Abteilung Lastanalyse und Entwurf
Die Abteilung Lastanalyse und Entwurf befasst sich mit Fragestellungen, die sich im Rahmen des Entwurfs von Flugzeugen hinsichtlich aeroelastischer Eigenschaften bzw. aeroelastischer Erfordernisse ergeben.
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Deutsch-französische Forschungskooperation beim Test flexibler Flugzeugflügel
Deutsch-französische Forschungskooperation beim Test flexibler Flugzeugflügel
Sensorinstallation am Flügelmodell
Windkanalmodell im Projekt Figure
Das emissionsfreie Fliegen ist ein großes Ziel der europäischen Politik, ein wichtiger Baustein des von der EU-Kommission beschlossenen "European Green Deals", der Europa bis 2050 klimaneutral machen soll. Neben dem Einsatz neuer Kraftstoffe wird der Verbrauch eines Flugzeugs wesentlich durch seine Flügelform beeinflusst – je langgestreckter ein Flügel, desto weniger Widerstand produziert er im Verhältnis zu seinem Auftrieb.
Klimafreundlicher Flügelentwurf
Langgestreckte Flügel zukünftiger Flugzeuge werden dabei sehr elastisch, um das Gewicht der Flügelstruktur niedrig halten zu können. Der Einsatz von kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) bietet die Möglichkeit, leichte Flügel zu bauen, deren Verformung im Reiseflug durch geeignete Materialausnutzung optimiert werden kann. Dieses so genannte „Aeroelastik Tailoring“ erlaubt es aber darüber hinaus auch, die im Flug entstehenden Belastungen auf die Flügelstruktur bei großen Manövern und starken Böen zu reduzieren.
Zwei Flügelmodelle im Windkanal
Das DLR Institut für Aeroelastik in Göttingen ist schon seit vielen Jahren ein Vorreiter in der Entwicklung solcher innovativen Konzepte für Flügelstrukturen, und dabei auch europaweit in der Forschung vernetzt. Besonders mit der französischen Luftfahrtforschungseinrichtung ONERA gibt es eine langjährige Kooperation in den Bereichen der numerischen Simulation, der Windkanalversuche und der strukturdynamischen Identifikation von Verkehrsflugzeugen.
Im aktuellen gemeinsamen Projekt FIGURE (Flexible wIng GUst Response) wurden nun zwei Modelle eines elastischen Flügels in einem Windkanal in Paris getestet. Dabei wurde jeweils ein Flügel im DLR und ein Flügel von der ONERA mit unterschiedlichen Entwurfskonzepten entwickelt. Beide Modelle wurden in Göttingen gebaut und in Paris in einem Windkanal bei schallnahen Strömungsgeschwindigkeiten getestet, wie sie auch ein Transportflugzeug von Airbus oder Boeing erreicht. Im Versuch wurden mit einem so genannten Böengenerator Störungen erzeugt, die die Flügel zu Schwingungen anregen, und die resultierenden Kräfte auf die Flügel gemessen.
Gemeinsame Auswertung der Messergebnisse
Wie viele länderübergreifende Aktivitäten wurde auch der Ablauf des Projekts FIGURE von der Corona-Situation beeinflusst: Geplant war eine gemeinsame Testkampagne von DLR und ONERA in Paris, welche aufgrund der Reise- und Kontaktbeschränkungen in beiden Ländern nunmehr von den Kollegen der ONERA alleine durchgeführt und aus Göttingen nur virtuell begleitet werden konnte. Die Auswertung der Messergebnisse und der Vergleich mit numerischen Simulationen finden jetzt wieder gemeinsam statt. Die Analysen werden Aufschluss darüber geben, welche neuen Ansätze für die Auslegung von Flügelstrukturen geeignet sind, die künftige Generation von Transportflugzeugen noch energieeffizienter fliegen zu lassen.
Literatur
Autor:
Wolf-Reiner Krüger, DLR-Institut für Aeroelastik, Abteilung Lastanalyse und Entwurf
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Wolf-Reiner Krüger
Leitung Lastanalyse und Entwurf
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Aeroelastik
Bunsenstr. 10, 37073 Göttingen