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Semi-aktive Flatterunterdrückung durch aerodynamische Maßnahmen

Verbundvorhaben SaFuMa

Die Arbeiten werden im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms Klima VII-1 durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

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SaFuMa ist ein Verbundprojekt mit dem übergeordneten Ziel, verschiedene Methoden hinsichtlich des Potentials zur Flatterunterdrückung an hochgestreckten Tragflügeln und Fanrotorschaufeln zu untersuchen und die zugrundeliegenden physikalischen Phänomene besser zu verstehen.

Die Tragflügel von modernen Verkehrsflugzeugen arbeiten im transsonischen Bereich. Obwohl das Flugzeug sich deutlich unterhalb der Schallgeschwindigkeit bewegt, treten durch die  Beschleunigung der Strömung am Flügel lokale Bereiche mit Überschallgebieten auf. Zur Maximierung der aerodynamischen Güte weisen die Flügel von modernen Verkehrsflugzeugen immer höhere Spannweiten und Streckungen auf. Dadurch lässt sich der Widerstand und damit auch der Treibstoffverbrauch reduzieren, allerdings verringert sich durch die größere Spannweite des Tragflügels seine Biegesteifigkeit.

Die transsonische Umströmung kann zusammen mit den immer biegeweicheren Flügeln dazu führen, dass bereits durch eine kleine Störung (wie durch eine Windböe oder durch das Erhöhen der Fluggeschwindigkeit) ein kritischer Zustand auftritt, der als Flattern bezeichnet wird. Die aerodynamischen Kräfte deformieren dabei den Flügel so, dass sich die Umströmung ändert. Die veränderte Umströmung wirkt sich wiederum auf die Luftkräfte aus, sodass ein selbsterregtes schwingendes System entstehen kann. Eine Verstärkung der Flügelstruktur wirkt diesem Effekt entgegen, führt aber auch zwangsläufig zu einer größeren Masse.

Bei den Rotorschaufeln von modernen Turbofans mit hohem Nebenstromverhältnis, deren Durchmesser und Umfangsgeschwindigkeiten immer weiter steigen, kann der gleiche Effekt auftreten. Insbesondere die Rotationssymmetrie der Schaufelanordnungen ist hierbei sowohl für die Aerodynamik als auch für die Struktur interessant.

Für Tragflügel mit hoher Streckung und für zukünftige Triebwerksgenerationen ist es deshalb notwendig, die im Grenzbereich auftretenden aeroelastischen Phänomene zu beherrschen. Die Universität Stuttgart, die TU Berlin, die TU Braunschweig, die TU München, die RWTH Aachen, die Universität der Bundeswehr München sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt untersuchen gemeinsam sowohl numerisch als auch experimentell verschiedene Maßnahmen, um die Luftfahrt umweltfreundlicher zu machen und die Flugbereichsgrenzen zukünftiger Verkehrsflugzeuge zu erweitern.

 

Die Arbeiten werden im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms Klima VII-1 durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

Luftfahrtforschungsprogramm

Die Projektpartner

Universität Stuttgart (Verbundführer):  Institut für Aerodynamik und Gasdynamik

Dr.-Ing. Thorsten Lutz
+49 711 685 63406,
lutz@iag.uni-stuttgart.de

Prof. Dr.-Ing. Andrea Beck
+49 711 685 60218,
beck@iag.uni-stuttgart.de

project.uni-stuttgart.de/safuma/

RWTH Aachen: Lehrstuhl für Strömungsmechanik und Aerodynamisches Institut 

Univ.-Prof. Dr. sc. Dominik Krug
+4924180- 95410,
d.krug@aia.rwth-aachen.de

Dr.-Ing. Matthias Meinke
+49 241 80 95328,
m.meinke@aia.rwth-aachen.de

https://www.aia.rwth-aachen.de/

TU München: Institut für Aerodynamik und Strömungsmechanik

Prof. Dr.-Ing. habil. Christian Breitsamter
+49 (89) 289 – 16137,
christian.breitsamter@tum.de

https://www.epc.ed.tum.de/aer/forschung/projekte/safuma/

TU Berlin: Fachgebiet Luftfahrtantriebe

Universität der Bundeswehr München: Institut für Strömungsmechanik und Aerodynamik

PD Dr. rer. nat. habil. Sven Scharnowski
+49 89 6004-2273,
sven.scharnowski@unibw.de

https://www.unibw.de/lrt7/forschung/safuma

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.: Institut für Aeroelastik

Prof. Dr.-Ing. Lorenz Tichy
Jens Nitzsche

https://www.dlr.de/de/ae/forschung-und-transfer/projekte/safuma

HS München (assoziierter Partner): Fakultät für Maschinenbau, Fahrzeugtechnik, Flugzeugtechnik

Prof. Dr.-Ing. Anne-Marie Schreyer
+49 89 1265-4492,
anne-marie.schreyer@hm.edu

 

Kontakt

Dieses Bild zeigt Thorsten Lutz

Thorsten Lutz

Dr.-Ing.

Leiter Luftfahrzeugaerodynamik / Leiter Windenergie

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