaptiver Konturen zur aerodynamischen Leistungssteigerung an neuartigen, transsonischen Tragflügeln untersucht. Dazu wurden in der Abteilung AS-HK zahlreiche numerische und experimentelle Untersuchungen an zweidimensionalen Tragflügelprofilen durchgeführt. So wurde z.B. am 2D-Profil VC-Opt der Einsatz einer Konturbeule im Stoßbereich auf der Profiloberseite und einer flexiblen Hinterkante in einem weiten Geschwindigkeits- und Auftriebsbereich detailliert untersucht, Abb. 1.

Mit der Konturbeule erfolgt die Beeinflussung des Verdichtungsstoßes, sie stellt eine lokal wirkende Maßnahme der Strömungskontrolle dar. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass durch eine geeignete Positionierung der Beule direkt unter dem Verdichtungsstoß und durch ihre spezielle Konturierung ein Teil des anisentropen Verdichtungsstoßes in eine nahezu isentrope Kompression umgewandelt werden kann. Dadurch wird der Verdichtungsstoß abgeschwächt und eine Reduktion des Wellenwiderstandes erreicht. Durch den Einsatz einer flexiblen Hinterkante wird eine variable Wölbung des Flügelprofils realisiert. Die damit verbundene Möglichkeit zur Änderung der Gesamtzirkulation des Profils, ermöglicht eine Beeinflussung der gesamten Profilumströmung. Aus diesem Grund zeichnet sich die flexible Hinterkante als global wirkende Maßnahme zur Strömungskontrolle aus. Beide Formen von Konturmodifikationen wurden in Rahmen von ADIF in Abhängigkeit der Anströmbedingungen in einzelner sowie auch in kombinierter Anwendung hinsichtlich einer Minimierung des Profilwiderstandes optimiert.

Abb. 2: Einsatz der Konturmodifikationen bei hoher Anströmgeschwindigkeit

Die Ergebnisse zeigen, dass die flexible Hinterkante im gesamten Anströmgeschwindigkeitsbereich effektiv eingesetzt werden kann und vor allem bei niedrigen Anströmgeschwindigkeiten im hohen Auftriebsbereich große Widerstandsverminderungen bewirkt. Das Potential zur Widerstandsreduktion der Konturbeule steigt hingegen mit der Anströmmachzahl, so dass sie besonders bei hohen Geschwindigkeiten große Leistungssteigerungen erzielt. Die kombinierte Anwendung der Konturmodifikationen erwies sich im gesamten untersuchten Bereich als sinnvoll, da zum einen die unterschiedlichen Bereiche bester Effektivität beider Konturmodifikationen miteinander verbunden und zum anderen im Übergangsbereich weitere Steigerungen der aerodynamischen Leistung gegenüber den Einzelanwendungen erreicht werden, Abb. 2. Zusätzlich wurde festgestellt, dass der kombinierte Einsatz durch die flexible Hinterkante dominiert wird, da mögliche Widerstandsreduktionen in erster Linie durch die Wölbungsoptimierung erreicht werden. Ein dann verbleibender Verdichtungsstoß ermöglicht den weiteren effektiven Einsatz der Beule. Darüber hinaus wurde ebenfalls gezeigt, dass eine einfache Steuerung der Konturmodifikationen in Abhängigkeit von Anströmmachzahl und Auftriebsbeiwert realisierbar ist.

Literatur:

• K. Richter, D. Strohmeyer, H. Rosemann, "Numerische Untersuchungen an transsonischen Profilen mit flexibler Hinterkante und Konturbeule", DGLR-Jahrestagung 2000, Band III, 2000
• A. Knauer, "Leistungsverbesserung transsonischer Profile durch Konturmodifkationen im Stoßbereich", DLR-FB-98-03, 1998
• J. Birkemeyer, H. Rosemann, E. Stanewsky, "Shock Control on a Swept Wing", Aerospace Science and Technology, Vol. 4, 2000, pp. 147-156