Freiflugexperimente zum Einfluss atmosphärischer Turbulenz auf Laminarprofile

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Cameron Tropea
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 116366474

Bei manchen modernen Segelflugzeugen mit Laminarprofil wurde beim Einflug in atmosphärische Turbulenz, wie sie z.B. in thermischen Aufwinden auftritt, ein Flugleistungsverlust festgestellt. Für dieses Phänomen gibt es verschiedene Erklärungsversuche. Während eine Erklärung Mikroturbulenz und vorzeitige Transition verantwortlich macht, basiert die zweite Erklärung auf dem Einfluss der makroskopischer Turbulenz. Die Effekte werden in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen bis jetzt weitestgehend getrennt und unabhängig voneinander untersucht, in der Atmosphäre treten die verschiedenen Skalen gleichzeitig und überlagert auf. Keine Erklärung konnte jedoch bis jetzt entweder theoretisch, experimentell oder numerisch nachgewiesen beziehungsweise verworfen werden. Aus diesem Grund ist ebenfalls nicht bekannt, ob die Problematik auch auf andere Flugzeugklassen - wie Motorflugzeuge der allgemeinen Luftfahrt, Very Light Jets, UAVs - übertragbar ist, in denen Laminarprofile bereits verwendet oder in Aussicht gestellt werden.Im Rahmen dieses Projektes sollen hauptsächlich durch experimentelle Untersuchungen im Flugversuch die Mechanismen untersucht werden, wie verschiedene Skalen atmosphärischer Turbulenz mit einem Laminarprofil interagieren und Möglichkeiten zur Einflussnahme - aktiv oder passiv - aufgezeigt werden. Zur Erreichung dieses Ziels werden relevante Größen wie Anstellwinkel und Flugzeugbewegungen, Turbulenzintensität, Druckverteilung um das Profil, Instabilitäten der Grenzschicht und Transitionslage simultan mit hoher Datenrate aufgezeichnet. Nur auf diese Weise können sich die sich überlagernden Effekte getrennt und systematisch untersucht werden.Durch Messungen im Windkanal soll die Messtechnik vor den Flugversuchen erprobt werden. Einfache numerische Simulationen (URANS) dienen hauptsächlich der Visualisierung und sollen so das Verständnis der Vorgänge in der Turbulenz zusätzlich fördern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen