Auswirkung von Grenzschichteinsaugung auf Triebwerkfans: Aerodynamik, Aeroelastik, Strukturmechanik und Akustik - Übersicht über das Projekt AGATA3S.

Abstract

Bei der Integration moderner Triebwerke in zukünftige Flugzeugkonzepte entsteht insbesondere die Anforderung, die Auswirkungen einer ungleichförmigen Anströmung auf den Fan bewerten zu können. Eingesaugte Grenzschichten und Störungen in der Zuströmung wirken sich in einer verminderten aerodynamischen Performance, verstärkten strömungsinduzierten Schaufelschwingungen und der Anregung zusätzlicher Lärmquellen am Fan aus. Im Projekt AGATA3S wird das Verständnis über die zugrundeliegenden physikalischen Mechanismen vertieft sowie die Abhängigkeiten von den charakteristischen Größen der ins Triebwerk einlaufenden Strömung erarbeitet. Hierzu werden realistische Testfälle durch Flugzeugsimulationen abgeleitet und als Vorgaben für umfangreiche multidisziplinäre Messungen an einem realistischen Triebwerksfanmodell genutzt. Zusätzliche Prinzipexperimente und weiterentwickelte Mess-, Analyse- und Vorhersageverfahren unterstützen die Interpretation und Bewertung der Effekte. Abschließendes Ziel ist die Erfassung der Zusammenhänge zwischen der Außenaerodynamik des Flugzeugs und allen am Fan verursachten Effekten, um die Vor- und Nachteile der Grenzschichteinsaugung fachübergreifend für das gewählte Flugzeugkonzept zu bewerten. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über die Konzeption des Projekts, die entwickelten numerischen Testfälle und Experimente sowie stellt exemplarisch Ergebnisse vor.