Stationäre und instationäre Cp-Verteilung bei x/c = 0,8 für Ma = 0,8 und Re = 3.5 Mio für αNOMINAL = 17° und einem Rollwinkel Φ = -40° auf dem 65° Delta-Flügel Modell
Der bisherige Einsatz von drucksensitiven Farben (Pressure Sensitive Paint = PSP) hat gezeigt, dass die flächenhafte, quantitative Druckinformation zum Verständnis aerodynamischer Prozesse von erheblicher Bedeutung ist. Sie liefert nicht nur eine umfangreiche Druckverteilung in Form von Absolutwerten, sondern lässt sich auch zur Bestimmung von Kräften und Momenten ganzer Windkanalmodelle, aber auch einzelner Modellbauteile wie Ruder, Klappen usw. heranziehen. Diese, auf optischem Wege mittels PSP erfasste, flächenhafte Druckverteilung liefert somit auch eine wesentliche Grundlage zur theoretischen Modellierung von Strömungen um Körper (CFD). Dieser Vorteil zeigte sich in den vergangenen Jahren insbesondere bei stationären Strömungsprozessen, sowohl im transsonischen, als auch im Niedergeschwindigkeitsbereich. Aufgrund der bisher präsentierten Messergebnisse wächst die Nachfrage des PSP-Einsatzes für instationäre Strömungsprozesse, insbesondere bei transsonischen Geschwindigkeiten, in zunehmendem Maße. Auf Basis der bisher erfolgten PSP-Entwicklung ist die Anwendung dieser optischen, berührungslosen Technik auch für den Einsatz in der instationären Aerodynamik und Aeroelastik in einem internen DLR-Projekt realisiert worden. Hierbei ist die Entwicklung eines instationären PSP-Systems mit einer Datenerfassungsfrequenz von mindestens 100 Hz realisiert worden. Die PSP-Farbentwicklung findet zusammen mit der Universität Hohenheim statt. Das DLR hat für die Farbuntersuchung eigens einen Prüfstand zur instationären Kalibration von PSP-Farben entwickelt und aufgebaut.
Das instationäre PSP-System wurde bei Messungen im transsonischen Windkanal DNW-TWG in Göttingen erstmals eingesetzt. Zunächst zur Untersuchung an einem mit 10 Hz um die eigene Längsachse rollenden 65° Delta-Flügel Modell. Diese Messungen fanden bei einem nominellen Anstellwinkel α = 17° und einer Anströmmachzahl von Ma = 0,8 statt. Da es sich hierbei um einen periodischen Vorgang handelt konnte hier mit phasenstarrer Bilderfassung gearbeitet werden. Ein typisches PSP-Ergebnis dieser Messung sowie ein Druckverlauf bei 80% Flügeltiefe sind in Abb. 1 und 2 dargestellt.
In einer zweiten Messkampagne im DNW-TWG fanden Messungen zur Untersuchung von 30 Hz Starrkörperdrehschwingungen am NLR7301-Profilmodell statt. Diese Messungen fanden bei einem Anstellwinkel α = 1,12° ± 0,6° und einer Anströmmachzahl von Ma = 0,72 statt. Drei typische Ergebnisse dieser instationären PSP-Messung sind in Abb. 3 gezeigt. In diesem Bild kommt für alle dargestellten Ergebnisse die Strömung von links und es ist die Druckbeiwertverteilung von der Modellmitte bis zur Windkanalwand gezeigt. Unabhängig vom jeweiligen Anstellwinkel sind die Dreidimensionalität der Druckverteilung sowie zwei separate Stoßfronten klar zu erkennen.
Hiermit konnte mit den vorgestellten Ergebnissen der Einsatzbereich von PSP auch für die instationäre Druckmessung erweitert werden.
