Experimentelle Untersuchungen zur Reduzierung der Buffetlasten am Seitenleitwerk eines Luftfahrzeugs
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Beschreibung
Im Flugbereich moderner, agiler Flugzeuge entstehen Lasten durch instationäre Strömungszustände an verschiedenen Bauteilen des Flugzeuges. Davon ist das Buffeting meist am kritischsten. Dies tritt häufig am Seitenleitwerk auf, da sich dieses Bauteil bei hohen Anstellwinkeln im Nachlauf von Vorderkantenwirbeln oder von Steuerklappen befindet. Extreme schwingungsinduzierte Materialermüdung tritt bei dem Betrieb eines Flugzeuges mit mittiger Airbrake und einfachem Seitenleitwerk auf. Ziel dieser Arbeit ist die Beeinflussung des Nachlaufgebietes durch geeignete Lochgeometrien in der Airbrake sowie das Verständnis der Auswirkung der veränderten Nachlaufströmung auf die Druckfluktuationen am Seitenleitwerk. Im Trisonischen Windkanal München wurden dafür umfangreiche Experimente in kompressibler Unterschallströmung bei $Ma_{\infty}$ = 0,3 -- 0,8 durchgeführt. Durch Verwendung von Particle Image Velocimetry (PIV), instationärer Druckmesstechnik und Widerstands
messungen ergibt sich eine umfassende Analyse der Auswirkungen der Modifikationen. Mittels der PIV-Messungen in horizontalen Ebenen wird die Topologie der Nachläufe der verschiedenen Airbrakeausführungen erfasst. Dies ermöglicht die Ableitung von dreidimensionalen Wirbelmodellen der Airbrakes. Die Auswirkungen der Lochgeometrien werden zum einen in den Geschwindigkeitsfeldern der PIV-Messungen und zum anderen in den Spektralanalysen der instationären Druckmessungen am Seitenleitwerk nachgewiesen. Das Ausmaß des Widerstandsverlustes aufgrund der Schlitze in der Airbrake wurde durch die Waagenmessungen am Modell quantifiziert. Die Untersuchungen zeigen, dass die Modifizierungen eine effektive Methode darstellen die, durch Druckschwankungen im Nachlauf, induzierte dynamische Belastung des Seitenleitwerks zu verringern.
Autor*in
Christian Pickel
Themen in »Experimentelle Untersuchungen zur Reduzierung der Buffetlasten am Seitenleitwerk eines Luftfahrzeugs«
Buffeting Druckmesstechnik PIV Transsonik Turbulente Nachlaufströmung