Entwicklung einer kammerlosen Absaugnase für HLFC Anwendungen

Abstract

Ein zentrales Ziel aktueller und zukünftiger Entwicklungen in der zivilen Luftfahrt ist das ressourceneffiziente Fliegen. Die Laminartechnologie kann einen entscheidenden Beitrag dazu leisten. Die Hybridlaminarisierung (HLFC) im Speziellen ermöglicht eine deutliche Verlängerung der laminaren Lauflängen bei gleichzeitiger Beibehaltung hoher Reiseflug-Mach-Zahlen und Reynolds-Zahlen. Ein wesentlicher Nachteil bisheriger HLFC-Bauweisen war eine sehr aufwändige Fertigung und eine hauptsächlich auf aerodynamische Funktion optimierte Auslegung. Strukturelle Aspekte wie Vogelschlag oder Gewichstoptimierung sowie Fertigungs- und Wartungsaspekte wurden hingegen wenig betrachtet. Mit dem nachfolgend vorgestellten Bauweisenkonzept 'Tailored Skin Singe Duct' (TSSD) werden auch diese Aspekte adressiert und deutlich verbessert. Kernstück dieser Bauweise ist eine mehrlagig aufgebaute Außenhaut, welche neben der für HLFC-Anwendungen charakteristischen Mikroperforation durch ihren speziellen Aufbau die erforderliche Absaugverteilung als intrinsische Eigenschaft aufweist. Die Absaugverteilung, also die lokal angepasste Absaugung der Grenzschicht, ist für eine optimale Beeinflussung der Grenzschicht erfor-derlich. Nach dem Stand der Technik wird dies durch innenliegende Kammern realisiert. Durch die TSSD-Außenhaut kann auf diese Kammerung verzichtet werden. Dadurch ergeben sich einerseits verbesserte Möglichkeiten die Vorderkante nach strukturellen Gesichtspunkten zu optimieren, da die aerodynamische Auslegung getrennt erfolgen kann. Zum anderen ist durch den Verzicht auf die Kammern ein deutlich vereinfachter Aufbau möglich, welcher auch als demontierbare Bauweise umgesetzt werden kann. Daraus ergeben sie Vorteile hinsichtlich Wartungs-, Reparatur- und Serviceaspekten. In der vorliegenden Arbeit wird das TSSD-Konzept vorgestellt. Außerdem wird die aerodynamische Auslegung sowie eine demontierbare Bauweise am Beispiel eines Seitenleitwerksegments vorgestellt.