Die Dekarbonisierung des Luftverkehrs erfordert neue Antriebskonzepte für die Kurz- und Mittelstrecke. Batterieelektrische Antriebe bieten hierfür großes Potenzial. Aufgrund der im Vergleich zu konventionellen Energieträgern deutlich geringeren Energiedichte von Batterien gewinnt jedoch eine besonders effiziente aerodynamische Auslegung entscheidend an Bedeutung.
Im Projekt BREEZE entwickeln, charakterisieren und evaluieren wir – gemeinsam mit unserem Verbundpartner VAERIDION - deshalb aerodynamische Schlüsseltechnologien für zukünftige batterieelektrische Regionalflugzeuge. Im Mittelpunkt stehen Maßnahmen zur Reduzierung des Luftwiderstands sowohl im Hochauftrieb als auch im Reiseflug für ein vollelektrisches Regionalflugzeug mit in den Tragflügeln integrierten Batterien. Ziel ist es, eine belastbare experimentelle Datenbasis für hochgestreckte Tragflächen mit dicken Profilen und maximalem Laminaranteil zu schaffen. Dazu kombinieren wir über einen Zeitraum von 30 Monaten numerische Untersuchungen mit zwei Windkanal-Messkampagnen.
Im Projekt arbeiten wir insbesondere an:
Laminarhaltung und Oberflächenkontamination: Untersuchung des Einflusses von Oberflächenkontaminationen wie Fertigungsimperfektionen, Insektenanhaftungen oder Vereisung auf die laminare Grenzschicht sowie Ableitung von Betriebsrichtlinien für Vereisungsschutz- und Enteisungsstrategien.
Hochauftriebskomponenten: Aerodynamische Optimierung und experimentelle Charakterisierung von Hochauftriebsystemen und Flap-Track-Fairings.
Experimentelle und numerische Absicherung: Experimentelle Validierung numerischer Simulationswerkzeuge und Bereitstellung verlässlicher Leistungs- und Reichweitenprognosen als Grundlage für die spätere Flugzeugzulassung.
Im DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik untersuchen wir das Stabilitäts- und Transitionsverhalten laminarer Grenzschichten auf vergleichsweise dicken Flügelprofilen mithilfe numerischer Stabilitätsanalysen und experimenteller Untersuchungen im relevanten Parameterraum bei aerodynamisch glatten Oberflächen. Um den Laminaranteil bei Vorderkantenkontamination zu quantifizieren, identifizieren wir relevante Oberflächenstörungen wie Fertigungsimperfektionen, Insektenanhaftungen oder Vereisungen und analysieren deren Einfluss auf Grenzschichtstabilität und Transition numerisch sowie experimentell. Auf Basis der experimentell bestimmten Verschiebung der Transitionsfront und ergänzender numerischer Verfahren quantifizieren wir die daraus resultierenden Widerstandszuwächse.
Zur Analyse der Grenzschichtentwicklung qualifizieren wir die Temperature-Sensitive-Paint-Messtechnik (TSP) für Anwendungen im Niedergeschwindigkeitsbereich. Darüber hinaus entwerfen wir aus aerodynamisch-kinematischer Sicht ein Hochauftriebssystem für ungepfeilte Flügel batterieelektrischer Regionalflugzeuge und legen Flap-Track-Fairings aus, die den Gesamtwiderstand einer generischen, industrierelevanten Reiseflugkonfiguration im stationären Geradeausflug reduzieren.
BREEZE trägt dazu bei, die Markteinführung klimafreundlicher Regionalflugzeuge zu beschleunigen und die europäische Technologieführerschaft im emissionsfreien Luftverkehr zu stärken.
