16. Dezember 2019
Bis an die Grenzen des Fliegens

DFG, DLR und Helm­holtz er­mög­li­chen Spit­zen­for­schung für nach­hal­ti­ge Luft­fahrt

Flugzeugmodell im Transschall-Windkanal
Flug­zeug­mo­dell im Trans­schall-Wind­ka­nal
Credit: ©ETW & IAG / Universität Stuttgart

Flugzeugmodell im Transschall-Windkanal

Das Bild zeigt die Fo­to­mon­ta­ge ei­nes Wind­ka­nalm­odells über das bild­lich die nu­me­ri­sche Simulation der Ae­ro­dy­na­mik ei­nes Ver­kehrs­flug­zeus bei ho­hen Flug­ge­schwin­dig­kei­ten ge­legt wur­de. Nu­me­ri­sche Simulation und ex­pe­ri­men­tel­le Er­for­schung im Wind­ka­nal ge­hen Hand in Hand für die Ge­win­nung neu­er Er­kennt­nis­se über die Ae­ro­dy­na­mik na­he der Schall­ge­schwin­dig­keit.
  • Schwerpunkt: Luftfahrt

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert eine neue Forschungsgruppe, die sich unter der wissenschaftlichen Leitung der Universität Stuttgart mit der Untersuchung offener Fragen der komplexen Aerodynamik von Luftfahrzeugen bei schallnahen Geschwindigkeiten widmen wird. Die Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF) unterstützt die Forschungsgruppe „Erforschung instationärer Phänomene und Wechselwirkungen beim High-Speed Stall“, indem sie ihr ergänzend den Zugang zum Europäischen Transschall-Windkanal (ETW) finanziert. Airbus stellt als Industriepartner ein Modell als Versuchsträger für die Windkanalexperimente zur Verfügung. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat die Kooperation vermittelt, unterstützt den Fortgang in seiner Brückenfunktion zwischen Wissenschaft und technologischer Anwendung und stellt die weltweit einmaligen optischen Messtechniken bereit, um die experimentellen Untersuchungen im ETW durchführen zu können. Dank dieser neuen Allianz haben Wissenschaftler mehrerer deutscher Luftfahrt-Lehrstühle sowie des  DLR erstmals umfassende Möglichkeiten, das Phänomen des Strömungsabrisses bei hohen Geschwindigkeiten und realitätsnahen Flugbedingungen im Detail zu analysieren. Das wissenschaftlich anspruchsvolle Projekt mit einer Gesamtförderung von zunächst rund 6,7 Millionen Euro für drei Jahre wird dazu beitragen, zukünftige Großraumflugzeuge effizienter zu designen und damit leichter und umweltverträglicher zu entwerfen.

"Mit seinen Kompetenzen und dem Betrieb von Großforschungsanlagen befindet sich das DLR an einer zentralen Schnittstelle der nationalen Luftfahrtforschung", betont Prof. Rolf Henke, Mitglied des DLR-Vorstandes für Luftfahrtforschung, "Über das Programm Luftfahrtforschung des DLR sind wir in der Lage, die Arbeiten unterschiedlicher Interessengruppen zu vereinen, insbesondere zwischen der Grundlagenforschung und dem späteren Nutzer der wissenschaftlichen Erkenntnisse, der Industrie. Denn nur wenn es gelingt alle Beteiligten an einen Tisch zu bringen, können wir erfolgreich an einer klimaverträglichen Luftfahrt arbeiten."

Ein Fokus der Forschungsgruppe ist der sogenannte High-Speed Stall, ein Grenzbereich bei hohen schallnahen Fluggeschwindigkeiten, in dem die Strömung abreißt und der Flügel beginnt, stark zu vibrieren. Nähert sich ein Flugzeug der Schallgrenze bilden sich auf dem Flügel und an den Triebwerken Überschallgebiete mit Verdichtungsstößen, die die aerodynamischen Eigenschaften stark verändern und den erfliegbaren Geschwindigkeitsbereich begrenzen. Hinter dem Verdichtungsstoß kann es leicht zum Strömungsabriss kommen. Die Forschenden wollen den Strömungsabriss und seine Folgen im Detail mit Strömungsfeldmessungen und Computersimulationen untersuchen. Die physikalischen Phänomene besser zu verstehen, ist eine wesentliche Grundvoraussetzung, um leichtere und sparsamere Flügel entwickeln zu können.

Um solche wissenschaftlich höchst anspruchsvollen und anwendungsrelevanten Fragestellungen beantworten zu können, sind realitätsnahe Windkanalversuche unverzichtbar. Der Europäische Transschall-Windkanal bietet als eine von weltweit zwei Anlagen die Möglichkeit, die physikalischen Mechanismen, wie sie an einem großen Flugzeug im tatsächlichen Flug auftreten, unter kontrollierten Bedingungen am Boden zu erforschen.

Kontakt
  • Falk Dambowsky
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    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

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    In­sti­tut für Ae­ro­dy­na­mik und Strö­mungs­tech­nik
    Telefon: +49 531 295-2410
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  • Dr.-Ing. Lars Koop
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Ae­ro­dy­na­mik und Strö­mungs­tech­nik
    Lei­tung Ex­pe­ri­men­tel­le Ver­fah­ren
    Telefon: +49 551 709 2460
    Bunsenstraße 10
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  • Dr.-Ing. Guido Dietz
    Eu­ro­päi­scher Trans­so­ni­scher Wind­ka­nal (ETW)

    Ma­na­ging Di­rec­tor
    Telefon: +49 2203 609-116

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  • Dr.-Ing Thorsten Lutz
    Uni­ver­si­tät Stutt­gart
    In­sti­tut für Ae­ro­dy­na­mik und Gas­dy­na­mik
    Ar­beits­grup­pe Luft­fahr­zeu­g­ae­ro­dy­na­mik
    Telefon: +49 2203 609-110
    Pfaffenwaldring 21
    70569 Stuttgart
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