Erforschung instationärer Phänomene und Wechselwirkungen beim „High-Speed Stall“: ETW-Messprojekt

Abstract

Hauptziel des Projektes war die Generierung von instationären Druck- und Strömungsfelddaten zur Erforschung der komplexen Wechselwirkungen beim „High-Speed Stall“ und zur Validierung von numerischen Modellen an einer typischen Transportflugzeugkonfiguration bei realistischen Mach- und Reynoldszahlen. Hierzu wurden vier umfangreiche Messkampagnen zur Erfassung stationärer und instationärer Strömungsphänomene in Zusammenhang mit dem sogenannten „High-Speed Buffet“ auf dem Hauptflügel, im Nachlauf des Flügels und im Bereich des Höhenleitwerks mit bildgebenden Messverfahren im Europäischen transsonischen Windkanal (ETW) durchgeführt. Das von Airbus bereitgestellte XRF-1 Windkanalmodell („Airbus eXternal Research Forum model“) wurde hierfür um ein Höhenleitwerk und zwei UHBR-Durchflussgondeln sowie Pylone erweitert. Für die Windkanalmessungen kamen neueste berührungslose Messtechniken, wie zeitaufgelöste Strömungsfeldmessungen mittels Particle Image Velocimetry (PIV) und instationäre flächige Druckmessungen mittels drucksensitiver Farbe (Pressure Sensitive Paint, PSP) unter den kryogenen Bedingungen des ETW zum Einsatz. Die jeweiligen Methoden wurden dabei durch weitreichende Entwicklungsschritte an die jeweils gestellten Messaufgaben angepasst. Auf diese Weise wurde ein weltweit einmaliger Datensatz bei flugrelevanten Mach- und Reynoldszahlen zur Untersuchung der o.g. Phänomene gewonnen. Die resultierende Datenbasis war für die parallel und eng vernetzt arbeitende DFG-Forschungsgruppe 2895 Voraussetzung zur Erreichung ihrer Projektziele und wird in den kommenden Jahren zudem für andere Forschungseinrichtungen und ausgewählte Industriepartner eine äußerst wertvolle Informationsquelle darstellen. Durch die Messungen und die begleitenden numerischen Simulationen sowie Analysen konnte das Verständnis der komplexen Strömungsphysik an den Flugbereichsgrenzen bereits jetzt verbessert werden. Gleichzeitig wurden numerische Berechnungsmodelle methodisch weiterentwickelt und umfangreich validiert. Diese erweiterten Methoden stehen der Forschung und der Industrie für wissenschaftliche und industrielle Fragestellungen zur Verfügung.