NACOR: Tailored Skin Single Duct (TSSD) Konzept als kostengünstige Bauweise für aktive Strömungskontrolle

Hybrid Laminar Flow Technology (HLFC), also eine Kombination aus aktiver Strömungskontrolle und speziellen Laminarprofilen, ist eine vielversprechende Möglichkeit den Strömungswiderstand von Flügeln und Leitwerken zu reduzieren. Während die prinzipielle Idee schon sehr lange bekannt ist und auch bereits experimentell untersucht und validiert wurde, konnte sich diese Technologie bisher kaum in Serienanwendungen etablieren. Hauptgrund dafür sind neben der hohen Systemkomplexität besonders die sehr hohen Fertigungskosten und das unklare Verhalten der Absaugnasen bei Dauerbenutzung. Genau hier setzt die im DLR entwickelte Tailored Skin Single Duct (TSSD) Bauweise an, in dem sie die Fertigungskosten speziell der mikroperforierten Außenhaut deutlich reduziert und durch eine vollständige Zerlegbarkeit neue Möglichkeiten für Reinigung und Instandhaltung eröffnet.

Kern der TSSD Bauweise ist eine mehrlagig aufgebaute Außenhaut, bestehend aus einer mikroperforierten Deckfolie und mehreren Metallgeweben. Der Lochdurchmesser der Decklage beträgt ca. 50 µm. Bereits kleinste Änderungen der Bohrkanalgeometrie oder des Durchmessers führen zu großen Abweichungen der Strömungseigenschaften. Durch den spezifischen Aufbau ist es möglich, auf eine schwer gleichmäßig herstellbare, großflächige Perforation zum Beispiel mittels Laserbohren zu verzichten. Mit Feinätzen lassen sich hingegen wiederholbar große Flächen sehr präzise Perforieren. Durch eine gezielte Auswahl der einzelnen Gewebelagen wird eine lokale Druckverlustverteilung erzeugt. Damit kann ein strömungstechnisch notwendige Absaugverteilung erreicht werden, welche nach dem Stand der Technik mit einer aufwändigen, innenliegenden Kammerung erzeugt werden müsste.

Aus dem speziellen Aufbau dieser TSSD Außenhaut resultiert neben der kostengünstigen Fertigung und der Separierung der aerodynamischen und strukturellen Anforderungen die Möglichkeit, die gesamte Vorderkante vollständig zerlegbar auszuführen. Dadurch ist es möglich, die gesamte Struktur zu reinigen, um die Leistungsfähigkeit zu erhalten. Außerdem können im Fall kleiner Beschädigungen, zum Beispiel durch Hagelschlag, einzelnen Bauteile schnell und effizient getauscht werden.