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Abteilung Sichere Systeme und Systems Engineering
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TuLam



Das Projekt TuLam (Toughen up Laminar Technology) ist ein DLR-internes Projekt mit einer knapp 3-jährigen Laufzeit vom Februar 2014 bis zum Dezember 2016, welches auf den Ergebnissen des DLR internen Vorgängerprojekts LamAiR (Laminar Aircraft Research) aufbaut. Das Ziel des Projektes ist es, den Reifegrad (Technology Readiness Level) der Laminartechnologie zu erhöhen und das für die Laminarisierung benötigte System weiter zu vereinfachen.

Die Laminarhaltung der Strömung über dem Flügel und den Leitwerken während des Reiseflugs ist aufgrund des reduzierten Reibungswiderstandes von laminarer im Vergleich zur turbulenten Strömung eine wesentliche Möglichkeit, den spezifischen Treibstoffverbrauch von Verkehrsflugzeugen zu reduzieren. Aus diesem Grund wird in TuLam unter anderem ein Hybrid Laminar Flow Control (HLFC) System für das Seitenleitwerk eines Mittelstreckenflugzeugs näher betrachtet. Hierbei werden sowohl die kammerlose Absaugnase, die in LamAiR entwickelt wurde, weiter verbessert, als auch verschiedene aktive Systemkonzepte erstellt und bewertet.

 

     
Inputs und Aufgaben für die Systemtechnik   Bauweisendemonstrator einer HLFC-Absaugnase

 

Bei HLFC-Systemen wird ein Teil der Strömung an der perforierten Vorderkante abgesaugt, um aerodynamische Instabilitäten, die die laminare Strömung in eine turbulente Strömung umschlagen lassen, zu unterdrücken. Das HLFC-System benötigt neben einer aerodynamischen und einer fertigungstechnischen Analyse auch eine systemtechnische Betrachtung, um das Gewicht, den Energiebedarf und die Komplexität des Absaugsystems so gering wie möglich zu halten. Neben dem Institut für Flugsystemtechnik sind die folgenden Einrichtungen des DLR an TuLam beteiligt:

  • Das Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
  • Das Institut für Bauweisen und Konstruktionsforschung
  • Das Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik
  • Das Systemhaus Technik

Die Ziele, die mit dem Projekt verfolgt werden, sind:

  • Auslegung geeigneter Systemarchitekturen und –konzepte unter Berücksichtigung zulassungsbedingter Randbedingungen
  • Definition von geeigneten Subsystemen: z.B. Absaugpumpen, pneumatische Versorgung, Sensoren zur Systemüberwachung und –regelung
  • Einbindung in das Energiesystem des Verkehrsflugzeugs
  • Bewertung des Systems im Hinblick auf Energiebedarf, Gewicht und Komplexität (qualitativ) sowie des dynamischen Verhaltens

Als einen ersten Schritt müssen dafür multidisziplinäre Entwurfs- und Bewertungswerkzeuge für aktive laminare Strömungskontrollsysteme erarbeitet werden, welche die Architekturdefinition unter Berücksichtigung relevanter Zulassungsbestimmungen unterstützen sollen. Die Werkzeuge sollen eine frühe Abschätzung von Gewicht und Energiebedarf im Entwurfsprozess ermöglichen. Bei der Erarbeitung der Werkzeuge ist darauf zu achten, dass diese sich auch für andere Flugzeugtypen und Anwendungsgebiete über den Horizont von TuLam hinaus verwenden lassen. So ist z.B. zu berücksichtigen, dass sich die entwickelten Entwurfswerkzeuge in weitere am DLR vorhandene Prozesse und Werkzeuge zum Gesamtflugzeugvorentwurf einbinden lassen, um diesen weiter zu vereinfachen.

Zum anderen sollen verschiedene systemtechnische Konzeptlösungen für ein Seitenleitwerk mit integriertem HLFC-System mit den erarbeiteten Tools erstellt und bewertet werden. Dafür muss das Gesamtsystem in geeignete Subsysteme (z.B. Pumpen, Aktuatoren, Sensoren,…) aufgeteilt werden, welche die, aus den verschiedenen Disziplinen kommenden, Anforderungen an das System erfüllen. Die entwickelten Architekturen werden anhand einer Integrationsstudie am Beispiel eines gegebenen Mittelstreckenflugzeugs evaluiert. Durch die zeitgleichen Arbeiten an dem Projekt ECHO, wo ein HLFC-System für das Höhenleitwerk eines Langstreckenflugzeug entwickelt wird, können auch Rückschlüsse bezüglich der Übertragbarkeit der Ergebnisse gezogen werden.
 


Abteilungsstruktur
Entwurfs- und Validierungsmethoden
Sicherheitskritische Architekturen
Systemregelung und –überwachung
Avionik
Projekte
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Clean Sky 1 - JTI SFWA
Clean Sky 2 - ECHO
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Flyable Mirrors
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