Modellinspektion in der Messtrecke des ETW durch DLR Mitarbeiter

Oberflächen-Druckmessungen am Flugzeug mit Ultra-High-Bypass-Gondeln

1. Januar 2022 / Sebastian Spinner, Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik, DLR Braunschweig

2. ETW Messkampagne Dezember 2021: Instationäre Oberflächen-Druckmessungen am Flugzeug-Windkanalmodell mit Ultra-High-Bypass-Gondeln
[Bild: ETW]

Momentaufnahme der iPSP-Hochgeschwindigkeitskamera
Momentaufnahme der iPSP-Hochgeschwindigkeitskamera
Modellunterseite mit PSP-Farbe unter UV-Licht im Windkanal
Modellunterseite mit PSP-Farbe unter UV-Licht im Windkanal

Oberflächen-Druckmessungen am Flugzeug mit Ultra-High-Bypass-Gondeln

Im Dezember 2021 wurde im Europäischen Transsonischen Windkanal in Köln die zweite Messkampagne der FOR 2895 durchgeführt. Der Test stellte den ersten Einsatz des Windkanalmodells mit den neu entworfenen UHBR-Durchflussgondeln dar. Das Windkanalmodell wurde dabei wie bei der ersten Messkampagne durch Airbus zur Verfügung gestellt und mit den vom DLR entworfenen Durchflussgondeln ausgerüstet. Ziel dieser Messkampagne war es, den Einfluss der UHBR-Gondeln auf die Aerodynamik des Flugzeuges im Bereich des High-Speed Stall zu charakterisieren. Zum direkten Vergleich stehen dabei die Daten der ersten Messkampagne zur Verfügung, welche das Windkanalmodell ohne installierte Durchflussgondeln untersuchte.

Zusätzlich zu den in der ersten Messkampagne untersuchten Strömungsbedingungen wurden auch PSP-Messungen bei niedrigeren Reynoldszahlen durchgeführt. Die Notwendigkeit ergab sich dadurch, dass sich durch die Installation der UHBR-Gondeln im Innenbereich des Flügels auf der Unterseite eine Art teiloffener Kanal bildet, welcher durch Flugzeugrumpf, Flügelunterseite, Pylon und Gondel begrenzt wird. In diesem Bereich kommt es zu lokalen Überschallgebieten und Verdichtungsstößen, die wiederum mit der Grenzschichtströmung in Wechselwirkung treten und stoßinduzierte Ablösungen analog zum Tragflügelbuffet auf der Flügeloberseite hervorrufen. Die numerischen Untersuchungen dieser Phänomene innerhalb der FOR2895 erfolgen mittels hybrider RANS/LES-Verfahren, die in einem ersten Schritt aufgrund des Rechenaufwandes nur bei niedrigeren Reynoldszahlen durchgeführt werden können. Zur Erfassung entsprechender Validierungsdaten waren daher zusätzliche Messungen bei kleineren Reynoldszahlen nötig.

Der Einfluss der UHBR-Gondeln zeigt sich jedoch nicht nur auf der Flügelunterseite, sondern auch auf der Flügeloberseite. Die Installation der Gondeln hat einen Einfluss auf die transsonische Strömung und die Stoßsysteme auf dem Tragflügel und die damit einhergehenden Buffet-Phänomene bei hohen Anstellwinkeln. Eine Wiederholung der Messpunkte aus der ersten Messkampagne (ohne installierte Gondeln) erlaubte es, den Einfluss der UHBR-Gondeln auf die Tragflügelaerodynamik mit einem hohen Detailgrad zu charakterisieren.

Die Messkampagne war ein voller Erfolg und erzeugte einen großen Datensatz an aerodynamischen Leistungsdaten und stationären und instationären PSP-Messungen für einen weiten Bereich an Strömungsbedingungen. Die Ergebnisse werden den Forscherinnen und Forschern der FOR 2895 helfen, das Verständnis der Phänomene des High-Speed Stall bei hohen Reynoldszahlen und den Einfluss der UHBR Gondeln weiter zu vertiefen. Zusätzlich liefern die Messungen einen wertvollen Datensatz zur Validierung numerischer Verfahren wie hybrider RANS/LES im Grenzbereich der Flugenvelope.

Windkanalmodell des Flugzeuges mit UHBR Durchflussgondeln in der Messtrecke des Windkanals
Windkanalmodell des Flugzeuges mit UHBR Durchflussgondeln in der Messtrecke des Windkanals
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