Kurzfassung

Der Sonderforschungsbereich 880 - Hochauftrieb künftiger Verkehrsflugzeuge befasst sich mit einer Optimierung zukünftiger Verkehrsflugzeuge, mit dem Ziel, diese geräuschärmer und umweltfreundlicher zu gestalten. Durch ein aktives Hochauftriebssystem soll ferner die Anfluggeschwindigkeit auf Flughäfen und damit die nötige Landebahnlänge verringert werden.

Das Teilprojekt B2 - Adaptive Systeme für die Strömungserfassung und -beeinflussung wird gemeinsam vom IMT und dem Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik des DLR bearbeitet. Am IMT werden Druck- und Heißfilmsensoren für die Regelung des aktiven Hochauftriebssystems entwickelt und hergestellt.

Projektbeschreibung

Für zukünftige Luftfahrzeuge mit aktiver Strömungsbeeinflussung besteht der Bedarf, große, komplex geformte Flächen mit Sensorik und Aktuatorik zu belegen. Die genaue Kenntnis und die Beeinflussung der Strömung z. B. an den Vorderkanten und Oberflächen von Tragflügeln sowie innerhalb von Spalten und Kanälen bietet enormes Potenzial für zukünftige, effiziente Luftfahrzeuge. Anforderungen an solche adaptiven Systeme sind z. B. eine hohe Oberflächengüte der umströmten Fläche, hohe Zuverlässigkeit sowie einfache, (kosten-)effektive Integration und Applizierbarkeit auf komplex gekrümmte Oberflächen. Gegenwärtig werden hierfür Aktuatorik und Sensorik getrennt voneinander und als Einzelkomponenten betrachtet, wodurch die Erfüllung der zuvor genannten Anforderungen schwierig bis unmöglich wird.

Eine innovative und erfolgversprechende Lösung, die in diesem Teilprojekt erstmalig erforscht wird, bietet die Mikrosystemtechnik in Kombination mit der Faserverbundtechnologie und Adaptronik. Damit können kompakte und hoch integrierte, aber dennoch großflächige Systeme realisiert werden, mit denen die Strömungsverhältnisse online, d. h. an Referenzprofilen im Wasserund Windkanal bzw. später während des Fluges sensorisch erfasst und mit Hilfe von geeigneten Aktuatoren beeinflusst werden können. Die sensorischen Mikrosysteme werden während des Faserverbundherstellungsprozesses in großer Zahl in einen flexiblen
Werkstoff eingebettet und können beispielsweise mit piezoelektrischen Aktuatoren kombiniert werden. Neben der hohen Funktionsintegration werden dadurch die aktuatorischen und sensorischen Komponenten mechanisch stabilisiert sowie elektrisch kontaktiert und isoliert.

Am Beispiel einer dynamisch aktuierten Ausblaslippe werden die für die Umsetzung einer solchen Technologie erforderlichen Erkenntnisse erarbeitet und demonstriert. Durch die oszillierend aktuierte Ausblaslippe wird der Massenstrom im Ausblasespalt dynamisch variiert, wodurch die für den Impulsaustausch der Grenzschicht über einer Hochauftriebsklappe benötigten Massenströme reduziert werden. Im Vergleich zum Stand der Technik wird neben einer Erweiterung des Frequenzbereiches und der Vorteile durch die kompakte und hoch integrierte Bauform insbesondere eine hohe aerodynamische Effektivität dieser Konfiguration erwartet.

Weiterführende Links

Das Projekt wird auf der folgenden Homepage ausführlich vorgestellt:

https://sfb880.tu-braunschweig.de