Von jeder auftriebserzeugenden, endlichen Tragfläche lösen sich aufgrund von Zirkulationsunterschieden längs der Tragfläche Wirbelfäden ab. Diesen bilden zusammengefaßt eine Fläche, die Wirbelschicht. Die anfangs ebene Wirbelschicht rollt sich stromabwärts hinter den Tragflächen - von den Tragflächenspitzen her - ein und bildet in einer Distanz von ca. fünf bis zehn Spannweiten hinter dem Flugzeug zwei gegenläufig drehende Wirbel, die sogenannten Randwirbel. Da diese Wirbelschleppe eine rotatorische Strömungskomponente von bis zu 60 m/s enthält und eine Lebensdauer von drei bis sechs Minuten aufweist, stellt sie ein erhebliches Gefährdungspotential für den Luftverkehr dar. Eine Modellierung von Wirbelschleppen im Wind- bzw. Wasserkanal ist aufgrund der räumlichen Ausdehnung (Wirbelschleppen von Großflugzeugen erreichen bis zu 500 m Durchmesser und eine Länge von 20 km) nur sehr eingeschränkt möglich. Um Wirbelschleppen vor Ort zu studieren, ist als Fernmeßverfahren besonders das direkte Laser-Doppler-Verfahren geeignet. Eine Meßanlage auf Basis dieses aktiven Meßverfahrens wurde entwickelt und auf dem Flughafen Frankfurt/Main eingesetzt. Meßprinzip und schematischer Aufbau werden aufgezeigt. Um das Geschwindigkeitsfeld sowie die Bewegung des Wirbelszentrums zu erfassen, wurden verschiedene Scanmethoden entwickelt. Ein bei der Wirbelmessung bewährtes Verfahren, der sogenannte Elevationsscann, wird kurz vorgestellt. Damit konnten zum einen die - hauptsächlich durch das lokale Windfeld beeinflußte - Wirbeldrift und zum anderen das Geschwindigkeitsprofil beim ebenen Schnitt durch die Wirbelachse bestimmt werden. Daneben wurden verschiedene andere Scanverfahren, wie Azimuthscan und Volumenscan, durch die ein Fortschritt bei der Bestimmung der axialen Geschwindigkeitskomponente erzielt wurde, eingesetzt.
Fernmessung von Flugzeugwirbelschleppen mittels Laser-Doppler-Anemometrie
1996
7 Seiten, 9 Bilder, 3 Quellen
Conference paper
German
Laser-Doppler-Anemometrie in der Schiffbauforschung
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