Es wurden Untersuchungen angestellt, inwiefern sich in die Winglets integrierte Ruder nutzen lassen, den Wirbelnachlauf hinter einem Tragflügelmodell zu beeinflussen und schneller ungefährlich zu machen. Dazu sollten mittels Oszillation dieser Ruder Instabilitäten im entstehenden Wirbelsystem angeregt werden. Die Anregung von Instabilitäten im Wirbelnachlauf von Tragflügeln gilt als vielversprechendes Mittel zum Erreichen eines vorzeitigen Zerfalls des Wirbelsystems. Dadurch soll die Gefährdung auf nachfolgende Flugzeuge schneller reduziert werden. Innerhalb dieses Vorhabens wurde untersucht, ob durch periodisch ausgeschlagene Ruder an Winglets die Wirbel im Flügelnachlauf so destabilisiert werden können, dass die auf nachfolgende Flugzeuge ausgeübten Störungen erheblich reduziert werden. Die Untersuchungen wurden im Schleppkanal des Instituts für Luft- und Raumfahrt durchgeführt. Die Geschwindigkeitsverteilung in Ebenen quer zur Bewegungsrichtung des Modells wurde mittels 2-Komponenten Particle Image Velocimetry gemessen. Als Modell wurde ein Rechteckflügel mit Winglets und periodisch bewegten Wingletrudern verwendet, der einfache Änderungen der Konfiguration ermöglicht und eigens für das Vorhaben konstruiert und gebaut wurde. Die Arbeiten wurden durch numerische Stabilitätsanalysen ergänzt, mit denen die optimalen Frequenzen des periodischen Ausschlags ermittelt werden sollten. Es konnte so das Gefährdungsniveau hinter dem Flügel mit und ohne Ruderausschlägen anhand der induzierten Rollmomente in den vermessenen Ebenen verglichen werden. Es wurde festgestellt, dass in bestimmten Flügel-/Klappenkonfigurationen durchaus ein schnellerer Zerfall stattfindet als in anderen. Als wesentlicher Parameter für den Grad der Wirksamkeit konnte das Spannweitenverhältnis bzw. der Abstand der im Nachlauf entstehenden Wirbel identifiziert werden. Je näher die Wirbelpaare aneinander rücken, desto schneller vollzieht sich der Zerfall des Wirbelsystems. Es ist also eine wirksame Nachlaufbeeinflussung mithilfe passiver Maßnahmen möglich. Es zeigte sich jedoch, dass durch die zusätzliche periodische Bewegung der Ruder keine wesentliche Abschwächung der induzierten Rollmomente gegenüber dem Fall ohne Bewegung erreicht werden konnte.
Destabilisierung des Wirbelnachlaufs mit aktiven Winglets. Schlussbericht zum Technologievorhaben. IHK - Innovative Hochauftriebs-Konfigurationen
2006
31 Seiten, 26 Bilder, 1 Tabelle, 14 Quellen
Report
German