In der vorliegenden Arbeit wird eine Analysekette vorgestellt, die es ermöglicht, instationäre Luftkräfte an einem hochmanövrierfähigen Flugzeug zu bestimmen, das sich im Einflussbereich des Nachlaufwirbelsystems eines vorausfliegenden Flugzeugs befindet. Die zeitlich veränderliche Anströmung am einfliegenden Flugzeug resultiert zum einen aus der relativen Bewegung der Flugzeuge zueinander und zum anderen aus den Geschwindigkeitsschwankungen innerhalb des Nachlaufs. Die zeitliche und räumliche Entwicklung des Nachlaufwirbelsystems einer Delta-Canard-Konfiguration wird mit Hilfe von experimentellen und numerischen Methoden bestimmt. Unter Anwendung der Hitzdrahtanemometrie wird die Geschwindigkeitsverteilung innerhalb einer Querströmungsebene an verschiedenen Stromabpositionen ermittelt. Diese Messergebnisse werden zur Initialisierung von Grobstruktursimulationen verwendet, die es ermöglichen, das Strömungsfeld des Nachlaufwirbelsystems in einer Entfernung von bis zu 50 Spannweiten stromab zu analysieren. Für eine Berechnung der detaillierten Luftkräfte für beliebige Einflugmanöver werden die notwendigen Transformationen vorgestellt, die das Geschwindigkeitsfeld vom Koordinatensystem des vorausfliegenden in das des nachfolgenden Flugzeugs überführen. Die instationären Luftkräfte werden mit einem neuentwickelten Verfahren auf Grundlage der stationären Tragflächentheorie bestimmt.
In the present study, an analysis chain is presented, which allows to determine unsteady aerodynamic loads on a high agility aircraft that is in control of the wake vortex system of a preceding aircraft. The unsteady flow on the encountering aircraft results on the one hand from the relative motion of the aircraft and on the other hand from the velocity fluctuations within the wake. The spatial and temporal evolution of the wake vortex system of a delta canard configuration is determined using experimental and numerical methods. Using the hot-wire anemometry, the velocity distribution is obtained within a cross-flow section at various downstream positions. These measurement results are used for initialization of Large Eddy Simulations which allow to analyze the flow field of the wake vortex system at a distance of up to 50 spans downstream. For a detailed calculation of the unsteady loads of any ingress maneuver the necessary transformations are presented that transform the velocity field corresponding to the coordinate system of the preceding into the coordinate system of the following aircraft. The unsteady aerodynamic loads are determined with a newly developed method based on the steady lifting surface method.
Aerodynamik von Wirbelschleppen bei hochmanövrierfähigen Flugzeugen
2013
165 Seiten, Bilder, Tabellen, 81 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Flugzeug , Tragfläche (Aerodynamik) , Anströmung , Wirbelsystem , Koordinatensystem , Querströmung , Aerodynamik , Wirbelschleppe , Grobstruktur , Strömungsfeld , Geschwindigkeitsfeld , numerische Methode , Hitzdrahtanemometrie , Luftfahrzeug , instationäre Strömung , Large-Eddy-Simulation , Manöver , Relativbewegung , Geschwindigkeitsänderung
TIB AV-Portal | 2013
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