Erscheinungsformen von Flügelflattern in Transsonischer Strömung

Kurzfassung

Die Flatterinstabilität bei der Umströmung eines elastischen Tragflügels ist im Allgemeinen ein nichtlineares Phänomen, das aus dem Wechselspiel zwischen aerodynamischen, elastischen und trägheitsbedingten Kräften resultiert. Um die physikalischen Zusammenhänge beim transsonischen Flattern besser ergründen zu können, wurde eine einfache Geometrie (2D-Flügel) gewählt, so daß die typischen transsonischen Phänomene in möglichst reiner Form auftreten. Experimentell wurden im TWG Göttingen verschiedene Erscheinungsformen von Grenzzyklen kleiner Amplitude gefunden. Es konnte demonstriert werden, daß - wie bei einem nichtlinearen System prinzipiell möglich - sehr kleine Kontrollkräfte ausreichen, um den Systemzustand zu beeinflussen. In entsprechenden Experimenten mit einem konventionellen Profil NACA 0012 wurden keine vergleichbaren stabilen Grenzzyklen kleiner Amplitude gefunden. Flatterrechnungen, basierend auf gemessenen aerodynamischen Kräften, liefern Stabilitätsgrenzen, die gut mit den direkt bestimmten Flattergrenzen übereinstimmen. Über Versuche verschiedener Gruppen einen Testfall (MP77) numerisch zu simulieren wird berichtet. Die gewonnenen Einsichten führen zu dem Schluß, daß für die Begrenzung der Flatteramplituden im transsonischen Bereich drei mögliche Mechanismen verantwortlich sein können: die Hinterkantenablösung, 3D-Effekte und die Wechselwirkung zwischen Stoß und dem darunter liegendem marginalen Ablösegebiet. Ein kleines Demonstrationsexperiment zum Flügelflattern wird vorgeführt.