Beheizbare Modelle für den Einsatz am HEG

Kurzfassung

Transition, also der Umschlag von laminarer zu turbulenter Strömung, ist ein sehr wichtiger Faktor, der bei der Auslegung von Flugkörpern berücksichtigt werden muss. Durch einen Umschlag kommt es zu größeren Wandschubspannungen und zu einem erhöhten Wärmestrom in die Oberfläche. Dies resultiert in höhere Widerstände undgrößere Wärmelasten, was eine große Rolle bei der Auslegung von Überschallflugkörpern und Wiedereintrittskörpern spielt. Aus diesem Grund ist es notwendig Transition vorherzusagen und zunächst einmal zu verstehen. Zwei Möglichkeiten der Untersuchung von Transitionsmechanismen sind Freiflugexperimente und Windkanalversuche. Beide Methoden bringen Nachteile und Vorteile mit sich. Negative Aspekte bei Windkanalmessungen sind beispielsweise Interferenzen mit der Windkanalwand, Modellschwingungen, verursacht durch die Aufhängung, oder Kanalbewegungen. Da Freiflugversuche einen hohen finanziellen Aufwand mit sich ziehen, ist es notwendig Transitionsuntersuchungen in Windkanälen durchzuführen. Einer dieser Kanäle ist der Hochenthalpiekanal Göttingen (HEG). Wichtige Strömungsparameter wie Machzahl, Reynoldszahl und Totalenthalpie können im HEG reproduziert werden. Ausgehend von einer Umgebungstemperatur von ca. 300K kommt es, aufgrund der sehr kurzen Laufzeiten des Kanals, nur zu einer geringen Erwärmung der Modelloberfläche. Um aber möglichst realitätsnahe Flugbedingungen nachbilden zu können, wird es notwendig sein Modelle zu heizen. Die Wandtemperatur kann beispielsweise Einfluss auf die Grenzschichtentwicklung, die Grenzschichtdicke, das Stabilitätsverhalten und somit auf Transition haben.