Buffet Kontrolle
Transsonische Buffet-Kontrolle mit Luftstrahl-Wirbelgeneratoren
Analyse und Regelung instationärer transsonischer Strömungen an aeroelastischen 2D- und 3D-Flügelkonfigurationen
Moderne Verkehrsflugzeuge fliegen meist im transsonischen Strömungsbereich, der durch Stoßwellen und stoßinduzierte Ablösungen von Natur aus nichtlinear ist. Nahe der Flugbereichsgrenze entwickelt sich eine Strömungsinstabilität, das sogenannte transsonische Buffet. Eine periodische, selbsterhaltende Stoßoszillation über der Flügeloberfläche wird von starker instationärer Ablösung begleitet. Moderne Tragflügel sind zunehmend leicht und elastisch; die instationären Stoßbelastungen können die Oberfläche anregen und zu ungünstigen Strukturschwingungen (Buffeting) führen. Die komplexen Fluid-Struktur-Wechselwirkungen erzeugen aeroelastische Effekte und weichen von einer Starrkörperanalyse ab. Daher ist das Verständnis der gekoppelten Fluid-Struktur-Dynamik entscheidend für die Verbesserung der strukturellen Lebensdauer und des operationellen Flugbereichs. Dies erfordert eine Analyse der Buffet-Mechanismen an starren und aeroelastischen Flügelkonfigurationen mit steigender Komplexität – von 2D-Geometrien mit voller und gekürzter Spannweite bis zu 3D-Modellen eines gepfeilten Flügels. Zur Reduzierung der Buffett- und Buffeting-Effekte ist eine geeignete Regelstrategie nötig. Dieses Forschungsprojekt untersucht Air-Jet-Vortex-Generatoren (AJVGs) als vielversprechende Methode zur Buffetkontrolle an starren und aeroelastischen Flügeln. Durch Luftstrahlinjektion in die Querströmung werden Wirbel in die Grenzschicht eingebracht, wodurch deren Widerstandsfähigkeit gegenüber stoßinduzierter Ablösung steigt. Im Gegensatz zu Untersuchungen an starren Flügeln wurde die Buffetkontrolle an komplexeren Konfigurationen bisher kaum erforscht. Ziele des Projekts sind (a) das Verständnis der Mechanismen des instationären transsonischen Buffets über starren und aeroelastischen Flügeln und (b) die Entwicklung einer geeigneten AJVG-Kontrollstrategie zur Reduzierung ungünstiger Buffeteffekte. Dazu werden detaillierte Experimente mit modernsten optischen Messsystemen durchgeführt, um hochwertige Datensätze zu Strömungsgeschwindigkeiten und Strukturverformungen zu erzeugen und das gekoppelte System zu untersuchen. Ergänzend werden fortschrittliche Nachbearbeitungstechniken eingesetzt, um das dynamische Strömungsphänomen zu charakterisieren. Das Projekt leistet einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der Mechanismen, die transsonische Buffett- und Buffeting-Effekte bestimmen, und zeigt wirksame Mittel zu ihrer Kontrolle auf.
Projektleiter / Projektbearbeiter: Dr.-Ing. Deepak Prem Ramaswamy
Fördergeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)