Abteilung Aeroelastische Simulation

Turbulenzkeile am vorwärts gepfeilten Laminarflügel

Die Abteilung Aeroelastische Simulation befasst sich mit der numerischen Analyse aeroelastischer Fragestellungen. Es werden Themenstellungen aus den Bereichen der Verkehrsflugzeuge, der Kleinflugzeuge, der Turbomaschinen und der Drehflügler bearbeitet.

Thematisch stehen dabei Probleme der aeroelastischen Stabilitätsanalyse (z.B. für die Flatteranalyse), der genauen Berechnung instationärer Luftkräfte sowie der zeitlichen und räumlichen Kopplung von Strömung und Struktur im Vordergrund.

Je nach Ziel der Untersuchungen kommen Verfahren mittlerer Komplexität wie aerodynamische Panelverfahren, Mehrkörperdynamik, oder einfache Strukturmodellierungen zum Einsatz, oder die Untersuchungen werden mit hochgenauen Verfahren wie Computational Fluid Dynamics (CFD) und hochgenauen FE-Modellen durchgeführt.

Die Arbeiten erfolgen in enger Zusammenarbeit mit internen und externen Partnern, so z.B. mit anderen DLR-Instituten, mit Partnern aus der Industrie sowie anderen Forschungseinrichtungen aus dem In- und Ausland.

Forschungsthemen der Abteilung

Forschungsthema

Aeroelastische Simulation von Windenergieanlagen

Für die aeroelastische Simulation und Analyse von Windenergieanlagen (WEA) werden Modelle verschiedener Komplexität und Verfahren zur Bestimmung ihrer Eigenschaften entwickelt. Von besonderem Interesse ist dabei das Schwingungsverhalten durch Wechselwirkung von elastischer Struktur und instationärer Aerodynamik.

Forschungsthema

Aeroelastische Stabilität und Systemantwort

Ein Großteil der Aktivitäten im Thema Aeroelastische Stabilität und Systemantwort befasst sich mit der Aeroelastik von zivilen Transportflugzeugen. Aber auch kleinere Flugzeuge wie Geschäftsreiseflugzeuge und Segelflugzeuge sind Gegenstand der Untersuchungen.

Forschungsthema

Instationäre Aerodynamik

Die instationäre Aerodynamik spielt in der Luft- und Raumfahrttechnik eine entscheidende Rolle. Sie erforscht die komplizierte dynamische Natur der aerodynamischen Kräfte und Momente, die entstehen, wenn sich flexible Flugzeuge oder Drehflügler durch die Strömung bewegen.

Fachartikel und Nachrichten aus der Abteilung

17. Juni 2024

Aktive Flatterunterdrückung: Wie hoch ist unsere Reaktionsfähigkeit?

Flattern ist eine Form der aeroelastischen Instabilität, die sich durch Schwingungen äußert, die entweder zunehmen und schließlich zum Versagen der Struktur führen oder bei einer konstanten Amplitude verbleiben und Ermüdungsprobleme verursachen. Aufgrund der sicherheitsrelevanten Auswirkungen dieses Phänomens muss eine Flatterfreiheit bei der Konstruktion gewährleistet sein.

5. Dezember 2023

Turbulenzkeil - kleine Störung mit großer Wirkung

Die Grenzschicht, eine winzige Schicht an der umströmten Oberfläche eines Körpers, wie z.B. eines Flugzeugflügels, ist von herausragender Bedeutung für die Zukunft des Fliegens. Vor etwas mehr als 100 Jahren führte Ludwig Prandtl den Begriff Grenzschicht ein, um den wandnahen Bereich, in dem die Viskosität der Luft bedeutsam ist, von der Außenströmung zu unterscheiden.

18. August 2023

Erfolgreiche Vorführung aktiver Flatter-Dämpfung

Einem Forscherteam in Europa ist es gelungen, eine wichtige Herausforderung in der Aeroelastizität – nämlich die Dämpfung des Flatterphänomens in der Struktur eines Flugzeugs – mit Hilfe eines aktiven Regelsystems zu meistern. Vorgeführt wurde diese technische Großtat in einer Flugkampagne mit einem speziell konstruierten Unmanned Aerial Vehicle (UAV).

4. Mai 2023

Aktive Flatterunterdrückung eines hochelastischen Flügels durch Steuerflächenregelung

Das Auftreten von gefährlichen Flattervorgängen an elastischen Flugzeugkomponenten führt in der Regel zu Zerstörung und Verlust der Luftfahrzeuge. Ein aeroelastischer Stabilitätsverlust kann durch das Verschieben möglicher Flatterpunkte zu höheren Geschwindigkeiten außerhalb der Flugenveloppe vermieden werden.

12. Januar 2023

Stabilitätsanalyse für Windenergieanlagen - Wie steigern wir das Vertrauen?

Windenergieanlagen zählen bereits heute zu den größten von Menschen gemachten Objekten. Es ist offensichtlich, dass Interaktionen zwischen der elastischen Struktur und der umgebenden Luft auftreten.

14. Juli 2022

Starre Hubschrauberrotorblätter - Ist das wirklich genügend?

Speziell geformte Hubschrauberrotorblätter mit einem Knick im äußeren Bereich ermöglichen es, den abstrahlenden lästigen Rotorlärm zu reduzieren. Vor diesem Hintergrund ist das aeroelastische Verhalten zusammen mit dem dynamischen Strömungsabriss, auch bekannt als Dynamic Stall (engl.), von großer Bedeutung.

25. Februar 2022

Semi-aktive Flatterunterdrückung

Der Begriff Flattern stellt eines der zentralen Phänomene im Bereich der Aeroelastik dar und beschreibt eine selbsterregte Schwingung, die im schlimmsten Fall zu einer Zerstörung von Flugzeugkomponenten und schließlich des Flugzeugs selbst führen kann. Besonders im transsonischen Geschwindigkeitsbereich ist das Risiko für Flatterschwingungen erhöht. 

Kontakt

Prof. Dr. Holger Hennings

Leitung Aeroelastische Simulation
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Aeroelastik
Bunsenstraße 10, 37073 Göttingen