Numerische Untersuchung des Überschallknalls des NASA C608 beim Manöverflug

Abstract

In der Entwicklung moderner ziviler Überschallflugzeuge beweist sich der auftretende Überschallknall als eine der gröÿten zu überwindenden Herausforderungen. Angesichts dessen befasst sich diese Masterarbeit mit den aerodynamischen Auswirkungen auf den Überschallknall der NASA C608 Konfiguration, eine Vorgängerversion des NASA X-59 Low-Boom Demonstrators, welche sich in einem off-design Flugzustand in Form eines Kurvenflugs befindet. In diesem Zusammenhang erfolgt eine Variation der Ruderstellungen sowie der Roll- und Anstellwinkel. Die Nahfelddrucksignaturen resultieren aus stationären RANS-Simulationen, die mit dem DLR TAU-Code auf einem hybriden modularen Centaur Rechennetz durchgeführt werden. Die Bodendrucksignaturen werden mithilfe des Propagationscodes Propaboom errechnet und durch die Mark VII Metrik von Stevens hinsichtlich des wahrgenommenen Pegels (PL) gewichtet. Es zeigt sich, dass durch positive Querruderausschläge sowohl on- als auch off-track eine Reduzierung des wahrgenommenen Pegels von bis zu 2,4 dB erreicht werden kann. Flapausschläge hingegen neigen zu einer Erhöhung des wahrgenommenen Pegels und führen darüber hinaus zu einer Flap-Höhenleitwerksinteraktion, wodurch ein kontrollierter und stabiler Kurvenflug sich als unpraktikabel erweist. Aufgrund dessen stellen sich positive Querruderausschläge als einzig sinnvolle Kombinationsmöglichkeit hinsichtlich eines möglichen Kurvenflugs heraus. Dabei ist der im betrachteten Knallteppichbereich geringste wahrgenommene Pegel von 74,27 dB bei der Kombination der gröÿten untersuchten Querruderausschläge zu lokalisieren. Bei berücksichtigtem Roll- mit nachgetrimmtem Anstellwinkel beläuft sich der geringste wahrgenommene Pegel auf 75,66 dB. Dieser ist bei einem Rollwinkel von 20° mit zugehörigem Anstellwinkel von 2,55° zu beobachten. Des Weiteren ist aus der off-track Betrachtung ersichtlich, dass der wahrgenommene Pegel am Boden auf der kurvenabgewandten Seite im Vergleich zum kurveninnsenseitigen Bereich erhöht ist.