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Flugphysik und Flugantrieb

Im Bereich von Flugphysik und Flugantrieben sollen die Wechselwirkungen zwischen Tragflügel und Flugantrieb bei extremen Hochauftriebskonfigurationen erforscht und verbesserte aeroakustische Entwurfsmethoden zur Verminderung des Lärms des Flugantriebs erarbeitet werden.

Dafür ermöglicht das Forschungsprogramm „Bürgernahes Flugzeug“ Auslegung, Konstruktion und Herstellung eines breit angelegten Validierungsexperiments im Windkanal DNW-NWB in Braunschweig. Dieses Windkanalexperiment besteht aus einem Halbflügel mit Druckluftversorgung für aktive Coanda-Hochauftriebsklappen und einem kompakten, elektrischen Antrieb mit einem lärmarmen Hochleistungspropeller und maximal 200kW Antriebsleistung. Die geplante Anordnung von Tragflügel, Propeller und Triebwerksgondel wird in der folgenden Abbildung gezeigt.

Anordnung von Flügel und Propeller im Validierungsexperiment

Geplante Anordnung von Tragflügel, Propeller und Triebwerksgondel im Windkanalexperiment

Derzeit erfolgen Simulationen zur Absicherung der aerodynamischen und strukturellen Eigenschaften des Entwurfs und die Konstruktion des Windkanalmodells. Die Verwendung von kompakten, elektrischen Hochleistungsantrieben dieser Leistungsklasse in Windkanalmodellen ist Neuland der Experimentaltechnik.

In den 5 Jahren des Programms „Bürgernahes Flugzeug“ sind Untersuchungen der aerodynamischen und akustischen Eigenschaften der gezeigten Anordnung des Propellers vor dem Tragflügel mit aktiver Hochauftriebsklappe und stationärem Ausblasen von Druckluft vorgesehen, um erstmals eine experimentelle Datenbasis für die Validierung von numerischen Simulationen zu erhalten.  

Eine wesentliche Verringerung des Triebwerkslärms ist nur durch eine Kombination von niedrigen Strahlgeschwindigkeiten und somit großen Rotoren (Propellern) sowie Mantelung, Teil-Mantelung und Lärm-Abschirmung durch Teile der Flugzeugstruktur erreichbar. Für zukünftige Entwurfsprozesse für den teilweise oder ganz ummantelten, installierten Propulsor erweitern die Forschungspartner von DLR und TU Braunschweig das akustische Berechnungsverfahren PIANO für Anwendungen mit rotierenden Koordinaten und entwickeln neue Kopplungstechniken zwischen den aerodynamischen Simulationsverfahren TAU- oder TRACE und dem Code PIANO. Ferner wird der PIANO-Code so erweitert, dass zukünftig auch der Einfluss von akustischen Auskleidungen zur Minderung des tonalen Lärms in der Schallanalyse berücksichtigt werden kann.

Ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen am Flugantrieb behandelt die akustischen und mechanischen Eigenschaften des abgasseitigen Heißgaspfads, wo metallische Strukturschäume als Liner-Material entwickelt und charakterisiert werden sollen. Auf der akustischen Seite werden die Propagation des Brennkammerlärms durch die Turbine mit numerischen Verfahren und mit dedizierten Experimenten untersucht, um so die Potenziale der Lärmminderung am Kerntriebwerk durch die neuen Liner bewerten zu können.

Beteiligte Institute:

Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik, DLR

Institut für Aeroelastik, DLR

Institut für Antriebstechnik, DLR

Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen, TU Braunschweig

Institut für Strömungsmechanik, TU Braunschweig

Institut für Turbomaschinen und Fluiddynamik, LU Hannover

Institut für Werkstoffe, TU Braunschweig


  aktualisiert am 21.02.2014
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