Ermittlung der Gefährdung durch Wirbelschleppen bei unterschiedlichen Staffelungsabständen mit WakeScene

Abstract

Das Thema beschäftigt sich mit der quantitativen Gefährdungsbewertung von Wirbelschleppeneinflügen. Das DLR hat das Tool WakeScene entwickelt, das das Risiko des Auftretens von Wirbelschleppeneinflügen bei Abflügen und Landungen mittels Monte Carlo Simulationen ermittelt. WakeScene enthält das Tool SHAPe, das einen Gefährdungsraum um die Wirbelschleppe definiert und qualitative Aussagen über den Einflug des nachfolgenden Flugzeugs in diesen Gefährdungsraum liefert, ohne Aussagen über das Ausmaß der Gefährdung auszugeben. Im Rahmen dieser Arbeit wurde WakeScene erweitert, so dass die wirbelinduzierten Kräfte und Momente für das nachfolgende Flugzeug berechnet werden. Für diesen Zweck wird ein auf der Streifenmethode basierendes Aerodynamik Interaktionsmodell verwendet. Die für dieses Modell erforderlichen geometrischen und aerodynamischen Flugzeuparameter werden online mit Hilfe der SHAPe Methode ermittelt. Aus den wirbelinduzierten Kräften und Momenten können entlang der Flugbahn des Nachfolgers das Rollsteuerverhältnis (RCR) und das induzierte Lastvielfache als quantitatives Maß für die Gefährdung berechnet werden. Mit dem so erweiterten WakeScene wurden Monte Carlo Simulationen für den Landeanflug durchgeführt, um die Häufigkeit von Wirbelschleppeneinflügen und deren Gefährdung für den Referenzfall der heutzutage von der ICAO definierten Staffelungsabstände zu untersuchen. Der gleiche Vorgang wurde für verringerte Staffelungsabstände durchgeführt, um die Ergebnisse mit dem Referenzfall zu vergleichen, und um daraus zu schließen, ob eine Verringerung der Staffelungsabstände die Sicherheit beeinträchtigen würde oder nicht.