Integrierte Umgebung zur gleichzeitigen Analyse der Aeroakustik, Aerodynamik und Aeroelastik

• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik, Technische Thermodynamik und Thermische Energietechnik
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459286139

Lärmarmer Betrieb, Energieeffizienz und sicheres Flugverhalten sind die zentralen Voraussetzungen für die aufkommende luftgestützte Elektromobilität. Dies gilt sowohl für rein elektrisch betriebene Konfigurationen im urbanen Umfeld (z.B. Drohnen und Lufttaxis) wie auch für hybrid-elektrische Varianten auf Regionalverbindungen. Bisher fehlt es hierzu an grundlegenden Antworten auf zwingende Fragestellung bezüglich der gesellschaftlichen Akzeptanz sowie der Sicherheit (Safety und Security) und Umweltverträglichkeit. Um diese Lücke zu schließen wird am Institut für Luft- und Raumfahrtsysteme der RWTH Aachen (ILR) in Zusammenarbeit mit dem Institut für Strukturmechanik und Leichtbau (SLA) der Schallarme Windkanal Aachen aufgebaut. Die vorhandene Messausstattung erlaubt eine grundlegende Analyse der Akustik, Strukturverformung und Strömung bezüglich langsamer Phänomene. Tatsächlich sind die lärmverursachenden Phänomene und kritischen Flugzustände jedoch mit hoch instationären Prozessen verbunden. Entsprechend braucht es für den Aufbau eines grundlegenden Verständnisses und der Ableitung von Lösungsansätzen eine phasengenaue, zeitlich und räumlich hochauflösende Analysemöglichkeit aller relevanten Parameter. Dies soll mit der beantragten integrierten Messumgebung Aero3 ermöglicht werden, die Komponenten zur dynamischen Positionierung des Modells im Kanal mit Verfahren zur Lärmlokalisierung und Bestimmung der Lärmemission und umfassender Auflösung und Dokumentation der Strömungszustände und -phänomene sowie der Strukturantwort koppelt. Die simultane Analyse der Aeroakustik, Aerodynamik und Aeroelastik ermöglicht erst ein fundamentales Verständnis der physikalischen Phänomene und daraus folgend eine Ableitung von erfolgsversprechenden technischen Lösungen. Die übergeordneten Ziele sind die grundlegende Steigerung der Sicherheit von leichten Luftfahrzeugen in atmosphärische Störungen, wie z.B. Turbulenzfelder oder Böen, die Reduzierung öffentlicher Beeinträchtigungen speziell durch Lärmemissionen und die Steigerung der Effizienz durch Reduktion des Widerstandes. In der Praxis werden bislang für den Entwurf von leichten Luftfahrzeugen durch Trial-and-Error gewonnene Erkenntnisse verwendet. Entsprechend existiert ein großes Verbesserungs- und Optimierungspotenzial für einen ressourcenschonenden effizienten gesellschaftlich akzeptablen Betrieb von Kleinstfluggeräten in der Zukunft. Aero3 kann substanziell dazu beitragen dieses Potenzial zu heben.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Integrierte Umgebung zur gleichzeitigen Analyse der Aeroakustik, Aerodynamik und Aeroelastik
• Gerätegruppe: 2420 Windkanäle
• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Eike Stumpf