Im Falle eines horizontal startenden Hyperschallflugzeuges richtet sich die Gestaltung seiner auftriebserzeugenden Unterseite nach der bestmöglichen Integration von Antrieb und Zelle. Der Vorderrumpf des Flugzeuges wird zur Außenverdichtung der eintretenden Strömung benutzt, während das Heckteil die Expansionsfläche der Schubdüse bildet. Die resultierende asymmetrische ebene Düsenform SERN (Single Expansion Ramp Nozzle) ermöglicht die zum Erzielen von hohen Flugmachzahlen notwendigen großen Expansionsverhältnisse. Idealerweise paßt sich während der Aufstiegsphase die Geometrie durch einen Verstellmechanismus an den stark ändernden Umgebungsdruck an. Trotzdem kann die Überexpansion der SERN-Düse im transsonischen Flugbereich nicht vermieden werden. Die Folgen sind ein starker Abfall im Nettoschub und eine negative Komponente des Schubvektors. Das dadurch entstehende Nickmoment erfordert eine Stabilisierung des Gerätes durch eine Schubvektorsteuerung. Es wird eine einfache Methode untersucht, den Schubvektor passiv zu beeinflussen. Dazu wird die undurchlässige, konturierte Expansionsfläche teilweise ersetzt durch eine poröse Platte, über der eine Ventilationskammer angeordnet ist. Die passive Ventilation der Düsenströmung wird durch den Druckgradienten in Strömungsrichtung erzeugt. Für die numerische Untersuchung wurde ein Rechenverfahren mit impliziter Zeitdiskretisierung zur Lösung der zweidimensionalen Bilanzgleichungen entwickelt. Durch Nachrechnen von verschiedenen in der Literatur dokumentierten Testfällen konnte die Qualität und Effizienz des Verfahrens überprüft werden. Alle wichtigen Strömungsphänomene wurden qualitativ und quantitativ bei den ausgesuchten Beispielen durch die Rechnung reproduziert. Für die experimentellen Untersuchungen wurde ein Druckspeicherkanal mit ebener Meßstrecke aufgebaut. Zur Sichtbarmachung der Strömung wurde das Schlierenverfahren eingesetzt. Druckmeßbohrungen entlang der Expansionsfläche ermöglichten die Erfassung des Druckverlaufes. Eine Platte mit Porositäten zwischen 2 und 10 % wurde zur passiven Steuerung in die Expansionsrampe eingebaut. In einem engen Machzahlbereich läßt sich die Abtriebskomponente des Schubvektors durch die passive Ventilation korrigieren. Die Verbesserungen sind jedoch zu klein, um das Hyperschallflugzeug zu trimmen. Eine aktive Steuerung bzw. ein Mechanismus zum Verstellen der Düsen-Halshöhe ist daher zur Stabilisierung unbedingt notwendig.


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    Titel :

    Untersuchungen zur passiven Steuerung einseitig expandierender Schubdüsen


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    1999


    Format / Umfang :

    112 Seiten, Bilder, Tabellen, 88 Quellen




    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch






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