Experimentelle Untersuchung von Spoilern und Steuerflächen zur Flatterunterdrückung
Teil des Verbundvorhabens „Semi-aktive Flatterunterdrückung durch aerodynamische Maßnahmen“ SaFuMa
Das Verbundvorhaben SaFuMa widmet sich der numerischen und experimentellen Untersuchung verschiedener aerodynamischer Maßnahmen zur passiven Flatterunterdrückung. Diese Maßnahmen sind von entscheidender Bedeutung für die Realisierung hochgestreckter Tragflügel, die bei zukünftigen Flugzeuggenerationen zur Verbesserung der aerodynamischen Effizienz eingesetzt werden sollen. Im Vergleich zu aktiven Techniken, die mit erhöhtem Gewicht, höherem Systemaufwand und höherem Energiebedarf verbunden sind, bietet ein robuster, rein passiver Ansatz signifikante Vorteile und kann Entwicklungsaufwand sowie Kosten senken. Im Rahmen des Verbundprojekts werden die strömungsphysikalischen Mechanismen und die Wirksamkeit der vorausgewählten aerodynamischen Maßnahmen zur Verschiebung der Flattergrenze an Profilen und Flügelsegmenten sowohl numerisch als auch experimentell untersucht. Damit leistet SaFuMa einen wesentlichen Beitrag zum Förderziel einer umweltfreundlicheren Luftfahrt.
Im Rahmen des Verbundforschungsprojekts SaFuMa konzentriert sich die Universität der Bundeswehr München auf die experimentelle Analyse der Wirkung von Spoilern und Steuerflächen auf strömungsphysikalische Effekte sowie die Verschiebung der Flattergrenze. Zunächst werden die im Verbund definierten aerodynamischen Maßnahmen an einem starren 2D-Modell untersucht, um optimale Positionen, Größen und Ausstellwinkel zu ermitteln, die zu reduzierten Amplituden der Stoßoszillation bei transsonischen Anströmbedingungen führen. Die Identifikation effizienter aerodynamischer Konzepte erfolgt in enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern. Die vielversprechendsten Konfigurationen werden anschließend in der Hauptphase des Projekts mit einem frei schwingenden 2D-Flügelmodell und modernen optischen Strömungsmessverfahren im Trisonischen Windkanal München (TWM) experimentell analysiert. Durch Variation der Machzahl und des Anstellwinkels wird quantifiziert, wie die aerodynamischen Maßnahmen die Flattergrenze beeinflussen. Durch gezielte Variation der strukturellen Eigenfrequenz kann die Kopplung zwischen Fluid und Struktur angepasst werden, wodurch sich die verschiedenen aerodynamischen Konzepte bewerten und vergleichen lassen. Zur Beurteilung der Übertragbarkeit auf realistische Flügel werden ausgewählte Spoiler- und/oder Steuerflächenkonfigurationen zusätzlich an einem gepfeilten 3D-Flügel untersucht, um ihr Potenzial zur Unterdrückung von Flatterneigung zu bestimmen.
Partner:
- Universität Stuttgart (Verbundführer)
- RWTH Aachen University
- Technische Universität München
- Technische Universität Berlin
- Universität der Bundeswehr München
- Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.
Projektleiter: